基于OSU的OTN智能管控技術(shù)研究

譚艷霞，段致巖，滿祥錕，張賀，劉雅承，周彥韜，董姍

工程與應(yīng)用

基于OSU的OTN智能管控技術(shù)研究

譚艷霞1，段致巖2，滿祥錕1，張賀1，劉雅承2，周彥韜1，董姍1

（1. 中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司研究院，北京 100048；2.中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司，北京 100033）

隨著信息化和云化技術(shù)的發(fā)展，光傳送網(wǎng)絡(luò)（optical transport network，OTN）承載業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)性逐步增強(qiáng)。光業(yè)務(wù)單元（optical service unit，OSU）作為下一代的OTN交換技術(shù)，要為高品質(zhì)的企業(yè)專線和精品家庭寬帶業(yè)務(wù)提供組網(wǎng)專線和入云專線服務(wù)。基于OSU的OTN需要能夠通過(guò)端到端的管控能力，提供一體化服務(wù)及自動(dòng)化快速業(yè)務(wù)開(kāi)通，支持業(yè)務(wù)一跳入云。首先介紹了OSU技術(shù)產(chǎn)生背景、技術(shù)特征及標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展情況；然后提出了面向OSU-OTN的業(yè)務(wù)感知控制框架，滿足政企專線高效承載的需求；最后對(duì)接入型OSU-OTN控制器系統(tǒng)端到端管控能力進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

OSU；OTN；業(yè)務(wù)感知；無(wú)損帶寬調(diào)整

0 引言

從業(yè)務(wù)發(fā)展需求上看，伴隨信息化和云化技術(shù)的發(fā)展，政務(wù)、金融、大企業(yè)客戶的需求正在發(fā)生快速變化，業(yè)務(wù)匯聚比要求更高，帶寬隨選能力需求強(qiáng)烈，傳統(tǒng)光傳送網(wǎng)絡(luò)（optical transport network，OTN）技術(shù)的靈活性面臨挑戰(zhàn)[1]。從業(yè)務(wù)增速上看，2～10 Mbit/s專線的需求增速減緩，但增量和存量仍然較大，10 Mbit/s以上的專線增速加快，增量業(yè)務(wù)95%以上小于100 Mbit/s。通過(guò)對(duì)現(xiàn)網(wǎng)中電路帶寬的分布情況調(diào)研，發(fā)現(xiàn)1 Gbit/s以下帶寬占90%以上，小顆粒業(yè)務(wù)仍然是主流[2]。從現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀上看，同步數(shù)字系列（synchronous digital hierarchy，SDH）/多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)（multi-service transport platform，MSTP）技術(shù)的業(yè)務(wù)接入能力、傳輸能力和開(kāi)通時(shí)間已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)在復(fù)雜多變的業(yè)務(wù)需求，逐步進(jìn)入生命周期末期，面臨退網(wǎng)壓力和長(zhǎng)期演進(jìn)問(wèn)題[3]。為了保證存量SDH政企專線的業(yè)務(wù)品質(zhì)，并提升專線的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，引入了分組增強(qiáng)型 OTN（packet enhanced optical transport network，PeOTN）技術(shù)。PeOTN技術(shù)可以在一定程度上解決帶寬資源利用率的問(wèn)題，但是PeOTN在承載小顆粒業(yè)務(wù)時(shí)需要引入額外的虛容器（virtual container，VC）或者分組管道[4]，這使得PeOTN設(shè)備架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜，PeOTN多層技術(shù)疊加與封裝同樣導(dǎo)致管理維護(hù)復(fù)雜。

