FlexO接口應(yīng)用探討

滿祥錕，馬小梅，王光全，沈世奎，魏步征（中國(guó)聯(lián)通研究院，北京 100048）

1 FlexO產(chǎn)生背景

2016年OIF推出了FlexE，在傳統(tǒng)以太網(wǎng)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，引入全新的FlexE Shim 層，Shim 層實(shí)現(xiàn)了MAC和PHY 的解耦，具備多端口捆綁和單端口通道化特性，打破以前以太網(wǎng)接口速率從GE→10GE→40GE→100GE 發(fā)展中PHY 層和MAC 層速率耦合的規(guī)律。OTN 技術(shù)的客戶側(cè)業(yè)務(wù)多是以太網(wǎng)，因此，為了適配超100G 以太網(wǎng)，OTN 上開(kāi)發(fā)了FlexO 接口。FlexO 即是Flexible OTN，F(xiàn)lexO 接口通過(guò)綁定標(biāo)準(zhǔn)光口，實(shí)現(xiàn)了OTUCn與光模塊速率解耦。

2 標(biāo)準(zhǔn)情況

OTUCn 是超100G OTN 的幀格式，在ITU-T G.709中定義；FlexO 接口是FlexO-x--m 接口的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種用于OTUCn 互聯(lián)的接口，通過(guò)綁定多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)速率接口（例如m×100G）來(lái)提供OTUCn（n≥1）信號(hào)的適配功能，F(xiàn)lexO-x--m 接口中FEC 主要包括G.709.1 和G.709.3 規(guī)范中的類(lèi)型，不同的FEC 類(lèi)型的傳送距離不同，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。

FlexO 短距離接口的類(lèi)型應(yīng)用代碼4I1-9D1F、4L1-9D1F、C4S1-9D1F、4L1-9D1F、C4S1-4D1F、8R1-4D1F、4I1-4D1F 和8I1-4D1F 所涵蓋。這些應(yīng)用代碼見(jiàn)［ITU-T G.695］和［ITU-T G.959.1］。FlexO 長(zhǎng)距離接口的應(yīng)用代碼見(jiàn)［ITU-T G.698.2］。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 信號(hào)結(jié)構(gòu)

3.1.1 OTN接口電層信號(hào)結(jié)構(gòu)

OTU 接口數(shù)字結(jié)構(gòu)如圖1所示。OTN 數(shù)字結(jié)構(gòu)包括3 類(lèi)OTU，即OTUk、OTUCn、OTU25 和OTU50。OTUk 幀結(jié)構(gòu)由4 行4 080 列構(gòu)成，其中包含分配給FEC 的256 列，其工作速率用k表示。OTUCn 由n個(gè)4行3 824 列的幀交織構(gòu)成，其中不包含F(xiàn)EC 區(qū)域，其工作在n倍的OTUC基本速率。

圖1 OTU接口數(shù)字結(jié)構(gòu)

OTUCn 包含一個(gè)光數(shù)據(jù)單元（ODUCn），ODUCn包含一個(gè)光凈荷單元（OPUCn）。OTUCn 和ODUCn 僅完成數(shù)字段層功能。ODUk（和ODUj）完成通道層功能。

3.1.2 FlexO接口信號(hào)結(jié)構(gòu)

FlexO-x--m 的信息結(jié)構(gòu)由信息包含關(guān)系和流表示。圖2 以FlexO-x--m 接口為例，描述了主體信息包含關(guān)系。

圖2 FlexO接口信號(hào)結(jié)構(gòu)

