分組增強(qiáng)型光傳送網(wǎng)在政企專線中的應(yīng)用探討

程功利，孫龍武（陜西通信規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西西安710065）

0 引言

作為目前主流的傳送網(wǎng)技術(shù)，OTN具有電域及光域的大部分技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以為運(yùn)營(yíng)商提供海量的帶寬資源，為各種業(yè)務(wù)提供強(qiáng)有力的支撐，不僅可以提供波長(zhǎng)級(jí)別的連接，還可以提供波長(zhǎng)或子波長(zhǎng)的交叉，是目前各運(yùn)營(yíng)商重點(diǎn)發(fā)展的傳送網(wǎng)技術(shù)。其中OTN的交叉技術(shù)是其最關(guān)鍵的組網(wǎng)及電路調(diào)度手段，為目前FTTH寬帶、4G及政企客戶專線出租業(yè)務(wù)發(fā)展提供重要的傳送技術(shù)保證。

區(qū)別于SDH的電交叉連接技術(shù)，OTN的交叉技術(shù)不僅包括電層面的交叉連接，還包括光層面的交叉連接，OTN電交叉基于ODU交叉矩陣實(shí)現(xiàn)，光交叉基于ROADM技術(shù)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)光、電交叉的特點(diǎn)，OTN電交叉常用來做小顆粒、子波長(zhǎng)級(jí)業(yè)務(wù)的處理和調(diào)度，OTN光交叉用于處理大顆粒（波長(zhǎng)級(jí)業(yè)務(wù)）的交叉和連接。目前業(yè)務(wù)顆粒主要包括GE、2.5G、10G/GE、40/100G等，OTN電交叉單元將較小顆粒業(yè)務(wù)匯聚處理后送入WDM波長(zhǎng)管道，極大提升了WDM波道的傳送效率和業(yè)務(wù)調(diào)度的靈活性。

OTN的電層顆粒稱作光通路數(shù)據(jù)單元（ODUk，k=0、1、2、3、4），包括 ODUO（GE）、ODU1（2.5G）、ODU2（10G）、ODU3（40G）、ODU4（100G）等等，光層的最小帶寬顆粒為物理波長(zhǎng)，和SDH的低階VC12（2M）、高階VC4（155M）的調(diào)度顆粒相比較，OTN的復(fù)用調(diào)度顆粒要大很多。

類似SDH的開銷和網(wǎng)管能力增強(qiáng)了OTN組網(wǎng)及保護(hù)能力，傳統(tǒng)OTN更適合長(zhǎng)距離、大容量的骨干及長(zhǎng)途傳輸，更適合大顆粒業(yè)務(wù)調(diào)度及傳送，同SDH一樣傳統(tǒng)OTN仍屬于剛性通道，不具備分組能力、不適合處理細(xì)小顆粒業(yè)務(wù)。

面對(duì)傳統(tǒng)OTN對(duì)小顆粒及分組業(yè)務(wù)處理能力不強(qiáng)的弱點(diǎn)，業(yè)界推出了分組化內(nèi)核的增強(qiáng)型光傳送網(wǎng)（POTN）。POTN支持VC交叉、包交換、PW封裝，可以直接承載2M、STM-n等小顆粒業(yè)務(wù)。相當(dāng)于PTN/IPRAN提供了WDM功能，或者說等同于分組化的OTN。

1 POTN的技術(shù)特點(diǎn)

POTN順應(yīng)今后網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)，融合OTN、TDM以及分組（PKT）技術(shù)，使物理層、數(shù)據(jù)鏈路層（二層）協(xié)同工作，滿足成本、帶寬、品質(zhì)等方面的綜合要求，是構(gòu)建未來傳送網(wǎng)絡(luò)的理想方案。

POTN的標(biāo)志是支持以太網(wǎng)交換及MPLS-TP。支持分組（PKT）交換和VC交叉的OTN系統(tǒng)才能稱為POTN系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)OTN一樣，POTN系統(tǒng)包含電層和光層交叉部分，電層交叉負(fù)責(zé)調(diào)度處理PKT、ODUk以及VC平面中任意顆粒的業(yè)務(wù)，要求POTN必須具備特別大的交叉容量，才能保障海量業(yè)務(wù)無阻塞調(diào)度。POTN邏輯功能模型如圖1所示。

