5G商用，承載先行。日前，中國電信正式對外發(fā)布了《5G時代光傳送網技術白皮書》。該白皮書針對未來5G業(yè)務和網絡架構的變化，清晰的描述了未來5G承載技術，非常值得一讀，小編一邊在學習的時候，順便就把它編輯了出來，供大家一起學習。

1 5G網絡構架對承載網構架的影響

1.1 5G分離的RAN構架

相對于4G LTE接入網的BBU和RRU兩級構架，5G RAN將演進為CU、DU 和 AAU三級結構。

CU：原BBU的非實時部分將分割出來，重新定義為CU（Centralized Unit，集中單元），負責處理非實時協(xié)議和服務。

AAU：BBU的部分物理層處理功能與原RRU合并為AAU （Active Antenna Unit，有源天線處理單元）。

DU：BBU的剩余功能重新定義為DU（Distribute Unit，分布單元），負責處理物理層協(xié)議和實時服務。

這樣，RAN分離后，承載網也就分成了三個部分：前傳、中傳和回傳。

前傳（Fronthaul）：AAU和DU之間。

中傳（Middlehaul）：DU和CU之間。

回傳（Backhaul）：CU 以上。

其中，有一種5G部署與4G類似，采用CU和DU合設的方式，只有前傳和回傳，主要為了降低時延，如上圖(b)。

1.2 核心網云化和下沉

為了滿足5G網絡的靈活性和低時延、降低回傳負擔，核心網下沉和云化成為必然趨勢，并引入MEC（移動邊緣計算），組成更加分布式的構架。

原先的EPC拆分成New Core和MEC兩部分：New Core將云化部署在城域核心的大型數(shù)據中心，MEC部署在城域匯聚或更低的位置中小型數(shù)據中心，兩者間的云化互聯(lián)需要承載網提供靈活的Mesh化DCI (Data Center Interconnect,數(shù)據中心互聯(lián)) 網絡進行適配。

MEC將分擔更多的核心網流量和運算能力，其數(shù)量會增加；而不同業(yè)務可能回傳歸屬到不同的云，因此需要承載網提供不同業(yè)務通過CU歸屬到不同MEC的路由轉發(fā)能力。而原來基站與每個EPC建立的連接也演進為CU到云(MEC)以及云到云(MEC 到 New Core)的連接關系。

如上圖所示，5G核心網云互聯(lián)的三種類別包括：

(1)MEC間互聯(lián)：包括終端移動性所引起的MEC交互流量、UE所屬MEC發(fā)生變化、V2X等應用保持不切換而產生的與原MEC交互的流量、用戶到用戶的MEC直通流量等。

(2)MEC與New Core的互聯(lián)：包括MEC未匹配業(yè)務與New Core的交互流量、 New Core和MEC控制面交互的流量、MEC的邊緣CDN回源流量等。

(3)New Core間的互聯(lián)：體現(xiàn)為核心云DC之間的互聯(lián)流量的一部分。

基于上述MEC、NewCore間的網絡互聯(lián)需求，核心網下移將形成兩層云互聯(lián)網絡，包括：New Core間及New Core與MEC間形成的核心云互聯(lián)網，以及MEC間形成的邊緣云互聯(lián)網。其中，邊緣的中小型數(shù)據中心將承擔邊緣云計算、 CDN等功能，如下圖所示。

2 5G承載網需求分析

2.1 大帶寬需求

由于采用高頻段、更寬頻譜和新空口技術，5G基站帶寬需求大幅提升，預計將達到LTE的10倍以上。下表為典型的5G單個S111基站的帶寬需求估算：

以一個大型城域網為例，5G基站數(shù)量12000個，帶寬收斂比取 6:1。核心層的帶寬需求在初期就將超 6T，成熟期將超過17T。因此，在5G傳送承載網的接入、匯聚層需要引入 25G /50G速率接口，而核心層則需要引入100G及以上速率的接口。

2.2 低時延需求

3GPP 等相關標準組織關于5G時延的相關技術指標如下表所示。

為了滿足5G低時延的需求，光傳送網需要對設備時延和組網架構進行進一步的優(yōu)化：

1) 在設備時延方面：可以考慮采用更大的時隙(如從 5Gbps 增加到 25Gbps)、減少復用層級、減小或取消緩存等措施來降低設備時延，達到1us量級甚至更低。

