［瞿少凱 李勇 賀政 丁一凡 豆曉雷］

1 引言

隨著全球5G 商用網(wǎng)絡(luò)的部署，專線業(yè)務(wù)需求的差異性和場(chǎng)景的復(fù)雜性凸顯出來(lái)，這也為運(yùn)營(yíng)商和產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)了新的市場(chǎng)和挑戰(zhàn)。由于政企客戶對(duì)高質(zhì)量專線業(yè)務(wù)需求的持續(xù)增長(zhǎng)和新技術(shù)的發(fā)展，OTN 逐步替代了MSTP、SDH 網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)專線、視頻、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)（DCI）等業(yè)務(wù)的綜合承載，同時(shí)OTN 也逐漸向城域網(wǎng)的邊緣下沉。

目前傳統(tǒng)的OTN 技術(shù)雖具備高品質(zhì)承載優(yōu)勢(shì)，但隨著專線業(yè)務(wù)的多樣化，其存在的短板也顯現(xiàn)出來(lái)，如OTN 最小顆粒為1.25G 封裝小顆粒業(yè)務(wù)造成帶寬浪費(fèi)、存在五層映射結(jié)構(gòu)時(shí)延大、無(wú)法支持靈活的專線帶寬調(diào)整需求等問(wèn)題。為持續(xù)滿足網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)發(fā)展的新需求，業(yè)界提出了以O(shè)SU（Optical Service Unit，光業(yè)務(wù)單元）為核心的下一代光傳送網(wǎng)NG-OTN 技術(shù)體系，旨在提供低時(shí)延、硬隔離、靈活配置、高可靠的確定性承載方案。NG-OTN引入了帶寬靈活調(diào)整的OSU 技術(shù)，不僅彌補(bǔ)了傳統(tǒng)OTN在小顆粒業(yè)務(wù)（如2 Mbit/s）承載效率方面的不足，而且減少了網(wǎng)絡(luò)部署及運(yùn)維成本，為客戶提供各種顆粒的高品質(zhì)專線業(yè)務(wù)和差異化SLA 服務(wù)。

2 小顆粒專線承載需求

近年來(lái)專線帶寬整體趨勢(shì)逐年增大，但現(xiàn)網(wǎng)中仍廣泛存在著小顆粒業(yè)務(wù)需求，表1 為某省運(yùn)營(yíng)商專線帶寬占比情況，數(shù)據(jù)及語(yǔ)言專線20 M 以下占比為59%，互聯(lián)網(wǎng)專線20 M 以下占比為47%，約有超過(guò)一半的專線業(yè)務(wù)為20 M 以內(nèi)的小顆粒帶寬。

表1 某省運(yùn)營(yíng)商專線帶寬占比情況

除了傳統(tǒng)行業(yè)專線承載著大量STM-1/4 等低速率業(yè)務(wù)外，5G+垂直行業(yè)的應(yīng)用也要求承載網(wǎng)提供小顆粒政企業(yè)務(wù)接入能力。隨著現(xiàn)網(wǎng)中的MSTP 和SDH 等設(shè)備逐步替換退網(wǎng)，小顆粒業(yè)務(wù)需考慮遷移到OTN 設(shè)備上進(jìn)行承載，實(shí)現(xiàn)端到端的傳輸與業(yè)務(wù)保障。傳統(tǒng)OTN 一般部署在城域波分環(huán)、市縣波分環(huán)和縣鄉(xiāng)波分環(huán)上，所有通道顆粒都是基于幀格式傳輸，多層封裝導(dǎo)致延時(shí)過(guò)大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)客戶的快速靈活接入。使用傳統(tǒng)OTN 承載專線業(yè)務(wù)的最小顆粒度為ODU0（1.25 Gbit/s），采用ODUk 封裝使得GE以下小顆粒業(yè)務(wù)帶寬利用率極低，而面向政企專線的精品OTN 網(wǎng)絡(luò)要具備全顆粒業(yè)務(wù)承載能力，適配高價(jià)值用戶2 M～100 G 的帶寬需求，這些需求成為傳統(tǒng)OTN 面臨的新挑戰(zhàn)。