利用ROADM技術(shù)實(shí)現(xiàn)光層交叉波長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)調(diào)度，POTN對(duì)于各種類型的業(yè)務(wù)處理特別靈活，針對(duì)FTTH、4G、政企專線等不同屬性的業(yè)務(wù)，提供不同顆粒度的處理，并適配到合適的ODU中，具體包括：

a）多種業(yè)務(wù)接入：支持目前常用的任意速率、任意業(yè)務(wù)，包括SDH/PDH/ETH/PON等。

b）統(tǒng)一交換、交叉：協(xié)同物理層、數(shù)據(jù)鏈路層，可以提供基于波長(zhǎng)級(jí)別、PKT、ODUk和VC的統(tǒng)一交叉（交換）。

c）統(tǒng)一傳送：將不同類型、不同速率業(yè)務(wù)映射到其最匹配、最適合的容器中，匯聚到大帶寬的波長(zhǎng)中統(tǒng)一傳送，VC業(yè)務(wù)映射到ODU1、ODU2中傳送，PKT業(yè)務(wù)映射到ODU0或ODUflex傳送，ODU業(yè)務(wù)映射到ODUk或ODUflex中。

圖1 POTN邏輯功能模型

d）統(tǒng)一管理：采用統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)，對(duì)物理層、數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的可視化維護(hù)及管理。

2 政企專線業(yè)務(wù)承載分析

目前，我國(guó)社會(huì)信息化程度不斷增強(qiáng)，政企客戶專線業(yè)務(wù)的需求逐年增加，隨著社會(huì)各行業(yè)信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，政企行業(yè)用戶的運(yùn)轉(zhuǎn)越來越依賴辦公OA、可視會(huì)議、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)，專線互聯(lián)需求增長(zhǎng)迅速，尤其是需要跨地區(qū)資源配置的政企行業(yè)用戶，其總部和各級(jí)分支機(jī)構(gòu)間的專線互聯(lián)需求日益增加。

政企行業(yè)客戶租用傳輸專線典型的模式為“中心節(jié)點(diǎn)（省級(jí)）→一級(jí)分支機(jī)構(gòu)（地（市）級(jí)）→二級(jí)分支機(jī)構(gòu)（縣區(qū)級(jí)）→三級(jí)分支機(jī)構(gòu)（鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)）”形式的專用傳輸網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话銥樾切徒Y(jié)構(gòu)。從三級(jí)分支機(jī)構(gòu)到二級(jí)分支機(jī)構(gòu)需要的傳輸帶寬一般為10～100M，從二級(jí)分支機(jī)構(gòu)到一級(jí)分支機(jī)構(gòu)需要的傳輸帶寬通常為100～1 000M，從一級(jí)分支機(jī)構(gòu)到中心節(jié)點(diǎn)需要的傳輸帶寬為GE～10GE，接口類型目前通常以以太網(wǎng)接口為主。

從政企行業(yè)專線業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)來看，現(xiàn)有SDH/MSTP、PTN/IPRAN、WDM/OTN、IP城域網(wǎng)、PON網(wǎng)絡(luò)等在承載政企行業(yè)專線業(yè)務(wù)方面均存在一定不足，不能實(shí)現(xiàn)政企行業(yè)專線業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載，如PTN或IPRAN不能完全滿足有些政企客戶對(duì)物理隔離的嚴(yán)格要求，MSTP或SDH網(wǎng)絡(luò)受技術(shù)限制無法承載大帶寬專線業(yè)務(wù)，WDM/OTN網(wǎng)絡(luò)因接口及調(diào)度顆粒度較大等因素制約只能滿足GE/2.5G/10G等業(yè)務(wù)，目前各種專線業(yè)務(wù)承載技術(shù)分析如表1所示。 隨著帶寬需求不斷提升，現(xiàn)有SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)已不能滿足當(dāng)前IP化、海量化帶寬的傳輸需求。現(xiàn)網(wǎng)SDH/MSTP承載了大量155M顆粒以下的低速率電路，但由于目前運(yùn)營(yíng)商SDH/MSTP設(shè)備槽位資源普遍緊缺，交叉資源不足，設(shè)備老化，運(yùn)營(yíng)商均嚴(yán)格限制新購(gòu)SDH/MSTP設(shè)備，SDH/MSTP將逐步退出核心層和匯聚層，其承載的業(yè)務(wù)需要采用新網(wǎng)絡(luò)來承載。