2) 在組網架構方面：可以考慮樹形組網取代環(huán)形組網，降低時延。

下圖所示為一個典型的8點環(huán)。顯然，環(huán)形組網由于輸出節(jié)點逐一累積傳輸時延，因而要求設備單節(jié)點處理時延必須大幅降低，且要保證不出現(xiàn)擁塞。而樹形組網只要考慮源宿節(jié)點間的時延累積，可大力提升網絡對苛刻時延的耐受性。

2.3 高精度時間同步需求

5G承載的第三關鍵需求是高精度時鐘，根據不同業(yè)務類別，提供不同的時鐘精度。5G同步需求包括5G TDD(Time Division Duplex,時分雙工)基本業(yè)務同步需求和協(xié)同業(yè)務同步需求兩部分。

1) 從當前3GPP討論來看，5G TDD基本業(yè)務同步需求估計會維持和4G TDD基本業(yè)務相同的同步精度+/-1.5us。

2) 高精度的時鐘同步有利于協(xié)同業(yè)務的增益，但是同步精度受限于無線空口幀長度，5G的空口幀長度1ms比4G空口幀10ms小10倍，從而給同步精度預留的指標也會縮小，具體指標尚待確定。

因此，5G承載需要更高精度的同步：5G承載網架構須支持時鐘隨業(yè)務一跳直達，減少中間節(jié)點時鐘處理；單節(jié)點時鐘精度也要滿足ns精度要求；單纖雙向傳輸技術有利于簡化時鐘部署，減少接收和發(fā)送方向不對稱時鐘補償，是一種值得推廣的時鐘傳輸技術。

2.4 靈活組網的需求

目前4G網絡的三層設備一般設置在城域回傳網絡的核心層，以成對的方式進行二層或三層橋接設置。對站間X2流量，其路徑為接入-匯聚-核心橋接-匯聚 -接入，X2業(yè)務所經過的跳數(shù)多、距離遠，時延往往較大。在對時延不敏感且流量占比不到5%的4G時代這種方式較為合理，對維護的要求也相對簡單。

但5G時代的一些應用對時延較為敏感，站間流量所占比例越來越高。同時由于5G階段將采用超密集組網，站間協(xié)同比4G更為密切，站間流量比重也將超過4G時代的X2流量。

下面對回傳和中傳網絡的靈活組網需求分別進行分析。

(一) 回傳網絡

5G網絡的CU與核心網之間(S1 接口)以及相鄰CU之間(eX2 接口)都有連接需求，其中CU之間的eX2接口流量主要包括站間CA(Carrier Aggregation , 載波聚合 ) 和CoMP ( Coordinated Multipoint Transmission/Reception，協(xié)作多點發(fā)送/接收)流量，一般認為是 S1 流量的 10~20%。如果采用人工配置靜態(tài)連接的方式，配置工作量會非常繁重，且靈活性差，因此回傳網絡需要支持IP尋址和轉發(fā)功能。

另外，為了滿足uRLLC應用場景對超低時延的需求，需要采用CU/DU合設的方式，這樣承載網就只有前傳和回傳兩部分了。此時DU/CU合設位置的承載網同樣需要支持IP尋址和轉發(fā)能力。

(二) 中傳網絡

在5G網絡部署初期，DU與CU歸屬關系相對固定，一般是一個DU固定歸屬到一個 CU，因此中傳網絡可以不需要IP尋址和轉發(fā)功能。但是未來考慮CU云化部署后，需要提供冗余保護、動態(tài)擴容和負載分擔的能力，從而使得DU與CU之間的歸屬關系發(fā)生變化，DU需要靈活連接到兩個或多個CU池。 這樣DU與CU之間的中傳網絡就需要支持IP尋址和轉發(fā)功能。

如前所述，在5G中傳和回傳承載網絡中，網絡流量仍然以南北向流量為主，東西向流量為輔。并且不存在一個DU/CU會與其它所有 DU/CU有東西向流量的應用場景，一個DU/CU只會與周邊相鄰小區(qū)的DU/CU有東西向流量，因此業(yè)務流向相對簡單和穩(wěn)定，承載網只需要提供簡化的IP尋址和轉發(fā)功能即可。

2.5 網絡切片需求

5G網絡有3大類業(yè)務：eMBB、uRLLC和mMTC。不同應用場景對網絡要求差異明顯，如時延、峰值速率、QoS(Quality of Service,服務質量)等要求都 不一樣。為了更好地支持不同的應用，5G將支持網絡切片能力，每個網絡切片將擁有自己獨立的網絡資源和管控能力，如下圖所示。