3 OTN OSU 技術(shù)及政企專線業(yè)務(wù)承載方式對(duì)比

3.1 OSU 方案簡(jiǎn)介

日益復(fù)雜的專線業(yè)務(wù)形態(tài)不斷驅(qū)動(dòng)著OTN 業(yè)務(wù)適配層向更加靈活的承載方向發(fā)展。2020 年ITU-T 正式通過(guò)了光業(yè)務(wù)單元通道層網(wǎng)絡(luò)（Optical Service Unit path layer network，G.osu）的標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)。該方案可將MSTP、SDH、以太網(wǎng)以及其他各種固定比特率（CBR，constant bitrate）的業(yè)務(wù)映射到最小業(yè)務(wù)容器為2 Mbit/s 的OSU 時(shí)隙中，通過(guò)OSUflex（OSU 的級(jí)聯(lián)）提供各類顆粒帶寬業(yè)務(wù)。

OSU 的新增技術(shù)特征主要有：

（1）實(shí)現(xiàn)2 Mbit/s 級(jí)至100 Gbit/s 級(jí)別的各顆粒業(yè)務(wù)承載能力，精準(zhǔn)匹配業(yè)務(wù)需求；

（2）簡(jiǎn)化映射層級(jí)，降低業(yè)務(wù)時(shí)延，us 級(jí)時(shí)延可承諾；

（3）管道連接數(shù)量由傳統(tǒng)的每100G 線路最多承載80 條業(yè)務(wù)向k 級(jí)別條業(yè)務(wù)演進(jìn)；

（4）提供平滑、無(wú)損、靈活的帶寬調(diào)整功能，兼顧傳統(tǒng)OTN 網(wǎng)絡(luò)硬隔離管道的特性。

3.2 OSU 幀結(jié)構(gòu)

NG-OTN 在傳統(tǒng)OTN 幀結(jié)構(gòu)上優(yōu)化引入了OSU 容器，用于承載CBR 業(yè)務(wù)和分組業(yè)務(wù)，將當(dāng)前支撐帶寬范圍從N*1.25 Gbit/s 擴(kuò)展為N*2 Mbit/s（N ≥1）任意帶寬，業(yè)務(wù)接口更加多樣化，實(shí)現(xiàn)承載各級(jí)別顆粒業(yè)務(wù)，效率更高。OSU 幀結(jié)構(gòu)如圖1 所示，長(zhǎng)度為192 字節(jié)，包括7 字節(jié)的開(kāi)銷區(qū)域和185 字節(jié)的凈荷區(qū)域。開(kāi)銷區(qū)域包括通用開(kāi)銷、映射開(kāi)銷和CRC8 校驗(yàn)區(qū)三個(gè)部分。通用開(kāi)銷包括版本號(hào)（VER）、支路端口號(hào)（TPN）、幀類型（FT）、連續(xù)性校驗(yàn)（CV）、串聯(lián)連接監(jiān)視（TCM1/TCM2）、通道監(jiān)控（PM）和保留開(kāi)銷（RES）。OSU 映射開(kāi)銷分為CBR 映射開(kāi)銷和以太網(wǎng)映射開(kāi)銷。CRC8 校驗(yàn)開(kāi)銷用于對(duì)OSU 幀通用開(kāi)銷和專用開(kāi)銷進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)。

圖1 OSU 幀結(jié)構(gòu)

OPUk 凈載荷區(qū)被劃分為多個(gè)192 字節(jié)單元，每個(gè)192 字節(jié)單元是一個(gè)凈荷塊（PB）。當(dāng)多個(gè)OSU 被復(fù)用到OPUk 時(shí)，每個(gè)OSU 幀需要攜帶一個(gè)TPN 來(lái)確定OSU幀和支路端口之間的映射關(guān)系，且TPN 在服務(wù)層必須是唯一的。

3.3 靈活時(shí)隙OTN 映射架構(gòu)

NG-OTN 簡(jiǎn)化封裝層級(jí)，提升帶寬效率，降低了封裝時(shí)延。傳統(tǒng)OTN 技術(shù)采用5 層逐級(jí)映射封裝，即VC12-＞VC4-＞ODU0-＞ODU4-＞OTUCn 五 層 封 裝 復(fù) 用 技術(shù)，OSUflex 技術(shù)采用3 層簡(jiǎn)化映射封裝，即OSUflex-＞ODU4-＞OTUCn 三層逐級(jí)業(yè)務(wù)封裝。映射層級(jí)對(duì)比如圖2所示，較傳統(tǒng)OTN 相比，NG-OTN 在業(yè)務(wù)上減少了2 層封裝與解封裝的工作，大幅節(jié)省業(yè)務(wù)封裝時(shí)延，滿足銀行金融大客戶等時(shí)延敏感的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