傳統(tǒng)OTN技術(shù)基于時(shí)隙實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)硬隔離，天然支持切片，但切片顆粒度較大，主要用于承載大于1 Gbit/s速率業(yè)務(wù)。面對(duì)專線、視頻等新業(yè)務(wù)對(duì)靈活帶寬承載的需求，光業(yè)務(wù)單元（optical service unit，OSU）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。OSU在保留傳統(tǒng)OTN硬管道、豐富的操作維護(hù)管理（operation administration and maintenance，OAM）等優(yōu)勢(shì)的前提下，引入以2.6 Mbit/s為顆粒的OSUflex容器，采用定長(zhǎng)幀靈活復(fù)接，提供更細(xì)的時(shí)隙顆粒度、更簡(jiǎn)潔的帶寬無(wú)損調(diào)整機(jī)制，支持2 Mbit/s～100 Gbit/s速率客戶業(yè)務(wù)的高效承載，使得OTN具備了從骨干核心下沉到接入末端的能力，更加貼近業(yè)務(wù)的終端用戶，包括政府、企業(yè)及家庭，助力企業(yè)一點(diǎn)接入、靈活入云[5-7]。

圖1 基于OSU的OTN設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的參考位置

1 OSU應(yīng)用場(chǎng)景與技術(shù)特征

基于OSU的OTN設(shè)備是現(xiàn)有OTN設(shè)備的優(yōu)化和擴(kuò)展，通過(guò)新引入光業(yè)務(wù)單元、OTU0接口、IP及控制面信令協(xié)議等技術(shù)，提供業(yè)務(wù)感知增強(qiáng)、高效靈活承載、低成本低時(shí)延、以本地應(yīng)用為主的綜合業(yè)務(wù)承載方案。根據(jù)本地網(wǎng)的機(jī)房分類，基于OSU的OTN設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的參考位置如圖1所示，包括二干出省節(jié)點(diǎn)、本地OTN的核心節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)、綜合業(yè)務(wù)接入點(diǎn)、客戶節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，OTN專線入云通過(guò)OTN云節(jié)點(diǎn)與云池網(wǎng)關(guān)（gateway，GW）直連。

為了滿足業(yè)務(wù)高質(zhì)量傳輸，OSU應(yīng)支持以下主要功能[7]。

? 支持恒定比特率（constant bit rate，CBR）業(yè)務(wù)時(shí)鐘透?jìng)鞴δ埽?/p>

? 支持多路OSU復(fù)用到光凈荷單元（optical payload unit，OPU）功能；

? 支持OSU的通道監(jiān)控（path monitoring，PM）/串聯(lián)連接監(jiān)視（tandem connection monitoring，TCM）功能，以及告警指示信號(hào)（alarm indication signal，AIS）/開(kāi)放連接指示（open connection indication，OCI）/ 鎖定（locked，LCK）維護(hù)信號(hào)下插功能；

? 支持OSU延時(shí)測(cè)量功能；

? 支持OSU子網(wǎng)連接保護(hù)（subnet work connection protection，SNCP）倒換功能；

? 支持OSU帶寬無(wú)損調(diào)整功能。

1.1 OSU技術(shù)特征

傳統(tǒng)OTN采用時(shí)隙的方式進(jìn)行幀結(jié)構(gòu)劃分，最大支持80個(gè)時(shí)隙，最小的時(shí)隙顆粒度為1.25 Gbit/s[8]。而OSU技術(shù)改變了傳統(tǒng)OTN采用時(shí)隙劃分幀結(jié)構(gòu)的特性，采用更加靈活的凈荷塊（payload block，PB）劃分方式，光通路數(shù)據(jù)單元（optical channel data unit，ODU）幀被劃分為若干個(gè)PB，一個(gè)OSU連接占用一個(gè)或多個(gè)PB。每個(gè)PB中包含了一個(gè)支路端口號(hào)（tributary port number，TPN），用來(lái)指示該P(yáng)B中所承載的OSU連接。OSU兼顧現(xiàn)有的OTN架構(gòu)體系，OSU可直接映射復(fù)用到ODU，或者先將OSU映射到ODU再?gòu)?fù)用到ODU/Cn[9]。OSU是基于OTN技術(shù)的平滑演進(jìn)，繼承了OTN硬管道特性，可高效承載低速率業(yè)務(wù)，屬于光傳送網(wǎng)的重大技術(shù)革新，是潛在的下一代OTN技術(shù)。OSU技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下。