另一方面，可以將物理網絡按不同租戶(如虛擬運營商)需求進行切片，形成多個并行的虛擬網絡。

5G無線網絡需要核心網到UE的端到端網絡切片，減少業(yè)務(切片)間相互影響。因此5G承載網絡也需要有相應的技術方案，滿足不同5G網絡切片的差異化承載需求。

前傳網絡對于5G采用的eCPRI信號一般采用透明傳送的處理方式，不需感知傳送的具體內容，因此對不同的5G網絡切片不需要進行特殊處理。中傳/回傳承載網則需要考慮如何滿足不同5G網絡切片在帶寬、時延和組網靈活性方面的不同需求，提供面向5G網絡切片的承載方案。

3 面向5G的光傳送網承載方案

5G承載網絡由前傳、中傳、回傳三部分組成。

在綜合業(yè)務接入點 CO(Central Office,中心局)可以部署無線集中式設備(DU 或 CU+DU)。CO節(jié)點承載設備可以將前傳流量匯聚到此節(jié)點無線設備，也可以將中傳/回傳業(yè)務上傳到上層承載設備。CO節(jié)點作為綜合接入節(jié)點，要求支持豐富的接入業(yè)務類型，同時對帶寬和時延有很高要求。分組增強型OTN設備可以很好的兼顧上述需求。

3.1 5G前傳承載方案

5G前傳分為3種不同場景：(a)小集中、(b)P2P大集中、(c)環(huán)網大集中。

小集中：DU部署位置較低，與4G宏站BBU部署位置基本一致，此時與DU相連的5G AAU數(shù)量一般小于30個(<10個宏站)。

大集中：DU部署位置較高，位于綜合接入點機房，此場景與DU相連的5G AAU數(shù)量一般大于30個(>10個宏站)。

進一步依據光纖的資源及拓撲分布以及網絡需求(保護、管理)等，又可以將大集中的場景再細分為P2P大集中和環(huán)網大集中。

針對5G前傳的3個組網場景，可選擇的承載技術方案建議下表所示：

3.1.1 無源WDM方案

無源波分方案采用波分復用(WDM)技術，將彩光模塊安裝在無線設備 (AAU 和DU)上，通過無源的合、分波板卡或設備完成WDM功能，利用一對甚至一根光纖可以提供多個AAU到DU之間的連接，如下圖所示。

根據采用的波長屬性，無源波分方案可以進一步區(qū)分為無源粗波分(CWDM, Coarse Wavelength Division Multiplexing)方案和無源密集波分(DWDM, Dense Wavelength Division Multiplexing)方案。

相比光纖直驅方案，無源波分方案顯而易見的好處是節(jié)省了光纖，但是也存 在一定的局限性，包括：波長通道數(shù)受限、波長規(guī)劃復雜、運維困難、故障定位困難。

無源WDM方案出了故障后，難以具體定界出問題的責任方。下圖所示為無源波分方案的故障定位示意圖，可見其故障定位的復雜度。

相比無源CWDM方案，無源DWDM方案顯然可以提供更多的波長。但是更多的波長也意味著更高的波長規(guī)劃和管控復雜度，通常需要可調激光器，帶來更高的成本。目前支持 25Gb/s速率的無源DWDM光模塊還有待成熟。

為了適應5G承載的需求，基于可調諧波長的無源DWDM方案是一種可行方案，另外基于遠端集中光源的新型無源DWDM方案也成為業(yè)界研究的一個熱點, 其原理如下圖所示。該方案在降低成本、特別是接入側成本和提高性能和維護便利性方面具有一定的優(yōu)勢。

3.1.2 有源WDM/OTN方案

有源波分方案在AAU站點和DU機房配置城域接入型WDM/OTN設備，多個前傳信號通過WDM技術共纖光纖資源，通過OTN開銷實現(xiàn)管理和保護，提供質量保證。

接入型WDM/OTN設備與無線設備采用標準灰光接口對接，WDM/OTN設備內部完成OTN承載、端口匯聚、彩光拉遠等功能。相比無源波分方案，有源波分/OTN方案有更加自由的組網方式，可以支持點對點及組環(huán)網兩種場景:

上圖所示為有源方案點到點組網架構圖，同樣可以支持單纖單向、單纖雙向等傳輸模式，與無源比分方案相比，其光纖資源消耗相同。

上圖所示為有源方案組環(huán)網的架構圖。除了節(jié)約光纖意外，有源WDM/OTN方案可以進一步提供環(huán)網保護等功能，提高網絡可靠性和資源利用率。

當前有源WDM/OTN方案成本相對較高，未來可以通過采用非相干超頻技術或低成本可插拔光模塊來降低成本。同時，為了滿足5G前傳低成本和低時延的需求，還需要對OTN技術進行簡化。

3.2 5G中傳/回傳承載方案

根據前面的需求分析，5G中傳和回傳對于承載網在帶寬、組網靈活性、網絡切片等方面需求基本一致，因此可以采用統(tǒng)一的承載方案。

3.2.1 中傳/回傳承載網絡架構

城域OTN網絡架構包括骨干層、匯聚層和接入層，如下圖所示。

城域OTN網絡架構與5G中傳/回傳的承載需求是匹配的，其中骨干層/匯聚層與5G回傳網絡對應，接入層則與中傳/前傳對應。

近幾年隨著OTN已經通過引入以太網、MPLS-TP(Multiprotocol Label Switching Traffic Policing,多協(xié)議標簽交換流量監(jiān)控)等分組交換和處理能力，演進到了分組增強型OTN，可以很好地匹配5G IP化承載需求。

基于OTN的5G中傳/回傳承載方案可以發(fā)揮分組增強型OTN強大高效的幀處理能力，通過 FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣 列)、專用芯片、DSP(Digital Signal Processor,數(shù)字信號處理)等專用硬件完成快速成幀、壓縮解壓和映射功能，有效實現(xiàn)DU傳輸連接中對空口MAC/PHY等時延要求極其敏感的功能。

同時，對于 CU，一方面分組增強型OTN構建了CU、DU間超大帶寬、超低時延的連接，有效實現(xiàn)PDCP處理的實時、高效與可靠，支持快速的信令接入。而分組增強型OTN集成的 WDM能力可以實現(xiàn)到郊縣的長距傳輸，并按需增加傳輸鏈路的帶寬容量。

為了滿足中傳/回傳在靈活組網方面的需求，需要考慮在分組增強型OTN已經支持MPLS-TP技術的基礎上，增強路由轉發(fā)功能。

基于OTN的5G中傳/回傳承載方案可以細分為以下兩種組網方式：

(一)分組增強型 OTN+IPRAN 方案

在該方案中，利用增強路由轉發(fā)功能的分組增強型OTN設備組建中傳網絡 ，中間的OTN設備可根據需要配置為ODUk穿通模式，保證5G承載對低時延和帶寬保障的需求。在回傳部分，則繼續(xù)延用現(xiàn)有的IPRAN(IP Radio Access Network，IP化無線接入網)承載架構，如下圖所示。分組增強型OTN與IP RAN 之間通過BGP協(xié)議實現(xiàn)路由信息的交換。

為了滿足5G承載對大容量和網絡切片的承載需求，IPRAN需要引入25GE、 50GE、100GE等高速接口技術，并考慮采用FlexE (Flexible Ethernet，靈活以太網)等新型接口技術實現(xiàn)物理隔離，提供更好的承載質量保障。

(二)端到端分組增強型OTN方案

該方案全程采用增強路由轉發(fā)功能的分組增強型OTN設備實現(xiàn)，如下圖所示。

與分組增強型OTN+IPRAN方案相比，該方案可以避免分組增強型OTN與 IPRAN的互聯(lián)互通和跨專業(yè)協(xié)調的問題，從而更好地發(fā)揮分組增強型OTN強大的組網能力和端到端的維護管理能力。

3.2.2 網絡切片承載方案

從本質上來看，網絡切片就是對網絡資源的劃分。而光傳送網具有天然的網絡切片承載能力，每種5G網絡切片可以由獨立的光波長/ODU 通道來承載，提供嚴格的業(yè)務隔離和服務質量保障。具體到5G網絡切片的承載需求，分組增強型OTN可以提供一層和二層的網絡切片承載方案。

