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5G边缘化趋势中接入型OTN的自我演进

时间:2019-06-25 作者:邵乐峰 阅读:
由于接入网面对的客户多种多样,非常复杂,接入技术正处于不断变革之中。

通信传送网一般由接入网(Access)、汇聚网(Aggregation)、城域/核心网(Metro/Core)、骨干网(Backbone Network)四层网络组成。Microchip通信业务部资深产品营销经理郎涛表示,无论是家庭宽带从GPON转向XGPON,还是无线RRH从PTN/IP-RAN转向SPN、M-OTN或者IP-RAN2,或者政企客户从MSAP到PTN/OTN,由于接入网面对的客户多种多样,非常复杂,接入技术正处于不断变革之中。uguEETC-电子工程专辑

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Microchip通信业务部资深产品营销经理郎涛uguEETC-电子工程专辑

OTN技术下沉到接入侧的意义

“已经有了小型化PTN,为什么还需要OTN?”郎涛对此解释说,用OTN技术来做接入的目的是为了能够提供点到点的OTN专线,能够把客户两个不同的办事处或者是不同的数据中心之间连接起来。考虑到5G低延时要求大量的边缘数据中心,因此,将OTN下沉到接入侧更有利于向企业专线业务提供大带宽、高品质的专线服务,从而为边缘数据中心的大量互联提供可能性。uguEETC-电子工程专辑

2-Microchip.jpguguEETC-电子工程专辑

这就引出来另一个话题,即数据中心互联(DCI)如何应对5G大流量带来的冲击?众所周知,5G网络包括前传网、中传网和回传网,现在的趋势是把BBU基站拆分为两部分:分布式单元(DU)和集中式单元(CU),分拆之后的集中式单元通过虚拟化实现,用户通过数据中心里大量的服务器就能实现CU功能。所以从这个角度来看,数据中心现在已经部署到CU层,而以前则停留在基站层。另一方面,由于移动边缘计算(MEC)需要低延时,正不断推动边缘计算能力向基站迁移。使得不仅CU变成数据中心虚拟化,边缘计算中心的MEC功能也会直接和CU放到同一数据中心里。uguEETC-电子工程专辑

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中国移动通信有限公司研究院教授级高级工程师李允博表示,中国移动目前已经在干线网络上建立了一张全世界最大规模的OTN网络,主要是用来实现业务从低速率向高速率的汇聚,包括OTN保护与恢复,从而可以快速地承载一些IP专网和政企客户大带宽业务。uguEETC-电子工程专辑

从2018年起,中国移动开始建设政企专网,延续了之前的OTN网络架构。作为运营商的黄金业务,2018年中国移动的政企专网收入接近300亿,并以每年20%的速度递增,比如中移动每年就租赁给腾讯公司4条从北京到深圳的100G专线。低延时、高可靠、快速发放、特色业务是OTN技术具备的独特优势,按照李允博的说法,“中国三大运营商已经形成共识,OTN在政企专线服务方面是最好的技术,没有之一。”uguEETC-电子工程专辑

除了OTN技术,分组技术有它的优势,也可以用于专网服务,例如可以做统计复用、共享带宽等。郎涛对此的看法是,针对不同的用户群,OTN技术和分组技术是可以互补和共存的。政企客户对租用线或专用线服务的要求比较高,使用OTN技术更合适;普通中小企业对租用线或专用线服务要求并不严格,分组技术就可以满足需求。uguEETC-电子工程专辑

例如OTN技术具有从100M到100G的大带宽,本身具有刚性隔离,这是OTN专网和分组专网的重要区别。基于时分复用(TDM)的OTN技术具有资源独占特性,也就是给用户提供的资源、带宽是固定的,不易受到其它用户的干扰。同时,采用OTN传送时不需要做报文的二层终结,延时最低可以做到5微秒。uguEETC-电子工程专辑

郎涛特别强调了OTN加密的重要性。根据思科提供的数据,不管是数据中心或是企业,2018年平均一次数据外泄造成的直接损失高达390万美元,很少有公司能够承受如此金额的损失。因此,为了防止数据外泄,在传送服务时提供额外有保障的安全性非常必要。这方面,Microchip的OTN方案提供了包括大颗粒加密和子波长业务层加密在内的灵活的加密方式、低延时的加密和认证、防篡改,防重放和防伪保护等多样形式的加密处理。uguEETC-电子工程专辑