表1 專線業(yè)務(wù)承載技術(shù)比較

今后傳送網(wǎng)的演進(jìn)仍將以O(shè)TN技術(shù)為核心，通過OTN技術(shù)構(gòu)建運(yùn)營(yíng)商核心層骨干網(wǎng)絡(luò)，通過POTN技術(shù)構(gòu)建匯聚層傳送網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)所有業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載，政企專線業(yè)務(wù)根據(jù)需求靈活選擇接入方式：

a）小顆粒專線業(yè)務(wù)：小顆粒業(yè)務(wù)（如2M、155M）通過MSAP/SDH/MSTP/U設(shè)備等接入用戶，通過VC匯聚到匯聚層、核心層POTN。

b）分組型專線業(yè)務(wù)：FE/GE等分組型業(yè)務(wù)利用PTN/IPRAN接入用戶，通過PW進(jìn)行交換和調(diào)度至核心層、匯聚層POTN。

c）大顆粒專線業(yè)務(wù)：大顆粒專線業(yè)務(wù)（例如100G業(yè)務(wù)）直接通過端到端POTN接入用戶，利用ODUk、ODUflex管道統(tǒng)一調(diào)度及承載。

3 案例分析

省內(nèi)某重點(diǎn)行業(yè)客戶擬改造內(nèi)部專網(wǎng)，形成行業(yè)內(nèi)部統(tǒng)一專網(wǎng)，統(tǒng)一專網(wǎng)將主要用于承載本行業(yè)、企業(yè)信息化的信息傳輸服務(wù)，是該行業(yè)信息化建設(shè)的重要的基礎(chǔ)設(shè)施。統(tǒng)一專網(wǎng)包括橫向城域網(wǎng)和縱向骨干網(wǎng)。橫向包括市級(jí)城域網(wǎng)、縣區(qū)城域網(wǎng)，縱向包括省級(jí)骨干網(wǎng)（對(duì)應(yīng)運(yùn)營(yíng)商二干傳輸網(wǎng)）、市級(jí)骨干網(wǎng)（對(duì)應(yīng)運(yùn)營(yíng)商本地傳輸網(wǎng)）。覆蓋該行業(yè)客戶省、市、縣區(qū)節(jié)點(diǎn)。用戶對(duì)租用運(yùn)營(yíng)商專線電路的要求如表2所示。

表2 省市縣縱向骨干網(wǎng)租用專線電路需求

該專線項(xiàng)目采用公開招標(biāo)方式進(jìn)行，某投標(biāo)運(yùn)營(yíng)商的設(shè)計(jì)單位和運(yùn)營(yíng)商政企客戶部、運(yùn)行維護(hù)部、網(wǎng)絡(luò)發(fā)展部一起，對(duì)用戶需求進(jìn)行了充分的溝通、分析，對(duì)收入和投入進(jìn)行了對(duì)比分析，對(duì)現(xiàn)網(wǎng)資源進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查，包括省干及本地網(wǎng)傳輸系統(tǒng)，OTN、WDM、SDH/MSTP、IPRAN、CN2及IP城域網(wǎng)，由于用戶明確提出不采用IP網(wǎng)承載（包括IPRAN），同時(shí)考慮到用戶帶寬需求較大，省干及本地SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)難以承載業(yè)務(wù)需求，同時(shí)SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)面臨退網(wǎng)、不再發(fā)展，因此建議采用POTN網(wǎng)絡(luò)來解決用戶的電路租用需求，方案如圖2所示。