一個(gè)OTUCn 信號(hào)被映射成n個(gè)FlexO 信號(hào)，每個(gè)FlexO 信號(hào)包含一個(gè)OTUC 實(shí)例。n個(gè)FlexO 實(shí)例被映射到m（m≤n）個(gè)FlexO-x-RS 接口，每個(gè)FlexO-x-RS接口包含一個(gè)FlexO 實(shí)例或多個(gè)交錯(cuò)的FlexO 實(shí)例和FEC。每個(gè)FlexO-x-RS 接口被分成k個(gè)FlexO-x-RS通道信號(hào)。每個(gè)通道信號(hào)被調(diào)制到一個(gè)OTSi 上，而k個(gè)OTSi作為一個(gè)OTSiG通過(guò)一個(gè)傳輸媒質(zhì)進(jìn)行傳輸。

3.2 幀格式

3.2.1 OTUCn幀格式

OTUCn幀結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 OTUCn幀結(jié)構(gòu)

OTUCn 幀結(jié)構(gòu)基于ODUCn 幀結(jié)構(gòu)，ODUCn 的每個(gè)ODU 幀結(jié)構(gòu)中第1 行的第8～14 列為OTUCn 開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)。它是以8 比特字節(jié)為基本單元的塊狀幀結(jié)構(gòu)，由n×4 行3 824 列字節(jié)數(shù)據(jù)組成，MSB 為比特1，LSB 為比特8。

3.2.2 FlexO幀格式

FlexO 幀結(jié)構(gòu)由128 行5 140 列組成。它包含第1行第1 列至480 列幀對(duì)齊標(biāo)識(shí)區(qū)（AM）區(qū)域，第1 行第481 列至960 列的填充（PAD）區(qū)域，第1 行第961 列至第1 280 列中的開(kāi)銷(xiāo)區(qū)域以及剩余的656 640 bit 凈荷區(qū)域。FlexO幀結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 FlexO幀結(jié)構(gòu)

FlexO 幀結(jié)構(gòu)源自100 Gbit/s 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3-2015 第91 章FEC 對(duì)齊和lane 架構(gòu)，沒(méi)有任何66b對(duì)齊或256b/257b轉(zhuǎn)碼功能。

3.3 OTUCn到FlexO的映射

OTUCn 幀結(jié)構(gòu)在ITU-T G.709 第11.3 章規(guī)定，并包含n個(gè)OTUC 幀結(jié)構(gòu)同步實(shí)例。如圖5 所示，F(xiàn)lexO源適配包含將OTUCn 幀分割為n×OTUC 實(shí)例。類(lèi)似地，宿適配將n×OTUC 實(shí)例合并到OTUCn 中。然后，根據(jù)FlexO-x-接口速率，將單個(gè)或多個(gè)OTUC 實(shí)例關(guān)聯(lián)到FlexO-x-接口。對(duì)齊和偏移校正是在OTUC實(shí)例上執(zhí)行的。

圖5 OTUCn分發(fā)為n個(gè)FlexO幀實(shí)例

FlexO 幀結(jié)構(gòu)凈荷區(qū)域分為128-bit 塊。128-bit塊對(duì)齊到FlexO 凈荷區(qū)域的起點(diǎn)（在AM 和OH 之后）。FlexO 幀凈荷由5 120塊（復(fù)幀的1～7號(hào)，有固定填充的凈荷）和5 130塊（復(fù)幀的8號(hào)，沒(méi)有固定填充）組成。

使用ITU T G.709 第17 條中規(guī)定的比特同步映射（BMP）機(jī)制，OTUC信號(hào)的128個(gè)連續(xù)位（16字節(jié)）組被映射到FlexO 幀凈荷區(qū)域的128 位塊。OTUC 的128 位組與OTUC幀結(jié)構(gòu)對(duì)齊。

OTUC 信號(hào)的串行位流被插入到FlexO 幀凈荷中，因此,串行位流將在FlexO-x-接口上以與輸入時(shí)映射功能相同的順序進(jìn)行接收。

OTUC 和100G FlexO 實(shí)例之間存在一對(duì)一的關(guān)系。FlexO 凈荷區(qū)域劃分為128位塊。OTUC映射在連續(xù)的128位段中。

