國際傳輸專線承載方式的演進探討

王 翔，黃書廣，喬月強（中訊郵電咨詢設計院有限公司鄭州分公司，河南鄭州 450007）

0 前言

近年來互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展，運營商傳統(tǒng)業(yè)務已經(jīng)進入低增長周期，但其大客戶專線收入?yún)s呈現(xiàn)快速增長的趨勢，尤其是在國際業(yè)務市場。目前國際的大客戶專線呈現(xiàn)GE 以上高速專線快速增長、低速業(yè)務長期存在、多種業(yè)務類型共存的狀態(tài)。

當前運營商的國際傳輸網(wǎng)絡主要采用OTN+SDH的承載方案。但SDH 設備面臨逐步停產(chǎn)或停止維護的狀況，OTN 技術在承載小顆粒業(yè)務時能力不足，PeOTN 作為多業(yè)務承載平臺應運而生，其支持OTN 交叉、VC 交叉和Packet 交換，可解決不同顆粒和不同技術的專線業(yè)務需求，為當前國際傳輸專線的承載提供可考慮的解決方案。但PeOTN 同樣存在管理維護復雜、TP 專線時延較大等問題，而Liquid OTN 技術的出現(xiàn)可大幅簡化傳輸網(wǎng)絡，實現(xiàn)2 Mbit/s～100 Gbit/s 帶寬的統(tǒng)一調度，為國際傳輸專線的承載提供了較為完善的演進目標。

1 PeOTN和Liquid OTN技術特點

1.1 PeOTN技術

分組增強型OTN（PeOTN）在OTN 網(wǎng)絡功能的基礎上，增加SDH 層、MPLS-TP 層和以太網(wǎng)層的網(wǎng)絡功能，具有對TDM（ODUk和VC）業(yè)務、MPLS-TP 包、以太網(wǎng)業(yè)務、ODUk 業(yè)務和波長的交換調度能力，并支持多層間的層間適配和映射復用，實現(xiàn)對分組（MPLS-TP或以太網(wǎng)）、OTN、SDH、波長等各類業(yè)務的統(tǒng)一和靈活傳送功能，并具備傳送特征的OAM、保護和管理功能。PeOTN 從設備形態(tài)上可分為集中交叉型和板卡增強型。

1.1.1 板卡增強型PeOTN

板卡增強型PeOTN 的分組化功能通過集中交換板卡和相應的分組業(yè)務處理板卡分布式實現(xiàn)；業(yè)務通過L2 板卡進行分組化處理后，再適配成ODUk 顆粒，進入ODU 交叉矩陣；SDH 不同大小的VC 顆粒，不同速率的以太網(wǎng)業(yè)務和MPLS 業(yè)務通過所對應的業(yè)務由板卡實現(xiàn)處理，然后在ODU 交叉板卡實現(xiàn)ODUk 電交叉，之后進入OTN 的線路側，完成業(yè)務分組化的高速傳輸。

1.1.2 集中交叉型PeOTN

集中交叉型PeOTN 的分組化功能通過支持多業(yè)務分組化統(tǒng)一交換矩陣來實現(xiàn)，對于不同類型的業(yè)務，比如SDH、MPLS-TP 和以太網(wǎng)業(yè)務，其交換均可以通過統(tǒng)一的分組化PKT 和TDM 業(yè)務交叉矩陣完成，其中統(tǒng)一交叉芯片中的TDM 和Packet 業(yè)務的處理是通過2個隔離的通道實現(xiàn)。該類型設備在應對多業(yè)務接入方面調度更加靈活，分組化集中度高，二層交換能力和多業(yè)務承載能力更強，目前多個廠家已實現(xiàn)從現(xiàn)有的OTN 設備直接平滑升級。此為目前PeOTN 技術演進的主流方向。

1.2 Liquid OTN技術

Liquid OTN 也是一種硬管道傳輸技術，相比于OTN/SDH，它定義了靈活彈性的新容器OSUflex，可以分配顆粒度更小的管道（2 Mbit/s～100 Gbit/s）。同時支持靈活容器，消除了時隙限制，支持2 Mbit/s～100 Gbit/s 業(yè)務無中斷無損帶寬線性調整，網(wǎng)絡資源利用率近乎100%。