OTN加G.HAO(动态带宽调整)使得带宽点播成为可能。用户可以按照实际需要获得相应带宽,数据中心也可以实现追月策略(白天,DC间开启最小带宽;夜间,DC间为缓存/数据库镜像等开启最大带宽)以享受较低的电费,G.HAO则通过动态调整ODUflex的大小来实现无损带宽调整。目前,Microchip在每一代DIGI OTN处理器均集成了HAO功能,以确保运营商可在客户需要时向客户提供所需带宽。uguEETC-电子工程专辑

“5G带来了网络架构的演进,两个不同区域数据中心之间业务的打通如果通过不同段的波分系统做背靠背的调节,会大幅增加运维成本和设备投入。”腾讯技术工程事业群网络平台部光网络结构师李方超说,由于数据的异地存储和交互的逻辑导致DCI整个流量迅速增长,但传统电信级机柜设备的高度、深度、耗电都和数据中心都不一样,所以需要全面的从传统电信级OTN设备向盒式波分设备演进。uguEETC-电子工程专辑

未来,腾讯会考虑在自己定义的光层设备上增加WSS板卡以解决维度问题。另外,由于流量的增长带来巨大的时延成本,而无人驾驶和移动宽带这种不同的业务对于时延的要求也不相同,所以腾讯方面希望针对这种节点要不经过IP设备,直接穿透光层,从而确保低时延和高可靠性。uguEETC-电子工程专辑
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李方超称未来腾讯会和Microchip合作解决采用可插拔模块来做转发。在城域应用中,小于60公里时,可以采用ZR模块方案,直接插在交换机上出彩光;在80公里到100公里之间,采用CFP2-DCO的方案,性能更好。uguEETC-电子工程专辑

转变话题,来看看DCI市场

郎涛指出,当前DCI市场正呈现出以下四大趋势:uguEETC-电子工程专辑

·趋势1:DC流量4倍增长

根据预测,超大规模数据中心到2021年流量将翻4倍,主要源于数据中心25%的总流量年增长率和超大规模数据中心55%的流量占比,从而推动业界对400GbE以太网速率、高密度100GbE端口和新型光模块、更大容量线卡(3.6Tbps到14.4Tbps)、以及面向路由器和交换机的高密度以太网PHY的需求。uguEETC-电子工程专辑

·趋势2:DCI流量增长需要加密

DCI复合年增长率达到30%,但数据中心在地理上越来越分散,城域分布式数据中心对广域网的安全有很大挑战,为了保证数据安全,比较实际的做法是二层加密(MACsec),MACsec作为业界标准解决方案可支持多个Terabit。uguEETC-电子工程专辑

·趋势3:更灵活的以太网速率

传统以太网是固定速率,只有100G、200G和400G三种,无法充分利用想干DSP的能力,而FlexE为局限于固定速率的传统以太网加入了一层灵活性,其子速率模式可以细调至25Gbps或50Gbps的颗粒。uguEETC-电子工程专辑

·趋势4:5G驱动高精度时钟

以中国移动SPN为例,不管采用框式还是盒式设备,单个设备的单跳必须是5纳秒以内,非常严格。对于芯片产品而言,时钟戳的精度就必须要达到2纳秒。uguEETC-电子工程专辑

为了顺应DCI的发展需求,Microchip推出了META-DX1系列以太网PHY器件。META-DX1是业界首个T级别的以太网PHY,最高容量1.2T,集成了PHY/FEC/PCS/MAC的以太网接口芯片,密度比同类产品高出50%。此外,它还在单芯片中集成了1GbE到400GbE的各种以太网接口、56G PAM-4高速SERDES、MACsec以太网加密、FlexE灵活以太网、纳秒级高精度PTP时钟戳,最高密度的gearbox/CDR/Retimer、无损的2:1开关切换、以及SERDES交叉等多种功能。uguEETC-电子工程专辑

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邵乐峰
ASPENCORE 中国区首席分析师。
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