隨著5G牌照的發放，5G網絡的規模建設即將開始。5G網絡擬提供業務的主要特征包括大帶寬、低時延和海量連接等，從而對承載網在帶寬、容量、時延和組網靈活性等方面提出了新的需求。作為基礎網絡的城域光傳送網，在考慮5G承載的同時，還需要考慮政企專線、云/數據中心承載、家庭寬帶/高清視頻等綜合業務的承載。基于綜合業務的承載需求，本文將從面向5G的城域光傳送網綜合承載架構，以及對城域OTN/WDM組網方案進行探討。

面向5G的城域光傳送網綜合承載架構

面向5G的城域光傳送網綜合承載架構如圖1所示，包括轉發層和控制管理層。

圖1 面向5G的城域光傳送網綜合承載架構

城域核心節點間（M3、M4）的業務流量大，多種帶寬顆粒的業務調度頻繁，因此需要靈活的光層和電層調度能力。核心層可采用大容量相干100G/200G/400G WDM和大容量OTN/ROADM組網方案，實現高速傳輸和光/電靈活調度。

作為城域傳送網的邊緣節點，接入匯聚點（M2）對于運營商具有戰略性地位。基于綜合業務承載需求和帶寬估算，建議將WDM/OTN設備下沉到該節點以實現綜合業務承載，設備交換容量要求在500G~1Tbit/s之間。考慮到網絡規模大、帶寬需求和距離等因素，建議接入/匯聚層采用低成本WDM和面向城域應用優化的M-OTN技術進行組網。

由于不同業務（如5G、專線等）的接入位置和功能需求的差異性，城域傳送網接入層設備一般按照不同的業務類型按需部署，因此接入層需求兼容多種接入方案。通過采用專用定制化的設備類型(如接入型OTN設備和5G前傳OTN設備等),可以簡化設備功能、降低建網成本。

在控制管理層，構建城域傳送網統一管控系統可實現跨廠商、跨域的端到端管理和控制，并通過開放的北向接口實現傳送網能力的開放。

城域OTN/WDM組網方案和開放式傳送網架構

在城域核心/匯聚層，OTN/WDM網絡需要實現對多種業務的綜合承載。根據業務帶寬和對保護恢復性能需求的不同，可以采用不同的承載方案：對于子波長級業務可采用OTN承載;對于無保護需求的波長級業務可通過WDM承載;對于有保護需求的波長級業務可通過OTN或OADM/ROADM承載。

在設備形態方面，現階段主要采用OTN交叉設備與WDM集成的方式，OTN設備通過彩光線路接口與WDM系統實現互聯。該方式雖然便于實現光層和電層的統一管理和維護，但是存在單廠商鎖定的問題，另外需要采用白光接口與客戶設備進行對接，導致建網成本高。

針對上述問題，目前業界開始研究開放式傳送網架構，如圖2所示。開放式傳送網的目的是解決現有單廠商解決方案的廠商鎖定問題，提高組網靈活性和新業務的提供速度，降低網絡成本。典型項目包括AT&T牽頭的OpenROADM和ONF成立的ODTN項目等。開放式傳送網架構的主要特征包括以下多個方面。

·光電解耦：即終端設備（如Transponder）和開放式線路系統（OLS，包括ROADM、光放大器、合分波器等）的解耦。終端設備可以是同廠商，也可以是異廠商。OLS初期建議由單廠商提供，以便降低組網的復雜性。

·軟硬分離：即管控系統和硬件設備分離，兩者之間通過開放的標準接口實現互通。

·Transponder模塊化：模塊化的Transponder可以減小體積、降低功耗，并可以按需插到OTN、路由器等設備中，減少光電轉換的次數，降低成本。

圖2 開放式傳送網架構

由于骨干長距WDM系統存在性能要求高、光接口標準化程度低的問題，同時運營商在骨干網規模部署的ROADM網絡存在光層路由計算復雜、需要進行波長變換等問題，因此實現開放式傳送網架構難度很大。而城域傳送網具有距離短、組網拓撲簡單的特點，可率先考慮引入開放式傳送網組網方式。如城域傳送網中的市-縣和縣-鄉WDM/OTN網絡主要是環網結構，傳輸距離在80~450km之間。

