FlexO接口应用探讨

满祥锟，马小梅，王光全，沈世奎，魏步征（中国联通研究院，北京 100048）

1 FlexO产生背景

2016年OIF推出了FlexE，在传统以太网架构的基础上，引入全新的FlexE Shim 层，Shim 层实现了MAC和PHY 的解耦，具备多端口捆绑和单端口通道化特性，打破以前以太网接口速率从GE→10GE→40GE→100GE 发展中PHY 层和MAC 层速率耦合的规律。OTN 技术的客户侧业务多是以太网，因此，为了适配超100G 以太网，OTN 上开发了FlexO 接口。FlexO 即是Flexible OTN，FlexO 接口通过绑定标准光口，实现了OTUCn与光模块速率解耦。

2 标准情况

OTUCn 是超100G OTN 的帧格式，在ITU-T G.709中定义；FlexO 接口是FlexO-x--m 接口的简称，是一种用于OTUCn 互联的接口，通过绑定多个标准速率接口（例如m×100G）来提供OTUCn（n≥1）信号的适配功能，FlexO-x--m 接口中FEC 主要包括G.709.1 和G.709.3 规范中的类型，不同的FEC 类型的传送距离不同，适用于不同的应用场景。

FlexO 短距离接口的类型应用代码4I1-9D1F、4L1-9D1F、C4S1-9D1F、4L1-9D1F、C4S1-4D1F、8R1-4D1F、4I1-4D1F 和8I1-4D1F 所涵盖。这些应用代码见［ITU-T G.695］和［ITU-T G.959.1］。FlexO 长距离接口的应用代码见［ITU-T G.698.2］。

3 关键技术

3.1 信号结构

3.1.1 OTN接口电层信号结构

OTU 接口数字结构如图1所示。OTN 数字结构包括3 类OTU，即OTUk、OTUCn、OTU25 和OTU50。OTUk 帧结构由4 行4 080 列构成，其中包含分配给FEC 的256 列，其工作速率用k表示。OTUCn 由n个4行3 824 列的帧交织构成，其中不包含FEC 区域，其工作在n倍的OTUC基本速率。

图1 OTU接口数字结构

OTUCn 包含一个光数据单元（ODUCn），ODUCn包含一个光净荷单元（OPUCn）。OTUCn 和ODUCn 仅完成数字段层功能。ODUk（和ODUj）完成通道层功能。

3.1.2 FlexO接口信号结构

FlexO-x--m 的信息结构由信息包含关系和流表示。图2 以FlexO-x--m 接口为例，描述了主体信息包含关系。

图2 FlexO接口信号结构

一个OTUCn 信号被映射成n个FlexO 信号，每个FlexO 信号包含一个OTUC 实例。n个FlexO 实例被映射到m（m≤n）个FlexO-x-RS 接口，每个FlexO-x-RS接口包含一个FlexO 实例或多个交错的FlexO 实例和FEC。每个FlexO-x-RS 接口被分成k个FlexO-x-RS通道信号。每个通道信号被调制到一个OTSi 上，而k个OTSi作为一个OTSiG通过一个传输媒质进行传输。

3.2 帧格式

3.2.1 OTUCn帧格式

OTUCn帧结构如图3所示。

图3 OTUCn帧结构

OTUCn 帧结构基于ODUCn 帧结构，ODUCn 的每个ODU 帧结构中第1 行的第8～14 列为OTUCn 开销字节。它是以8 比特字节为基本单元的块状帧结构，由n×4 行3 824 列字节数据组成，MSB 为比特1，LSB 为比特8。

3.2.2 FlexO帧格式

FlexO 帧结构由128 行5 140 列组成。它包含第1行第1 列至480 列帧对齐标识区（AM）区域，第1 行第481 列至960 列的填充（PAD）区域，第1 行第961 列至第1 280 列中的开销区域以及剩余的656 640 bit 净荷区域。FlexO帧结构如图4所示。

图4 FlexO帧结构

FlexO 帧结构源自100 Gbit/s 以太网标准IEEE 802.3-2015 第91 章FEC 对齐和lane 架构，没有任何66b对齐或256b/257b转码功能。

