FlexO接口應用探討

滿祥錕，馬小梅，王光全，沈世奎，魏步征（中國聯通研究院，北京 100048）

1 FlexO產生背景

2016年OIF推出了FlexE，在傳統以太網架構的基礎上，引入全新的FlexE Shim 層，Shim 層實現了MAC和PHY 的解耦，具備多端口捆綁和單端口通道化特性，打破以前以太網接口速率從GE→10GE→40GE→100GE 發展中PHY 層和MAC 層速率耦合的規律。OTN 技術的客戶側業務多是以太網，因此，為了適配超100G 以太網，OTN 上開發了FlexO 接口。FlexO 即是Flexible OTN，FlexO 接口通過綁定標準光口，實現了OTUCn與光模塊速率解耦。

2 標準情況

OTUCn 是超100G OTN 的幀格式，在ITU-T G.709中定義；FlexO 接口是FlexO-x--m 接口的簡稱，是一種用于OTUCn 互聯的接口，通過綁定多個標準速率接口（例如m×100G）來提供OTUCn（n≥1）信號的適配功能，FlexO-x--m 接口中FEC 主要包括G.709.1 和G.709.3 規范中的類型，不同的FEC 類型的傳送距離不同，適用于不同的應用場景。

FlexO 短距離接口的類型應用代碼4I1-9D1F、4L1-9D1F、C4S1-9D1F、4L1-9D1F、C4S1-4D1F、8R1-4D1F、4I1-4D1F 和8I1-4D1F 所涵蓋。這些應用代碼見［ITU-T G.695］和［ITU-T G.959.1］。FlexO 長距離接口的應用代碼見［ITU-T G.698.2］。

3 關鍵技術

3.1 信號結構

3.1.1 OTN接口電層信號結構

OTU 接口數字結構如圖1所示。OTN 數字結構包括3 類OTU，即OTUk、OTUCn、OTU25 和OTU50。OTUk 幀結構由4 行4 080 列構成，其中包含分配給FEC 的256 列，其工作速率用k表示。OTUCn 由n個4行3 824 列的幀交織構成，其中不包含FEC 區域，其工作在n倍的OTUC基本速率。

圖1 OTU接口數字結構

OTUCn 包含一個光數據單元（ODUCn），ODUCn包含一個光凈荷單元（OPUCn）。OTUCn 和ODUCn 僅完成數字段層功能。ODUk（和ODUj）完成通道層功能。

3.1.2 FlexO接口信號結構

FlexO-x--m 的信息結構由信息包含關系和流表示。圖2 以FlexO-x--m 接口為例，描述了主體信息包含關系。

圖2 FlexO接口信號結構

一個OTUCn 信號被映射成n個FlexO 信號，每個FlexO 信號包含一個OTUC 實例。n個FlexO 實例被映射到m（m≤n）個FlexO-x-RS 接口，每個FlexO-x-RS接口包含一個FlexO 實例或多個交錯的FlexO 實例和FEC。每個FlexO-x-RS 接口被分成k個FlexO-x-RS通道信號。每個通道信號被調制到一個OTSi 上，而k個OTSi作為一個OTSiG通過一個傳輸媒質進行傳輸。

3.2 幀格式

3.2.1 OTUCn幀格式

OTUCn幀結構如圖3所示。

圖3 OTUCn幀結構

OTUCn 幀結構基于ODUCn 幀結構，ODUCn 的每個ODU 幀結構中第1 行的第8～14 列為OTUCn 開銷字節。它是以8 比特字節為基本單元的塊狀幀結構，由n×4 行3 824 列字節數據組成，MSB 為比特1，LSB 為比特8。

3.2.2 FlexO幀格式

FlexO 幀結構由128 行5 140 列組成。它包含第1行第1 列至480 列幀對齊標識區（AM）區域，第1 行第481 列至960 列的填充（PAD）區域，第1 行第961 列至第1 280 列中的開銷區域以及剩余的656 640 bit 凈荷區域。FlexO幀結構如圖4所示。

圖4 FlexO幀結構

FlexO 幀結構源自100 Gbit/s 以太網標準IEEE 802.3-2015 第91 章FEC 對齊和lane 架構，沒有任何66b對齊或256b/257b轉碼功能。