根據(jù)用戶租用電路需求，各縣區(qū)GE（300～500M帶寬）電路連接至地（市）中心，在地（市）完成L2層匯聚，每地（市）匯聚成2×GE連接至省中心。出于安全保密考慮，本案例用戶對(duì)專線電路質(zhì)量要求高，不希望通過IP網(wǎng)來承載，要求通過傳輸專線的方式提供。

針對(duì)用戶的需求，同時(shí)考慮到省干、本地中繼傳輸網(wǎng)的現(xiàn)狀，省干及本地中繼傳輸系統(tǒng)均有WDM/OTN網(wǎng)絡(luò)，用戶各縣至地（市）中心的GE電路通過本地中繼OTN系統(tǒng)承載，在地（市）節(jié)點(diǎn)增加支持分組交換功能的POTN電交叉子架，實(shí)現(xiàn)各縣GE電路的二層匯聚。

圖2 POTN解決方案

地（市）節(jié)點(diǎn)匯聚后的GE電路通過省干OTN系統(tǒng)承載，在西安節(jié)點(diǎn)增加支持分組交換功能的POTN電交叉子架，將各地（市）的GE電路匯聚成2×10GE電路送至用戶省中心機(jī)房，實(shí)現(xiàn)用戶的組網(wǎng)需求。

4 結(jié)束語

利用POTN可為客戶提供靈活的電路租用需求。同時(shí)還可以利用端口匯聚功能將用戶的低速率業(yè)務(wù)，通過VLAN識(shí)別或通道化OTN技術(shù)匯聚成相應(yīng)的高速業(yè)務(wù)。通過分組化POTN剛?cè)岵?jì)的智能管道技術(shù)實(shí)現(xiàn)線路帶寬的靈活調(diào)整，可以高效承載任意速率的專線業(yè)務(wù)。但在利用OTN技術(shù)開展帶寬出租業(yè)務(wù)時(shí)，首先應(yīng)考慮到OTN的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)大顆粒電路的高效、安全的傳送，在二層組網(wǎng)、多源業(yè)務(wù)匯聚、數(shù)據(jù)交換集成等方面不如IP網(wǎng)絡(luò)靈活，采用端到端OTN開通專線租用電路并不是最經(jīng)濟(jì)的，應(yīng)充分考慮用戶的需求并引導(dǎo)用戶，通過IP城域網(wǎng)/承載網(wǎng)、OTN/IPRAN/PTN等多種手段共同實(shí)現(xiàn)專線業(yè)務(wù)的傳輸。

實(shí)際組網(wǎng)時(shí)，通常采用OTN+PTN/IPRAN的模式，因?yàn)镺TN重點(diǎn)在于大容量長(zhǎng)距離傳輸，直接上下155M、FE、2M等小顆粒業(yè)務(wù)會(huì)嚴(yán)重浪費(fèi)OTN的槽位帶寬（目前單槽位可以做到400G帶寬），400G帶寬的槽位用于插放2M/155M單板嚴(yán)重浪費(fèi)了槽位帶寬資源。如果小顆粒業(yè)務(wù)上下需求很少，而OTN槽位比較豐富時(shí)，可以考慮省去PTN/IPRAN層，這樣反而能夠節(jié)省投資并減少設(shè)備維護(hù)量及難度。

OTN+PTN/IPRAN模式是一種歷史傳承，PTN/IPRAN是在3G/4G時(shí)代，基站回傳電路由2M/155M轉(zhuǎn)變?yōu)镕E/GE時(shí)，用于替代原來的SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò)的基于分組交換的技術(shù)模式。OTN是替代早期WDM的新的骨干網(wǎng)傳輸技術(shù)。二者都是業(yè)務(wù)IP化發(fā)展的需要應(yīng)運(yùn)而生的。

未來大數(shù)據(jù)持續(xù)爆炸性增長(zhǎng)，城域網(wǎng)、本地網(wǎng)數(shù)據(jù)量急劇攀升，5G技術(shù)的應(yīng)用需要高效承載，單純依賴PTN/IPRAN難以解決這些帶寬需求，被替代是遲早的事情。POTN技術(shù)或許是今后幾年OTN、PTN、IPRAN傳送技術(shù)融合的發(fā)展方向。