接入传输一体化,TITAN加速网络融合

发布时间:2017-10-30 作者:江晓林(中兴通讯)

固移融合承载对PON设备提出新要求

 

  4G时代随着基站向BBU+RRU的分布式部署及Small Cell方向发展,覆盖密度越来越大,需要建设低成本、深度覆盖的承载网。到5G时代,单位面积的接入速率是4G的1000倍,且频率越高,基站的覆盖能力就越小,要实现无处不在的网络连接,意味着基站密度的进一步提升。在光网城市建设的大背景下,基于PON的宽带接入网已经规模部署,海量光纤已经向用户侧延伸,利用现有的低成本、广覆盖的PON网络实现移动承载已成为业界一个重要的思路。


  5G业务对网络带宽、时延、可靠性、安全有着更高的要求,对承载网络提出了巨大的挑战。5G时代将以用户体验为中心,需要随时随地为用户提供百兆以上的用户体验速率,热点高容量地区甚至需要提供1Gbps用户体验速率和单基站几十G的峰值速率,超高的接入速率将引发承载网的带宽需求一到两个数量级的激增。5G涵盖各类应用场景,每种应用对时延的要求各异,其中以uRLLC(超可靠低时延)场景下时延最为严格。根据NGMN建议,uRLLC场景下单向端到端时延不超过1ms,同时3GPP定义uRLLC空口时延为0.5ms,再考虑到核心网处理的时延,预计留给承载网的时延指标将十分苛刻,尤其对5G承载前传、中传提出了巨大挑战。


  传统接入设备一般用作家庭或政企客户接入,在户均带宽、端到端时延上均没有苛刻的要求,无法满足5G移动承载的需求。中兴通讯基于对5G承载需求的深入分析,以及对PON接入技术、传输技术、包转发技术深刻理解与积累的基础上,在全新的TITAN光接入平台上进行了重大创新设计,以满足5G移动承载及大视频、AR/VR等新兴业务及网络融合的需求。

 

TITAN平台技术创新满足固移融合承载需求

 

  TITAN平台的创新包括线路侧、转发面及网络侧:用户侧引入WDM PON技术满足带宽与时延需求;转发面在普通业务转发平面的基础上引入超低时延转发面;网络侧直接引入FlexE或OTN接口接入传输网络,实现端到端通道带宽保障和低时延转发。

 

接入侧采用WDM PON技术,提升带宽、降低时延


  5G承载分前传、中传与后传。尤其前传、中传场景,对于时延要求较高,传统的TDM PON难以满足要求。在众多PON技术中,WDM PON最适合需求。WDM PON技术物理上是P2MP结构,逻辑上是P2P结构,能够达到与裸纤直连同样的效果。如图1所示,WDM PON可进行前传、中传与后传统一承载,可以通过波分复用节省大量光纤,同时提供大带宽、低时延、低抖动、长传输距离。


 

  对于固网、移动业务统一承载的场景,可以通过在原有ODN网络基础上叠加新波长的方式。新的波长用于5G传输,原有波长用于家庭客户,系统可以灵活实现波长到不同上联接口的对接,如通过10G/100G以太网口连接宽带网络,而通过FlexE/OTN接口连接移动核心网络。

 

转发面快速转发通道保证低时延


  TITAN平台在转发面上支持快速转发和普通转发2种模式,数据转发模式可以根据用户端口或业务类型进行选择。对于普通业务,在用户线卡及上联单板都会进行业务相关的包处理及缓存。而低时延业务采用类TDM的转发模式,在线卡单板及上联单板都是特别逻辑通道,不经过报文处理和缓存,在交换网上也是确保带宽的高优先级通道,所以从线卡NP到交换网都有对应的“独立”逻辑通道,可以确保从TITAN平台入口到出口的端到端低时延。时间敏感的业务走快速转发模式,转发交换时延从通常的20~30µs降低到几微秒,减少了一个数量级,有效满足了5G承载业务的低时延需求,为新型业务及新型网络架构提供了有力保障。

 

网络侧FlexE/OTN上联实现接入传输一体化


  TITAN平台网络侧直接引入FlexE或OTN接口接入传输网络,实现端到端的通道带宽保障和低时延转发。并计划未来支持FlexE/OTN用户侧接口,助力运营商构建超大容量、超低时延、多业务承载和安全可靠的端到端FlexE/OTN网络。


  通过OLT设备支持FlexE上联,可实现创新的端到端FlexE Tunnel,实现业务可靠隔离、超低时延转发、端到端OAM以及快速保护倒换功能(见图2)。通过专用硬管道来保证5G承载业务的服务质量和安全,提供低时延解决方案;未来还将不断与网络新技术相融合,支持承载网持续演进和5G业务的发展。

 



  另一方面随着大视频、VR/AR、高速政企专线等新业务的发展,带宽需求飞速增长,部署OTN设备并构建从接入、汇聚层到核心干线的端到端OTN网络,成为光传送网的必然趋势。以此为契机,中兴通讯TITAN平台独创支持内置OTN上联,简化网络层次,该方案支持业务光层直达,提升网络时延性能,节省网络建设和维护成本。

 

接入传输一体化在其他场景的应用

 

大视频场景


  视频业务的发展一方面要求高带宽,另一方面要求网络传输的低丢包和低时延。4K电视的时延和丢包率要求为20ms、0.0168%,现网经过适当优化可以满足要求。8K电视的时延和丢包率要求20ms、0.001%,VR要求为20ms、0.001%,则需要改变现网架构和设备才能满足。CDN一般都采用集中部署的方式,有利于管理维护和规模利用资源。OLT通过内置OTN上联直连CDN服务器,充分保障通道的带宽与低时延,避免由普通的二、三层转发设备带来的时延与丢包,可显著提升用户体验,尤其是对时延敏感的快速频道切换业务,对时延、丢包、带宽都敏感的AR/VR业务。

 

宽带接入场景


  网络侧支持OTN传输接口还可应用于网络融合与扁平化场景。在典型的宽带接入网络组网中,若OLT设备与上层汇聚交换机或宽带接入控制设备BRAS距离较远或之间的光纤资源不足,在OLT与汇聚交换机或宽带接入控制设备BRAS之间需采用OTN等传输设备,此时在OLT机房需要同址额外部署OTN传输设备。且随着大视频、VR/AR、高速政企专线等新业务的发展,带宽需求的飞速增长也在推动OTN设备部署从汇聚、核心层逐步下沉到接入层。TITAN首创提供内置OTN上联单板,实现接入与传输设备的融合一体化,避免额外部署昂贵的OTN设备。经测算,相比部署独立OTN设备,可降低25%功耗、30%空间、50%的CAPEX投资。

 

中兴通讯全新的TITAN光接入平台在用户侧支持WDM PON接入,在转发面支持低时延转发,网络侧内置集成FlexE/OTN上联,实现大带宽、低时延业务传送,满足5G前传、中传、后传的统一承载,实现固定与移动网络的融合。通过内置集成OTN上联,实现接入传输一体化,在大视频场景可保障OLT设备与CDN平台的通道带宽与低时延,提升业务体验。接入传输一体化可避免在接入机房额外部署昂贵的OTN设备,降低TCO,提升运营商网络竞争力。