Liquid OTN 進一步劃分傳統(tǒng)OTN 的OPU 凈荷至2.4M 大小的PB 塊（Payload Block），映射封裝到OSUflex 的定長幀中，其中OSUflex 幀包括開銷（OverHead）和凈荷區(qū)域（Payload），然后通過通道標識符TPN 進入到新的容器承載在OPK中。

Liquid OTN 可以通過OSUflex 直接映射封裝到ODUflex，解決傳統(tǒng)OTN 封裝小顆粒業(yè)務如VC12 映射層級過多的問題，從而縮短部分傳輸設備時延。

2 國際傳輸專線的承載方式

2.1 國際傳輸專線承載現(xiàn)狀

當前國際傳輸專線業(yè)務主要采用SDH 和OTN 2級網(wǎng)絡進行承載，SDH 平臺主要用于承載GE 以下顆粒業(yè)務，OTN 平臺主要承載GE 以上顆粒業(yè)務，其中SDH 設備可租用10 Gbit/s 或2.5 Gbit/s 帶寬自行組網(wǎng)，也可通過OTN 平臺透傳一定帶寬進行組網(wǎng)。SDH/OTN 平臺屬于剛性管道，其具備物理隔離、安全性高、獨占帶寬等優(yōu)點，同時維護簡單，OAM 功能豐富。當前國際傳輸專線承載方式如圖1所示。

圖1 當前國際傳輸專線承載方式

根據(jù)通信市場研究數(shù)據(jù)，當前大客戶傳輸專線業(yè)務呈現(xiàn)爆炸式增長，大帶寬業(yè)務增長迅速、小顆粒業(yè)務存量及增量仍然可觀，面對這種多業(yè)務承載、多網(wǎng)絡共存、帶寬資源瓶頸等問題，傳統(tǒng)的SDH/OTN 平臺承載方案呈現(xiàn)出以下3個問題。

a）SDH 設備組網(wǎng)能力太小，10 Gbit/s 網(wǎng)絡不足以支撐快速增長的更大顆粒業(yè)務需求。

b）目前10～100 Mbit/s是主流專線需求，而OTN網(wǎng)絡最小顆粒度為GE，考慮到國際帶寬的高額成本，通過GE 通道開通100 Mbit/s 以下業(yè)務會帶來成本的大幅提升。

c）SDH 設備老舊、技術落后，多數(shù)設備廠家已經(jīng)停止其SDH 技術研發(fā)，國內某主流廠商已經(jīng)徹底停產(chǎn)，僅提供一定期限內的維保服務，各大運營商也在縮減甚至停止SDH設備的投資。

2.2 PeOTN傳輸專線承載分析

如前文介紹，運營商國際傳輸網(wǎng)絡當前以SDH 和OTN 平臺為主，隨著SDH 設備的逐步停產(chǎn)和脫保，運營商急需引進可融合當前傳輸網(wǎng)絡、實現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)平滑演進又兼顧網(wǎng)絡技術發(fā)展趨勢的傳輸設備。PeOTN 設備具備VC 交叉和OTN 交叉能力，可作為首要的考慮對象，在新建節(jié)點或MSTP/SDH 設備容量已滿的節(jié)點先行部署PeOTN。

2.2.1 應用場景1

對于現(xiàn)網(wǎng)僅配置SDH 設備的POP 點或國際局節(jié)點，PeOTN 設備可配置SDH 板卡與其組網(wǎng)，以國內某主流設備廠家為例，組網(wǎng)架構如圖2所示。

圖2 PeOTN與SDH設備組網(wǎng)場景1

此組網(wǎng)方式基本等同于傳統(tǒng)SDH 網(wǎng)絡，通過租用或自有10 Gbit/s 帶寬通道，由海纜設備或其他運營商骨干設備提供STM64 接口，100 Mbit/s 以下業(yè)務可通過VC12 虛級聯(lián)實現(xiàn)，100 Mbit/s 以上業(yè)務可通過VC4虛級聯(lián)實現(xiàn)。

2.2.2 應用場景2

對于現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)部署大容量OTN 設備和SDH 設備的匯聚型節(jié)點，PeOTN 設備可配置統(tǒng)一線路板（支持OTN/VC/分組交叉）與匯聚節(jié)點的OTN設備進行組網(wǎng)，如圖3所示。