(一) 基于一層網絡切片承載方案

主要基于ODUflex進行網絡資源劃分，可以將不同的ODUflex帶寬通過通道標識劃分來承載不同的5G網絡切片，并可根據業(yè)務流量的變化動態(tài)無損調整ODUflex的帶寬。也可以通過物理端口進行承載資源的劃分，需要將物理端口對應的所有電層鏈路都進行標簽隔離處理，實現(xiàn)較簡單，粒度較大。

(二) 基于二層網絡切片承載方案

該方案通過MPLS-TP標簽或以太網VLAN ID(Virtual Local Area Network，虛擬局域網)劃分隔離二層端口帶寬資源，即邏輯隔離。采用不同的邏輯通道承載不同的5G網絡切片，同時通過QoS控制策略來滿足不同網絡切片的帶寬、時延和丟包率等性能需求。

其中一層網絡切片承載方案的切片間業(yè)務屬于物理隔離，不會相互影響。二層網絡切片承載方案的切片間業(yè)務是邏輯隔離，不同切片間業(yè)務可以共享物理帶寬。可根據5G不同網絡切片的性能需求選擇不同的承載方案。

OTN網絡切片承載方案可以結合SDN(Software-defined Networking,，軟件定義網絡)智能控制技術，實現(xiàn)對網絡資源的端到端快速配置和管理，提高網絡資源使用效率，提升業(yè)務開通效率和網絡維護效率。并通過開放北向接口,，采用如VTNS(Virtual Transport Network Service，虛擬傳送網業(yè)務)向上層5G網絡提供對光傳送網資源的管控能力，如下圖 所示。

3.3 5G云化數(shù)據中心互聯(lián)方案

如前所述，5G時代的核心網下移并向云化架構轉變，由此產生云化數(shù)據中心互聯(lián)的需求，包括：(1)核心大型數(shù)據中心互聯(lián)，對應5G核心網New Core間及New Core與MEC間的連接；(2)邊緣中小型數(shù)據中心互聯(lián)，本地DC互聯(lián)承擔MEC、CDN等功能。

3.3.1 大型數(shù)據中心互聯(lián)方案

大型數(shù)據中心作為5G承載網中New Core核心網的重要組成部分，承擔著海量數(shù)據長距離的交互功能，需要高可靠長距離傳輸、分鐘級業(yè)務開通能力以及大容量波長級互聯(lián)。因此需要采用高緯度ROADM進行Mesh化組網、光層一跳直達，減少中間大容量業(yè)務電穿通端口成本。同時，還需要結合OTN技術以及100G 、200G、400G高速相干通信技術，實現(xiàn)核心DC之間的大容量高速互聯(lián)，并兼容各種顆粒靈活調度能力。

在網絡安全性的保障上采用光層、電層雙重保護，使保護效果與保護資源配置最優(yōu)化：光層WSON(Wavelength Switched Optical Network，波長交換光網絡)通過ROADM在現(xiàn)有光層路徑實現(xiàn)重路由，抵抗多次斷纖，無需額外單板備份；電層ASON(Automatically Switched Optical Network，自動交換光網絡)通過OTN電交叉?zhèn)浞菽軌蜓杆俚箵Q保護路徑，保護時間<50ms。

3.3.2 中小型數(shù)據中心互聯(lián)方案

隨著5G發(fā)展，中小型數(shù)據中心互聯(lián)方案可考慮按照以下3個階段演進：

（1）5G初期，邊緣互聯(lián)流量較小，但接入業(yè)務種類繁多，顆粒度多樣化。可充分利用現(xiàn)有的分組增強型OTN網絡提供的低時延、高可靠互聯(lián)通道，使用ODUk級別的互聯(lián)方式即可。同時，分組增強型OTN能夠很好地融合OTN硬性管道和分組特性，滿足邊緣DC接入業(yè)務多樣化的要求。

（2）5G中期，本地業(yè)務流量逐漸增大，需要在分組增強型OTN互聯(lián)的基礎上， 結合光層ROADM進行邊緣DC之間Mesh互聯(lián)。但由于鏈接維度數(shù)量較小，適合采用低維度ROADM，如4維或9維。考慮到邊緣計算的規(guī)模和下移成本，此時DCI網絡分為兩層，核心DCI層與邊緣DCI層，兩層之間存在一定數(shù)量的連接。

（3）5G后期，網絡數(shù)據流量巨大，需要在全網范圍內進行業(yè)務調度。此時需要在全網范圍部署大量的高緯度ROADM（如20維，甚至采用32維的下一代ROADM技術）實現(xiàn)邊緣DC、核心DC之間全光連接，以滿足業(yè)務的低時延需求 。同時采用OTN實現(xiàn)小顆粒業(yè)務的匯聚和交換。