目前業界主要關注的是用于城域數據中心互聯（DCI）的開放式WDM系統。城域DCI普遍采用點到點WDM組網，距離在80~400km之間，業務需求主要是100GE/400GE，因此非常適合采用點到點的開放式WDM系統。用于DCI的開放式WDM系統架構如圖3所示。DCI WDM的設備形態與刀片式服務器相同，適合于安裝在數據中心機架上。DCI WDM的Transponder與OLS解耦可分為以下3種模式。

模式一：一個波道兩端的Transponder由同一個廠商提供，因此可采用私有彩光接口。目前主流傳輸設備廠商均可提供該類型的終端設備。

模式二：一個波道兩端的Transponder由不同廠商提供，因此需要對彩光接口進行標準化，包括調制方式、FEC、幀結構等的標準化。目前比較成熟的是基于ITU-T G.709.2標準的100G OTN接口光模塊。

模式三：Transponder模塊化，直接插在數據中心出口交換機或路由器上。該模式面臨的主要問題是如何對光模塊和OLS進行統一管理，以及如何提高光模塊的集成度，以便滿足交換機和路由器高密度板卡的需求。

圖3 用于DCI的開放式WDM系統架構

在管控方面，要求Transponder和OLS提供開放的管控接口，接受基于SDN的管控系統的統一管控。目前主流的管控接口皆采用Netconf+YANG的開發模式，如OpenConfig和OpenROADM均定義了各自的YANG模型。后續需要考慮對管控接口進行標準化，以便滿足運營商大規模建網的需求。

面向城域應用優化的M-OTN技術

M-OTN是對現有OTN技術的優化和擴展，目標是提供低成本、低時延、低功耗的以5G為主的綜合業務承載方案，主要是面向城域應用，滿足OTN向城域網絡邊緣延伸的需要。M-OTN的擴展主要是指在現有OTN接口的基礎上，新增25G和50G OTN接口，以彌補10G和100G OTN接口之間速率跨度過大的問題。優化則體現在對現有OTN接口的開銷和OAM功能的使用進行簡化，從而簡化設備管理需求，降低網絡維護復雜度。

經過一年多的研究討論，定義25G/50G OTN接口的ITU-T G.709.25-50標準取得了很大的進展。目前形成的主要結論包括以下幾個方面。

一是，初期主要面向灰光接口應用，包括5G回傳和專線業務承載等。

二是，不需要支持綁定功能，因此采用基于OTUk的幀格式。

三是，25G/50G OTN接口只作為段層使用，以便滿足單級復用的組網方式。

四是，定義兩種接口速率，滿足不同的應用場景。

·高速率接口：速率分別為現有OTU4接口速率的1/4和1/2，支持全業務承載，需要使用雙速率25G/50G以太網光模塊，成本較高。

·低速率接口：與25GE/50GE接口速率保持一致，支持除25GBASE-R和50GBASE-R透傳之外其它所有業務，支持25GE/50GE業務的MAC層滿速率傳送。使用單速率以太網光模塊，成本較低。目前計劃2020年2月完成G.709.25-50標準的發布。

城域光傳送網作為綜合業務承載網絡，應積極推動WDM/OTN設備下沉到接入匯聚節點并形成相對穩定的網絡架構，接入層設備根據不同的業務需求按需部署。為了滿足低成本建網的需求，筆者建議積極推動低成本WDM和M-OTN的標準化和產業發展，引導設備開發和應用部署。同時積極探索開放式傳送網架構在城域傳送網中的應用，包括應用場景分析、接口規范制定、原型系統開發驗證等。