3.3 OTUCn到FlexO的映射

OTUCn 幀結構在ITU-T G.709 第11.3 章規定，并包含n個OTUC 幀結構同步實例。如圖5 所示，FlexO源適配包含將OTUCn 幀分割為n×OTUC 實例。類似地，宿適配將n×OTUC 實例合并到OTUCn 中。然后，根據FlexO-x-接口速率，將單個或多個OTUC 實例關聯到FlexO-x-接口。對齊和偏移校正是在OTUC實例上執行的。

圖5 OTUCn分發為n個FlexO幀實例

FlexO 幀結構凈荷區域分為128-bit 塊。128-bit塊對齊到FlexO 凈荷區域的起點（在AM 和OH 之后）。FlexO 幀凈荷由5 120塊（復幀的1～7號，有固定填充的凈荷）和5 130塊（復幀的8號，沒有固定填充）組成。

使用ITU T G.709 第17 條中規定的比特同步映射（BMP）機制，OTUC信號的128個連續位（16字節）組被映射到FlexO 幀凈荷區域的128 位塊。OTUC 的128 位組與OTUC幀結構對齊。

OTUC 信號的串行位流被插入到FlexO 幀凈荷中，因此,串行位流將在FlexO-x-接口上以與輸入時映射功能相同的順序進行接收。

OTUC 和100G FlexO 實例之間存在一對一的關系。FlexO 凈荷區域劃分為128位塊。OTUC映射在連續的128位段中。

每個FlexO 復幀有（5 140×128×8 -1 280×15）/（239×16×8×4）=42.85 OTUC 幀。每FlexO 幀約5 個OTUC 幀，或約每24 行FlexO 幀對應1 個新的OTUC幀。

3.4 OTUCn、FlexO與光模塊的關系

OTUCn 是OTN 接口上的傳輸單元，由n個OTUC幀組成，是不帶FEC的超100G OTN幀格式。

FlexO 幀用于與OTUC 實例一一對應，由具備m個接口FlexO-x--m 接口組承載的FlexO 幀是在源點幀對齊或復幀對齊。多個FlexO 幀實例交織構成FlexO接口。

FlexO 接口是FlexO-x--m 接口的簡稱，是一種用于OTUCn 互聯的接口，OTUCn 和FlexO 接口之間是客戶層與服務層的關系。

FlexO 接口與光模塊之間的接口是FOICn.k-，FlexO 接口通過綁定多個標準速率光接口來提供OTUCn（n≥1）信號的適配功能，光模塊數量與FlexO 接口速率無關，例如OTUC4 信號由FlexO-4--1 接口承載，表示OTUC4 由RS FEC 的單光口400G 速率光模塊承載。OTUCn、FlexO 與光模塊的關系示意圖如圖6所示。

圖6 OTUCn、FlexO與光模塊的關系示意圖

3.5 FlexE與FlexO的關系

FlexE到OTN有3種映射方式。

a）終結模式。OTN 網絡需要實現FlexE Shim 功能，可將FlexE Client 承載至OTN，OTN 網絡帶寬利用率高；該模式下映射方式為IMP。

b）感知模式。傳輸網絡感知FlexE 業務，保留FlexE Shim，可進行壓縮空閑時隙，節省傳輸帶寬；該模式下業務映射方式為BGMP。

c）不感知模式。傳輸網絡不識別FlexE 業務，將其當做n×100GE/200GE/400GE進行映射/解映射，OTN網絡帶寬利用率低；該模式下映射方式為BMP（25G/50G/200G/400G BASE-R）或GMP（100G BASE-R）。

FlexE映射至OTN方式如表1所示。

表1 FlexE映射至OTN方式

4 應用場景

如圖7所示，FlexO接口的應用有如下3種方式。

圖7 FlexO接口應用場景

方式1：OTN域內接口應用。

方式2：OTN網絡的域間接口應用。

方式3：OTN網絡與路由器或交換機的對接應用。

FlexO-x-組接口的FEC 類型種類多樣，工作距離多種，具體如表2所示。本文建議：

表2 FlexO接口

a）FlexO-4-DO 接口（200～450 km），波分采用單光口，用于本地OTN 網絡升級為400G OTN，承載業務包括原來100G 以下速率業務、200GE/400GE 業務和FlexE業務。

b）FlexO-4-RS 接口（10 km），采用單光口，用于域間對接接口。

c）FlexO-1-SC 接口（200～450 km），用于縣鄉100G OTN應用。