每個(gè)FlexO 復(fù)幀有（5 140×128×8 -1 280×15）/（239×16×8×4）=42.85 OTUC 幀。每FlexO 幀約5 個(gè)OTUC 幀，或約每24 行FlexO 幀對(duì)應(yīng)1 個(gè)新的OTUC幀。

3.4 OTUCn、FlexO與光模塊的關(guān)系

OTUCn 是OTN 接口上的傳輸單元，由n個(gè)OTUC幀組成，是不帶FEC的超100G OTN幀格式。

FlexO 幀用于與OTUC 實(shí)例一一對(duì)應(yīng)，由具備m個(gè)接口FlexO-x--m 接口組承載的FlexO 幀是在源點(diǎn)幀對(duì)齊或復(fù)幀對(duì)齊。多個(gè)FlexO 幀實(shí)例交織構(gòu)成FlexO接口。

FlexO 接口是FlexO-x--m 接口的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種用于OTUCn 互聯(lián)的接口，OTUCn 和FlexO 接口之間是客戶層與服務(wù)層的關(guān)系。

FlexO 接口與光模塊之間的接口是FOICn.k-，F(xiàn)lexO 接口通過(guò)綁定多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)速率光接口來(lái)提供OTUCn（n≥1）信號(hào)的適配功能，光模塊數(shù)量與FlexO 接口速率無(wú)關(guān)，例如OTUC4 信號(hào)由FlexO-4--1 接口承載，表示OTUC4 由RS FEC 的單光口400G 速率光模塊承載。OTUCn、FlexO 與光模塊的關(guān)系示意圖如圖6所示。

圖6 OTUCn、FlexO與光模塊的關(guān)系示意圖

3.5 FlexE與FlexO的關(guān)系

FlexE到OTN有3種映射方式。

a）終結(jié)模式。OTN 網(wǎng)絡(luò)需要實(shí)現(xiàn)FlexE Shim 功能，可將FlexE Client 承載至OTN，OTN 網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率高；該模式下映射方式為IMP。

b）感知模式。傳輸網(wǎng)絡(luò)感知FlexE 業(yè)務(wù)，保留FlexE Shim，可進(jìn)行壓縮空閑時(shí)隙，節(jié)省傳輸帶寬；該模式下業(yè)務(wù)映射方式為BGMP。

c）不感知模式。傳輸網(wǎng)絡(luò)不識(shí)別FlexE 業(yè)務(wù)，將其當(dāng)做n×100GE/200GE/400GE進(jìn)行映射/解映射，OTN網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率低；該模式下映射方式為BMP（25G/50G/200G/400G BASE-R）或GMP（100G BASE-R）。

FlexE映射至OTN方式如表1所示。

表1 FlexE映射至OTN方式

4 應(yīng)用場(chǎng)景

如圖7所示，F(xiàn)lexO接口的應(yīng)用有如下3種方式。

圖7 FlexO接口應(yīng)用場(chǎng)景

方式1：OTN域內(nèi)接口應(yīng)用。

方式2：OTN網(wǎng)絡(luò)的域間接口應(yīng)用。

方式3：OTN網(wǎng)絡(luò)與路由器或交換機(jī)的對(duì)接應(yīng)用。

FlexO-x-組接口的FEC 類(lèi)型種類(lèi)多樣，工作距離多種，具體如表2所示。本文建議：

表2 FlexO接口

a）FlexO-4-DO 接口（200～450 km），波分采用單光口，用于本地OTN 網(wǎng)絡(luò)升級(jí)為400G OTN，承載業(yè)務(wù)包括原來(lái)100G 以下速率業(yè)務(wù)、200GE/400GE 業(yè)務(wù)和FlexE業(yè)務(wù)。

b）FlexO-4-RS 接口（10 km），采用單光口，用于域間對(duì)接接口。

c）FlexO-1-SC 接口（200～450 km），用于縣鄉(xiāng)100G OTN應(yīng)用。