3.3 OTUCn到FlexO的映射

OTUCn 帧结构在ITU-T G.709 第11.3 章规定，并包含n个OTUC 帧结构同步实例。如图5 所示，FlexO源适配包含将OTUCn 帧分割为n×OTUC 实例。类似地，宿适配将n×OTUC 实例合并到OTUCn 中。然后，根据FlexO-x-接口速率，将单个或多个OTUC 实例关联到FlexO-x-接口。对齐和偏移校正是在OTUC实例上执行的。

图5 OTUCn分发为n个FlexO帧实例

FlexO 帧结构净荷区域分为128-bit 块。128-bit块对齐到FlexO 净荷区域的起点（在AM 和OH 之后）。FlexO 帧净荷由5 120块（复帧的1～7号，有固定填充的净荷）和5 130块（复帧的8号，没有固定填充）组成。

使用ITU T G.709 第17 条中规定的比特同步映射（BMP）机制，OTUC信号的128个连续位（16字节）组被映射到FlexO 帧净荷区域的128 位块。OTUC 的128 位组与OTUC帧结构对齐。

OTUC 信号的串行位流被插入到FlexO 帧净荷中，因此,串行位流将在FlexO-x-接口上以与输入时映射功能相同的顺序进行接收。

OTUC 和100G FlexO 实例之间存在一对一的关系。FlexO 净荷区域划分为128位块。OTUC映射在连续的128位段中。

每个FlexO 复帧有（5 140×128×8 -1 280×15）/（239×16×8×4）=42.85 OTUC 帧。每FlexO 帧约5 个OTUC 帧，或约每24 行FlexO 帧对应1 个新的OTUC帧。

3.4 OTUCn、FlexO与光模块的关系

OTUCn 是OTN 接口上的传输单元，由n个OTUC帧组成，是不带FEC的超100G OTN帧格式。

FlexO 帧用于与OTUC 实例一一对应，由具备m个接口FlexO-x--m 接口组承载的FlexO 帧是在源点帧对齐或复帧对齐。多个FlexO 帧实例交织构成FlexO接口。

FlexO 接口是FlexO-x--m 接口的简称，是一种用于OTUCn 互联的接口，OTUCn 和FlexO 接口之间是客户层与服务层的关系。

FlexO 接口与光模块之间的接口是FOICn.k-，FlexO 接口通过绑定多个标准速率光接口来提供OTUCn（n≥1）信号的适配功能，光模块数量与FlexO 接口速率无关，例如OTUC4 信号由FlexO-4--1 接口承载，表示OTUC4 由RS FEC 的单光口400G 速率光模块承载。OTUCn、FlexO 与光模块的关系示意图如图6所示。

图6 OTUCn、FlexO与光模块的关系示意图

3.5 FlexE与FlexO的关系

FlexE到OTN有3种映射方式。

a）终结模式。OTN 网络需要实现FlexE Shim 功能，可将FlexE Client 承载至OTN，OTN 网络带宽利用率高；该模式下映射方式为IMP。

b）感知模式。传输网络感知FlexE 业务，保留FlexE Shim，可进行压缩空闲时隙，节省传输带宽；该模式下业务映射方式为BGMP。

c）不感知模式。传输网络不识别FlexE 业务，将其当做n×100GE/200GE/400GE进行映射/解映射，OTN网络带宽利用率低；该模式下映射方式为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 应用场景

如图7所示，FlexO接口的应用有如下3种方式。

图7 FlexO接口应用场景

方式1：OTN域内接口应用。

方式2：OTN网络的域间接口应用。

方式3：OTN网络与路由器或交换机的对接应用。

FlexO-x-组接口的FEC 类型种类多样，工作距离多种，具体如表2所示。本文建议：

表2 FlexO接口

a）FlexO-4-DO 接口（200～450 km），波分采用单光口，用于本地OTN 网络升级为400G OTN，承载业务包括原来100G 以下速率业务、200GE/400GE 业务和FlexE业务。

b）FlexO-4-RS 接口（10 km），采用单光口，用于域间对接接口。

c）FlexO-1-SC 接口（200～450 km），用于县乡100G OTN应用。