圖3 PeOTN與OTN/SDH設備組網(wǎng)場景2

此組網(wǎng)場景下，POP1 的1800V（PeOTN 設備）和POP2 的OSN9800（純OTN 設備）之間通過OTU2 通道進行組網(wǎng)，POP1 的1800V（PeOTN 設備）和POP2 的OSN7500（SDH 設備）之間通過此OTU2 通道透傳STM16（2.5 Gbit/s）帶寬電路進行SDH組網(wǎng)。

GE業(yè)務映射到ODU0封裝到ODU2中通過組網(wǎng)電路在POP點之間傳送，GE以上不同速率的業(yè)務可基于ODUflex 及G.HAO 功能實現(xiàn)業(yè)務帶寬的靈活調整，通過OTN 的封裝映射實現(xiàn)在OTU2 通道內的傳輸。OTU2的組網(wǎng)電路中固定分配2.5 Gbit/s速率供SDH 組網(wǎng)帶寬，GE 以下速率業(yè)務通過VC12 或VC4 容器虛級聯(lián)，在2.5 Gbit/s SDH通道中進行承載。通過OTN交叉實現(xiàn)的業(yè)務只能利用剩余的帶寬。

該場景并未實現(xiàn)OTN 和SDH 混合組網(wǎng)，OTN 平臺僅為SDH 設備提供組網(wǎng)通道，無法讀取SDH 業(yè)務的有效數(shù)據(jù)幀。

2.2.3 應用場景3

在應用場景2 中，POP2 節(jié)點的OSN9800 仍為傳統(tǒng)的OTN 設備，未進行VC 交叉和分組交換功能，更未配置STM-N 及分組客戶側板卡。本場景對POP2 的OSN9800 進行升級，使其成為大容量PeOTN 設備，配置模型如圖4所示。

圖4 PeOTN與OTN/SDH設備組網(wǎng)場景3

此場景下，POP2 的OSN9800 已具備VC 交叉和分組交換功能，1800V 和OSN9800 設備之間通過OTU2通道進行組網(wǎng)，可實現(xiàn)基于VC、OTN、分組交叉的業(yè)務傳輸。OSN7500 和OSN9800 之間可進行基于VC 交叉的SDH 組網(wǎng)連接，區(qū)別于場景2 的透傳2.5 Gbit/s 帶寬。

POP2 節(jié)點GE 以下剛性管道業(yè)務需求可經(jīng)過OSN7500 與OSN9800 之間的SDH 組網(wǎng)通道傳送至OSN9800，且通過OSN9800的統(tǒng)一交叉板封裝進POP1和POP2 的OTU2 通道內，傳送至POP1 節(jié)點的1800V進行落地。GE 及以上剛性管道業(yè)務需求可基于1800V和OSN9800的ODUK/ODUflex映射進行承載。

POP1和POP2之間對剛性管道和時延無硬性要求的客戶電路需求可通過1800V 和OSN9800 的分組交換功能承載，線路帶寬和剛性管道需求共享OTU2。

此方案中，各種類型和速率的業(yè)務電路對OTU2組網(wǎng)帶寬的占用完全跟隨業(yè)務帶寬的增長而線性增加，相比于場景2 SDH 鏈路直接占用2.5 Gbit/s 帶寬的承載方式更加靈活，且在市場前端可對同種速率的不同承載方式（分組或VC/OTN）進行區(qū)分定價，細化市場。

2.2.4 傳輸專線承載方式

對于銀行、期貨、證券交易公司等有剛性管道（物理隔離）、低時延、低抖動要求的客戶專線，622 Mbit/s以下顆粒電路可通過PeOTN 的VC 交叉功能配置TDM或EOS 客戶側板卡來實現(xiàn)承載，GE 以上顆?？赏ㄟ^PeOTN 的ODUK/ODUflex 映射配置OTN 類型板卡實現(xiàn)承載。

對于OTT、零售業(yè)、教科文、制造業(yè)等對剛性管道沒有要求的客戶專線，可以利用PeOTN 設備的MPLSTP 技術，配置分組交換板卡承載FE～10GE 多種速率業(yè)務。分組交換功能可對多種速率業(yè)務進行匯聚收斂，節(jié)省組網(wǎng)帶寬，從而提升國際傳輸網(wǎng)絡的經(jīng)濟效益。PeOTN承載業(yè)務顆粒度分布如圖5所示。