圖2 映射層級(jí)對(duì)比示意圖

3.4 政企專線業(yè)務(wù)承載技術(shù)對(duì)比

近年來(lái)隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，SDH 設(shè)備雖然能滿足業(yè)務(wù)隔離性、安全性和低時(shí)延等需求，但設(shè)備普遍運(yùn)行超過(guò)10 年，故障率偏高，導(dǎo)致OPEX 上升，同時(shí)受帶寬制約和產(chǎn)業(yè)鏈萎縮的影響，SDH 設(shè)備面臨逐步退網(wǎng)，無(wú)法高效支撐政企業(yè)務(wù)的發(fā)展。然而目前現(xiàn)網(wǎng)大量高價(jià)值客戶堅(jiān)持采用TDM 專線電路，傳統(tǒng)OTN 雖能滿足業(yè)務(wù)需求，但只能提供最小顆粒度為1.25 Gbit/s 的剛性管道，存在對(duì)承載GE 以下小顆粒業(yè)務(wù)帶寬利用率極低、不夠靈活等缺點(diǎn)。而VC-OTN 較NG-OTN 相比，在封裝顆粒、時(shí)延等指標(biāo)上存在一定的不足。SDH、傳統(tǒng)OTN、VC-OTN 和NG-OTN 承載方案對(duì)比如表2 所示，在管道容器、可承載業(yè)務(wù)帶寬、帶寬調(diào)整靈活性及時(shí)延等方面，基于OSU 的NG-OTN 均存在一定優(yōu)勢(shì)。

表2 專線承載方案比較

4 NG-OTN 設(shè)備定位及現(xiàn)網(wǎng)演進(jìn)思路

4.1 NG-OTN 設(shè)備定位

參考城域網(wǎng)/本地網(wǎng)的機(jī)房分類，NG-OTN 設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的部署位置如圖3 所示。根據(jù)NG-OTN 設(shè)備的形態(tài)、技術(shù)特征和在網(wǎng)絡(luò)中的部署位置的不同，將NG-OTN 設(shè)備分為固定盒式和插板式兩種，其中插板式設(shè)備又可以分為小型和大型兩種。

圖3 NG-OTN 設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)位置

不同種類NG-OTN 設(shè)備的部署位置和主要功能特征如表3 所示。對(duì)應(yīng)現(xiàn)網(wǎng)OTN 設(shè)備的分類方法，固定盒式NG-OTN 和小型插板式NG-OTN 又可統(tǒng)稱為接入型NGOTN。為了同時(shí)支持基于OSU 的業(yè)務(wù)（如10 Mbit/s～10 Gbit/s 分組業(yè)務(wù)、STM-1/4 等）和基于ODUk 的業(yè)務(wù)（如10 Gbit/s 以上分組業(yè)務(wù)、STM-4 以上的TDM 業(yè)務(wù)等），城域OTN 應(yīng)同時(shí)支持OSU 和ODUk 交換。城域網(wǎng)可采用OTN 現(xiàn)網(wǎng)升級(jí)或新建一個(gè)NG-OTN 平面的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)OSU 的支持。為了保護(hù)已有網(wǎng)絡(luò)投資，要求近期新建的城域OTN 設(shè)備應(yīng)支持平滑升級(jí)到NG-OTN 設(shè)備。在城域OTN 的核心節(jié)點(diǎn)設(shè)備上，需要將其它城域OTN 的OSU復(fù)用到ODUk 中。因此，骨干OTN 只需要支持ODUk 交換即可，可以繼續(xù)沿用現(xiàn)有OTN。

表3 不同種類NG-OTN 設(shè)備的部署位置和主要功能特征

4.2 現(xiàn)網(wǎng)演進(jìn)思路

基于現(xiàn)有設(shè)備平滑演進(jìn)支持OSU 方案，目前存在兩種方式，一個(gè)是擴(kuò)容OSU 橋接交叉板，另外一個(gè)是擴(kuò)容OSU 支線路板件，如圖4 所示。