3.4 5G光傳送網承載方案小結

5G承載網是一個移動/寬帶/云專線架構趨同的綜合承載網，需要具備數(shù) 10G~100G 承載和 1~2 倍站點帶寬演進、極低時延、高精度時鐘架構基礎的能力，支持移動&專線&寬帶綜合承載靈活演進能力，同時末梢設備具備即插即用部署能力。

5G承載網向綜合承載的網絡架構模型總結如下:

1）5G無線&核心網功能節(jié)點位置與當前寬帶承載趨同：5G New core與FBB的CR位置相當，MEC/MCE 與BNG (Broadband Network Gateway，寬帶網絡業(yè)務網關)位置相當，Cloud BB 和OLT位置相當。

2）云化架構特征趨同：BNG云化與MEC同處一朵云，因此CDN的位置可以放到城域核心CR的位置或下沉到BNG，原CR CDN調度功能由DCI 取代，CDN內容被移動/寬帶共享，通過DCI互聯(lián)網層實現(xiàn)內容同步，可以提升移動用戶達到寬帶用戶的視頻等業(yè)務體驗。

3）城域專線覆蓋趨同：OTN 設備下沉到OLT(Optical Line Terminal，光線路終端)、BBU等綜合業(yè)務接入機房后，通過光纖直驅、SDH/CPE/OTN等末端小設備，接入最后1~2 公里，提供大客戶專線業(yè)務，支持業(yè)務快速開通、端到端SDH/OTN硬管道業(yè)務，構建超低時延精品城域專線網絡。BNG仍然部署在區(qū)域核心機房，后續(xù)逐漸虛擬云化部署；OLT 通常部署在綜合接入機房，也有小型化OLT部署在用戶小區(qū)。

4）業(yè)界兩種主流網絡融合趨勢，匯聚層以上都是綜合承載：一種架構是匯聚 (OLT/Cloud BB)以上綜合承載，接入獨立承載；另外一種架構是骨干和城域端到端綜合承載。

4 5G時代的光傳送網關鍵技術演進

5G開創(chuàng)了通信領域的新紀元，也給OTN承載網帶來了新機遇。雖然依據網絡承載功能的不同，將5G承載網分為前傳、中傳和回傳三段不同架構。但無論何種架構，相對4G時代，網絡對超大帶寬、超低時延和超高靈活調度的需求都是莫大的技術挑戰(zhàn)。因此，光傳送網通過不斷的技術創(chuàng)新，實現(xiàn)傳輸技術性能飛躍，來適應5G的網絡承載需求。

4.1 低成本大帶寬傳輸技術

5G承載網的最大挑戰(zhàn)是海量的帶寬增長，而帶寬的增長勢必帶來成本的增加，因此5G帶寬傳輸技術的關鍵是降低每bit、每公里的傳輸成本和功耗。依據傳輸距離不同，5G低成本大帶寬傳輸技術分為短距非相干技術和中長距低成本相干技術兩大類。

4.1.1 短距非相干技術

對于傳輸距離較短的場景(如5G前傳，光纖傳輸距離小于20km)，基于低成本光器件和DSP算法的超頻非相干技術成為重要趨勢。

此類技術通過頻譜復用、 多電平疊加、帶寬補償?shù)菵SP算法，利用較低波特率光電器件實現(xiàn)多倍（2倍、 4倍或更高）傳輸帶寬的增長，例如：DMT(Discrete Multi-Tone，離散多頻音調制)技術、PAM4(Pulse Amplitude Modulation，四電平脈沖幅度調制)技術。

4.1.2 中長距低成本相干技術

對于更長的傳輸距離和更高的傳輸速率，例如中/回傳網絡50/60公里甚至上百公里的核心網DCI 互聯(lián)、200G/400G以上帶寬，相干技術是必須的，關鍵在于如何實現(xiàn)低成本相干。

