5G传输中面临的问题怎么解决?

工程师曾玲 发表于 2018-07-04 16:10:00 收藏 已收藏
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5G传输中面临的问题怎么解决?

工程师曾玲 发表于 2018-07-04 16:10:00
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面对源源不断的数据洪流,全球在大力推进5G网络的商用,以缓解大数据传输给带宽带来的巨大压力,5G技术具有诸多优势,但是在传输中也面临几大关键问题:如何将OTN从城域/骨干延伸到5G承载/接入? 5G X-Haul的技术如何收敛? 如何加速“后100G”时代光传输的推进? 如何实现1T以上OTN板卡并保证功耗依然满足要求?

目前,在100G OTN交换连接上传输的以太网、存储、知识产权(IP)/多协议标签交换(MPLS)和4G/5G通用公共无线接口(CPRI)/eCPRI服务,已被证明是今天在城域网和长距网络上最能够高效使用光纤、功耗和成本的高效益部署解决方案。而为了满足高度互联世界的预期带宽增长,网络运营商正在寻求以200G、400G和新的长距网络FlexO连接来扩展其网络。

5G基站和承载网的演变

5G传输中面临的问题怎么解决?

要解决5G承载中所存在的问题,就要先了解5G基站架构的变化。Microsemi资深产品经理郎涛解释,“4G时代的基站分工非常明确,远端射频组件和传统的基站处理单元各司其职,数据通过CPRI协议进行传输。然而到了5G时代,基站的最大改变来自于虚拟化技术的引入。这意味着需要把大量专用设备尽可能的通过服务器或数据中心放到云端进行处理,把无法通过X86虚拟化处理的部分放到定制化硬件加速设备中。考虑到CPRI无法承载额外的大流量带宽,还需要在射频端加入物理层功能并进行带宽压缩,这是5G RAN架构比较大的变化。”

所谓虚拟化就是,不用传统存储的思路实现某些功能,功能层次越高,越易使用服务器实现,而底层使用X86服务器效率不够,于是把底层进行切割,分成服务器和硬件两部分实现。尽可能多的在X86服务器上进行处理,不用专用芯片、专用设备实现,所有功能集中到数据中心,这样的好处是,传统数据中心可以引入到运营商网络中。

5G传输中面临的问题怎么解决?

与4G时代相比,5G承载网络至少需要解决以下问题:大容量/大带宽,以解决5G暴增的流量;低时延,以支持诸如车联网之类uRLLC业务;刚性隔离的切片层和网络硬切片,以支持各种垂直应用场景和行业;高精度时间同步,以满足PTP C类设备的指标;支持新的25GE/50GE接口,与5G射频单元对接;低功耗,保证容量倍增后功耗不增加;传统的回传网被逻辑划分为前传,中传和回传。每一段会有不同的承载要求但希望有统一的承载技术和设备;基带处理的虚拟化需要新的专用硬件加速设备来减轻服务器的负荷;能够帮助运营商降低CAPEX和OPEX。

OTN从2.0走向3.0是必然之路

在5G承载的需求中, 有一些是OTN本身固有支持的,比如硬切片。OTN的通道之间是时分复用的,所以是完全物理隔离的。OTN交叉,对大容量,大带宽的支持,以及完善的OAM机制,这些都是OTN本来就具有的的优势。同时,OTN也在不断演进,OTN 1.0基于10G点对点波分复用(WDM)连接;OTN 2.0建立在OTN交换上,是当今的主流100G光连接;OTN 3.0有助于新的25GE、50GE、200GE、400GE和FlexE接口通过新的400G OTN、OTUCn和FlexO交换连接进行传输。面对5G承载的诸多需求,OTN正开启超100G速率的3.0时代。

5G传输中面临的问题怎么解决?

OTN 3.0有两大特征:第一,单波长传输速率超过100G,并且从以前离散的固定的速率(OTU1/2/3/4),转变成灵活可变的速率(OTUCn)。OTUCn可以是100G以上,以5G为增量的任何速率。这极大提高了波长和网络的利用率。比如某段光纤通过相干调制后单波长可以支持350G带宽,用OTU4的话只能承载3个OTU4或300G,剩下50G带宽被浪费了。而用OTUCn则可以支持350G速率,完全利用带宽资源。第二,专门针对移动承载进行优化。比如:优化硬件和软件设计,降低时延至1微秒的水平;增加新的25GE/50GE客户侧接口,方便接入5G射频单元的eCPRI 信号;提升硬件以支持纳秒级的时钟戳精度, 并实现在OTN上传送高精度时间的机制。

通过提升和优化,OTN 3.0 真正能满足5G承载中L1层的需求,成为5G承载中L1层的理想选择。它和底下的光层交叉(ROADM),上面的分组交换或三层路由共同组成了完整的多层次的5G承载网。每个层次上可以独立交叉或交换,最大限度地减低了网络时延,扩大了网络容量。

DIGI-G5完全支持OTN 3.05G网络

要将OTN 3.0的巨大优势引入到5G承载中去,同样需要硬件的支持,Microsemi致力于OTN和5G X-Haul的研究开发,DIGI-G5产品是第五代OTN芯片,完全支持OTN 3.0 的产品,具有单片600G的OTN交换处理能力,支持灵活的超100G速率,在时延、时间戳精度、功耗等设计上都做了大幅度优化和改进,能完全满足OTN3.0和5G承载的要求。利用DIGI-G5,设备制造商可以开发出大于1T比特容量的OTN板卡,满足大容量OTN/WDM设备的要求。

5G传输中面临的问题怎么解决?

DIGI OTN交换软件开发套件(SDK)提供了一个应用驱动的硬件抽象层(HAL),它将业务路径设置简化为几个应用程序接口(API)调用,从而帮助OEM加快开发周期。DIGI-G5的板上ARM 处理器可以通过从主机中央处理单元(CPU)中卸载复杂和时间关键的操作(如业务路径配置、保护交换和开销管理),以实现Tbps应用性能。DIGI-G5允许OEM厂商根据需要,通过软件定义网络(SDN)控制的网络架构来扩展他们的软件性能。

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