圖4 現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備演進(jìn)支持OSU 方案示意圖

（1）方案1：擴(kuò)容OSU 橋接交叉板?；诂F(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，通過(guò)設(shè)備系統(tǒng)升級(jí)同時(shí)新增低階OSU 交叉板，可在現(xiàn)有線卡上實(shí)現(xiàn)OSU 支持。

（2）方案2：擴(kuò)容OSU 支線路板件?；诂F(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，交叉盤無(wú)需改動(dòng)和新增，通過(guò)設(shè)備系統(tǒng)升級(jí)，擴(kuò)容相應(yīng)OSU 支線路板卡實(shí)現(xiàn)OSU支持。

對(duì)于方案1，小顆粒業(yè)務(wù)的客戶側(cè)新增OSU-CPE設(shè)備，對(duì)需要進(jìn)行OSU 收斂和交叉的城域匯聚OTN 設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)，同時(shí)新增交叉板實(shí)現(xiàn)OSU 交叉，該方案業(yè)務(wù)橋接處理復(fù)雜，增加了業(yè)務(wù)時(shí)延，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)全無(wú)阻OSU交叉。VC 到OSU 的適配標(biāo)準(zhǔn)尚未定義，待標(biāo)準(zhǔn)完善后，可按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行互聯(lián)互通。

對(duì)于方案2，小顆粒業(yè)務(wù)的客戶側(cè)新增OSU-CPE 設(shè)備，對(duì)需要進(jìn)行OSU 收斂和交叉的城域匯聚OTN 設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)，部署OSU 支線路板卡實(shí)現(xiàn)OSU 交叉，OSU與OTN 在城域匯聚設(shè)備上進(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn)小顆粒業(yè)務(wù)低時(shí)延端到端連通。方案對(duì)比如表4 所示。

表4 承載方案比較

根據(jù)城域網(wǎng)OTN 向NG-OTN 平滑演進(jìn)目標(biāo)，整體來(lái)看分三個(gè)階段進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)部署及演進(jìn)：第一個(gè)階段是OSU、ODUk、VC-4/VC-12、PKT 交叉并存，擴(kuò)容小顆粒場(chǎng)景采用OSU 交叉，使用新型客戶及線路側(cè)單板，線路側(cè)單板要考慮和傳統(tǒng)OTN設(shè)備互聯(lián)互通。第二個(gè)階段是OSU、ODUk、PKT 交叉共存，VC 交叉完全被OSU 交叉替代，部分分組場(chǎng)景被OSU 替換。第三個(gè)階段是支持OSU 和PKT 交叉，ODUk 交叉被OSU 完全替換，部分分組場(chǎng)景被OSU 替換，OSU 預(yù)計(jì)將占80%的應(yīng)用場(chǎng)景。

5 總結(jié)

政企市場(chǎng)是中國(guó)移動(dòng)業(yè)務(wù)收入增長(zhǎng)的重要支柱，是保障“CHBN”全向發(fā)力的關(guān)鍵一環(huán)，為適應(yīng)各類客戶的需求，我們需要做等級(jí)化的服務(wù)質(zhì)量，按需為政府、金融、醫(yī)療等不同品質(zhì)要求的專線提供不同的網(wǎng)絡(luò)資源和技術(shù)解決方案。OSU 技術(shù)的引入將近一步促進(jìn)OTN 從管道通道向服務(wù)通道轉(zhuǎn)變，助力傳輸網(wǎng)絡(luò)更為高效、靈活地實(shí)現(xiàn)政企專線差異化承載功能。本文對(duì)OSU 技術(shù)進(jìn)行探討，分析對(duì)比了專線業(yè)務(wù)的承載關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)政企業(yè)務(wù)低時(shí)延、差異化、提高帶寬承載效率等方面提供了參考。隨著OSU 技術(shù)方案的逐步標(biāo)準(zhǔn)化，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈將更加成熟，為政企專線及5G+垂直行業(yè)的應(yīng)用創(chuàng)造有利條件，未來(lái)將在全球范圍內(nèi)廣泛部署和投入商業(yè)應(yīng)用。