基于硅光技術的低成本相干可插拔彩光模塊，是目前的一個技術發(fā)展方向，包括如下特點:：

（1）低成本：采用硅光技術，利用成熟高效的CMOS平臺，實現(xiàn)光器件大規(guī)模集成，減少流程和工序，提升產能，使原先分立相干器件的總體成本下降。

（2）相干通信：采用相干通信可以實現(xiàn)遠距離通信，頻譜效率高，支持多種速率可調節(jié)，如單波100G、200G、400G。

（3）可插拔模塊：硅光模塊采用單一材料實現(xiàn)光器件的多功能單元(除光源)，消除不同材料界面晶格缺陷帶來功率損耗；硅光由于折射率高，其器件本身比傳統(tǒng)器件小，加之光子集成，硅光模塊尺寸可以比傳統(tǒng)分離器件小一個數(shù)量級；常見的封裝方式有CFP (Centum Form-factor Pluggable，封裝可插拔)、CFP2、CFP4、QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable，四通道小型化封裝可插拔)等。

（4）DCO和ACO模塊：DCO將光器件和DSP芯片一塊封裝在模塊里，以數(shù)字信號輸出，具有傳輸性能好，抗干擾能力強、集成度高、整體功耗低、易于統(tǒng)一管理維護的特點，其難點是較高的功耗限制了封裝的大小。ACO模塊的DSP芯片放置在模塊外面，以模擬信號輸出，光模塊功耗更低，可以實現(xiàn)更小的封裝，但是模擬信號互聯(lián)會帶來性能劣化。

4.2 低時延傳輸與交換技術

超低時延的5G業(yè)務對承載網提出苛刻的要求。毋庸置疑，基于ROADM的光層一跳直達是實現(xiàn)超低時延的最佳首選，但是只適用于波長級的大顆粒度傳輸與交換。而對于波長級別以下的中小顆粒度,，如1G/2.5G/10G/25G 等，主要還是通過優(yōu)化OTN映射、封裝效率來降低時延

4.2.1 ROADM全光組網調度技術

通過光層ROADM設備實現(xiàn)網絡節(jié)點之間的光層直通，免去了中間不必要的光-電-光轉換，可以大幅降低時延。

在技術實現(xiàn)上，基于WSS(Wavelength Selective Switching，波長選擇開關)技術的ROADM已經成為業(yè)界，如下圖所示，這是一個典型CDC-ROADM (Colorless，Directionless & Contentionless ROADM，波長無關、方向無關、無阻塞RODAM)的技術實現(xiàn)方式，基于1xN WSS以及MCS(Multi-cast Switching，多路廣播開關)器件，通過各類WSS、耦合器、Splitter等組件支持最大20個維度方向上的任意信道上下波。

隨著ROADM技術的持續(xù)演進，下一代ROADM將朝著更高維度、簡化運維的方向發(fā)展，基于MCS技術的WSS由于分光比太大，需要采用光放大器陣列進行補償，其未來演進受到限制，尤其是難以向更高維度發(fā)展。MxN WSS技術是一個重要的發(fā)展方向。

4.2.2 超低時延OTN傳送技術

目前商用OTN設備單點時延一般在10us~20us之間，主要原因是為了覆蓋多樣化的業(yè)務場景(比如承載多種業(yè)務、多種顆粒度)，添加了很多非必要的映射 、封裝步驟，造成了時延大幅上升。

隨著時延要求越來越高，未來在某些時延極其苛刻場景下，針對特定場景需求進行優(yōu)化，超低時延的OTN設備單節(jié)點時延可以達到1us量級。具體可以通過以下3個思路對現(xiàn)有產品進行優(yōu)化：（1）針對特定場景，優(yōu)化封裝時隙；（2）簡化映射封裝路線；（3）簡化ODU映射復用路徑。

4.3 高智能的端到端靈活調度技術

5G時代，能夠靈活調配網絡資源應對突發(fā)流量是5G網絡關鍵特征要求。對于網絡的靈活帶寬特性，依據承載硬件系統(tǒng)的邏輯管道容量與傳輸業(yè)務大小的匹配度，分為兩種情況：

（1）邏輯管道大于傳輸業(yè)務顆粒度，則單個邏輯管道承載多顆粒度業(yè)務，通過ODUflex技術實現(xiàn)傳輸帶寬靈活配置和調整，以提高傳輸效率。

（2）邏輯管道小于傳輸業(yè)務顆粒度，則需要考慮多端口綁定及帶寬分配，如FlexO技術。

此外，對于網絡端到端的管理和控制，進行高效的網絡部署和靈活的資源動態(tài)分配，完成業(yè)務快速發(fā)放，則需要利用軟件定義網絡(SDN)等新型集中式智能管控技術來實現(xiàn)。