圖5 PeOTN承載業(yè)務顆粒度分布

2.3 Liquid OTN傳輸專線承載分析

Liquid OTN 也是一種硬管道的專線承載技術，相比于傳統(tǒng)OTN，它定義了靈活彈性的新容器OSUflex，實現(xiàn)網(wǎng)絡硬切片的顆粒度達到2 Mbit/s，支持2 Mbit/s～100 Gbit/s任意速率業(yè)務接入，極大提高傳輸通道利用率。它可以大幅簡化網(wǎng)絡傳輸層次，不需要通過VC12-VC4-STM16-ODUk、MPLS_TP-PW-LSP-ODUk逐級封裝，降低了時延和帶寬競爭的影響。

Liquid OTN 封裝映射方式包括2 種，方式1：OSU over ODUflex，與現(xiàn)網(wǎng)OTN 能夠共存和互通；方式2：OSU over ODUCn，全新Liquid OTN 網(wǎng)絡，Liquid OTN映射方式如圖6所示。

圖6 Liquid OTN映射方式

同時，在交叉平臺上，Liquid OTN 還需要兼容傳統(tǒng)OTN，傳統(tǒng)OTN 是基于ODUk 顆粒交叉，也就是說Liquid OTN應支持ODU和OSU的混合交換，如圖7所示。

圖7 Liquid OTN兼容傳統(tǒng)OTN

2.4 PeOTN、Liquid OTN承載方式對比

PeOTN 雖然只有一個物理層，但是OTN/VC/分組等3 種電路交叉/交換技術混合使用顯著提高了業(yè)務調度、維護的難度和復雜性；從境外POP 點到境內本地網(wǎng)，傳輸專線的終端落地設備多種多樣，各區(qū)域網(wǎng)小顆粒傳輸設備發(fā)展的進度不一致，造成每開通一條電路，都需要從A 端到Z 端逐段適配，AZ 設備若不匹配，需要在中間落地轉接，增加了電路調度的人工干預和交付時間；目前市場對于PeOTN 承載的MPLS_TP業(yè)務并不認可，主要出于軟性帶寬和時延等方面考慮。

Liquid OTN 具備極簡的網(wǎng)絡架構，可通過一種交叉技術（即一個邏輯層）提供2 Mbit/s～100 Gbit/s 任意速率的硬管道業(yè)務，可實現(xiàn)超低的時延和靈活高效的業(yè)務承載。PeOTN 和Liquid OTN 承載專線業(yè)務詳細對比如表1 所示，紅色字體為國際傳輸專線重點關注對比因素。

表1 PeOTN和Liquid OTN承載專線業(yè)務對比分析

3 結束語

經(jīng)過多年的發(fā)展，PeOTN 設備功能逐漸完善成熟，在支持傳統(tǒng)SDH/OTN 等業(yè)務的接入和交叉能力前提下，新增分組交換功能，具有適合各種粗細顆粒業(yè)務、端到端的組網(wǎng)能力。但PeOTN 也存在部分局限性，如業(yè)務調度、維護難度高，AZ段設備能力必須匹配等問題。

Liquid OTN 大幅簡化網(wǎng)絡傳輸層次，可以實現(xiàn)2 Mbit/s～100 Gbit/s 的任意速率電路的端到端調度和帶寬靈活調整，降低了維護和管理難度，更切合未來OTN網(wǎng)絡智能化、扁平化、極簡化的發(fā)展方向。

考慮到SDH 停產(chǎn)，Liquid OTN 還未商用，而PeOTN 可以通過現(xiàn)網(wǎng)OTN 設備升級實現(xiàn)且可融合現(xiàn)網(wǎng)存量的SDH 設備，建議過渡期仍采用PeOTN 和SDH設備混合組網(wǎng)的方式承載傳輸專線，待Liquid OTN 成熟商用后，可考慮在擴建的OTN 節(jié)點優(yōu)先采用或根據(jù)需求規(guī)劃新建Liquid OTN 平面，保證國際傳輸網(wǎng)的整體先進性和競爭力。