4.3.1 ODUflex靈活帶寬調整技術

傳統(tǒng)ODUk按照一定標準容量大小進行封裝，受到容量標準的限制，容易出現(xiàn)某些較小顆粒的業(yè)務不得不用更大的標準管道容量進行封裝,造成網絡資源浪費。

ODUflex，即靈活速率的ODU，能夠靈活調整通道帶寬，調整范圍為1.25G~100G，其特點有：

（1）高效承載。提供靈活可變的速率適應機制，用戶可根據業(yè)務大小，靈活配置容器容量，保證帶寬的高效利用，降低每比特傳輸成本。

（2）兼容性強。適配視頻、存儲、數(shù)據等各種業(yè)務類型，并兼容未來IP業(yè)務的傳送需求。

下圖中映射路徑為：FC4G->ODUflex->ODU2；其中，ODUflex映射到ODU2中4個時隙，剩余時隙可用來承載其他業(yè)務，帶寬利用率可達100%。

針對5G承載，ODUflex是應對5G網絡切片的有效承載手段，通過不同的ODUflex實現(xiàn)不同5G切片網絡在承載網上的隔離。

4.3.2 FlexO靈活互聯(lián)接口技術

光層FlexGrid技術的進步，客戶業(yè)務靈活性適配的發(fā)展，催生了OTN層進一 步靈活適應光層和業(yè)務適配層的發(fā)展，業(yè)界提出了FlexO技術。靈活的線路接口受限于實際的光模塊速率，同時域間短距接口應用需要低成本方案，F(xiàn)lexO應運而生。

FlexO接口可以重用支持OTU4的以太網灰光模塊，實現(xiàn)N*100G短距互聯(lián)接口，使得不同設備商能夠通過該接口互聯(lián)互通。FlexO提供一種靈活OTN的短距互聯(lián)接口，稱作FlexO Group，用于承載OTUCn，通過綁定N*100G FlexO接口實現(xiàn)，其中每路100G FlexO接口速率等同于OTU4的標準速率。

FlexO主要用于如下兩種應用場景。

場景一是用于路由器和傳送設備之間，如上圖所示，路由器將數(shù)據流量封裝到ODUk/ODUflex，然后復用到ODUCn/OTUCn完成復用段及鏈路監(jiān)控，最終通過N*100G FlexO接口承載OTUCn信號完成路由器和傳送設備之間互聯(lián)互通。

場景二是作為域間接口用于不同管理域之間的互聯(lián)互通，如上圖所示，該域間接口的OTN信號為OTUCn，通過N*100G FlexO接口承載OTUCn信號實現(xiàn) 。

4.3.3 傳送SDN快速業(yè)務隨選發(fā)放技術

2012年，業(yè)界首次提出了傳送SDN(TSDN：Transport Software Defined Networks)解決方案，這是SDN技術在傳送網絡的應用和擴展。

其中最主要和最有價值的用例是BoD (Bandwith on Demand，即帶寬隨需發(fā)放)：客戶通過終端/Portal預訂帶寬服務，TSDN控制器掌控全網設備信息，并且在后臺對資源進行自動統(tǒng)一調配，實現(xiàn)業(yè)務的快速發(fā)放。該項服務能夠更好地滿足云數(shù)據中心互聯(lián)和企業(yè)云專線提出的動態(tài)按需大帶寬的訴求，提升網絡資源利用率和客戶帶寬體驗。除此之外，TSDN還可以配合OTN時延測量技術，實現(xiàn)全網時延信息可視化，并進行最短時延路徑的尋找、規(guī)劃、管理、保護等操作。

未來的5G網絡則對TSDN解決方案提出更具挑戰(zhàn)的訴求。傳送網絡不僅要自身具備高效的動態(tài)按需切分網絡的能力，以滿足不同業(yè)務的帶寬、可靠性和低時延承載要求，還需要與上層的IP及無線網絡協(xié)同起來，實現(xiàn)跨域跨層的帶寬和資源協(xié)同，保證端到端的業(yè)務服務質量要求。其中除了協(xié)同切片算法外，傳送網絡的北向切片API將是支撐端到端切片協(xié)同的關鍵紐帶。OIF/ONF也正在制定 VTNS(Virtual Transport Network Service)業(yè)務規(guī)范和相關北向API模型，以應對未來新業(yè)務的挑戰(zhàn)。