表1 EoS和EoOSU業(yè)務(wù)封裝方式下承載業(yè)務(wù)條數(shù)對(duì)比

（1）靈活的業(yè)務(wù)顆粒，增加連接數(shù)量

融合借鑒了IP技術(shù)思想，引入靈活的OSUflex容器，提供更細(xì)的時(shí)隙顆粒度，使得業(yè)務(wù)顆粒由OTN的Gbit/s級(jí)別變?yōu)镸bit/s級(jí)別，支持2 Mbit/s～100 Gbit/s速率客戶業(yè)務(wù)的高效承載，支持K（千）級(jí)別的連接數(shù)量[7]。以10 Gbit/s OTN端口為例，EoS和EoOSU業(yè)務(wù)封裝方式下承載業(yè)務(wù)對(duì)比見(jiàn)表1，業(yè)務(wù)封裝方式分別為SDH 承載以太網(wǎng)（Ethernet over SDH，EoS）和EoOSU（Ethernet over OSU）的情況下，可以承載的不同速率業(yè)務(wù)條數(shù)差別較大。實(shí)測(cè)在不同的業(yè)務(wù)帶寬條件下，業(yè)務(wù)帶寬為10～100 Mbit/s時(shí)EoS/ EoOSU承載業(yè)務(wù)條數(shù)比是1:1.2～1:2。EoOSU模式承載效率為96%以上，與以太網(wǎng)業(yè)務(wù)帶寬基本無(wú)關(guān)。

（2）簡(jiǎn)化映射路徑，降低業(yè)務(wù)時(shí)延

相較于EoS承載方式的6級(jí)映射復(fù)用路徑（如客戶業(yè)務(wù)-VC12-VC4-STM16-ODU1-ODU2- OTU2）[8]，EoOSU承載方式簡(jiǎn)化了業(yè)務(wù)映射機(jī)制，減少了處理層級(jí)，最少只需要3級(jí)映射路徑（如客戶業(yè)務(wù)-OSU-ODU2-OTU2），可大大降低業(yè)務(wù)處理時(shí)延，為品質(zhì)專線業(yè)務(wù)提供可保障的超低時(shí)延。OSU技術(shù)特點(diǎn)示意圖如圖2所示。

圖2 OSU技術(shù)特點(diǎn)示意圖

（3）簡(jiǎn)潔的無(wú)損帶寬調(diào)整機(jī)制

不同于傳統(tǒng)OTN基于G.HAO協(xié)議進(jìn)行帶寬調(diào)整[10-11]，OSU具備適用于開(kāi)放接口的無(wú)損帶寬調(diào)整協(xié)議，支持OSU無(wú)損帶寬調(diào)整，操作包括帶寬增大、帶寬減小和回退。OSU技術(shù)采用隨路攜帶TPN的方式，源端調(diào)整PB數(shù)量后，宿端可以自動(dòng)跟隨適配源端進(jìn)行調(diào)整，從而完成整體鏈路的調(diào)整流程，無(wú)須逐點(diǎn)下發(fā)。簡(jiǎn)化的帶寬無(wú)損調(diào)整機(jī)制能夠更好地滿足客戶業(yè)務(wù)帶寬靈活可變的需求且管控模型相對(duì)簡(jiǎn)潔，有助于設(shè)備開(kāi)放解耦。

1.2 OSU技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化情況

在標(biāo)準(zhǔn)化方面，OSU技術(shù)在國(guó)內(nèi)國(guó)際均已立項(xiàng)。其中，在2015年提出OTN小顆粒技術(shù)概念，后續(xù)國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商及設(shè)備商展開(kāi)多輪討論。2019年12月，中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（China Communications Standards Association，CCSA）立項(xiàng)《光業(yè)務(wù)網(wǎng)（OSU）技術(shù)要求》和《基于光業(yè)務(wù)網(wǎng)（OSU）的光傳送網(wǎng)（OTN）設(shè)備技術(shù)要求》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)方案和標(biāo)準(zhǔn)文本已經(jīng)基本穩(wěn)定。CCSA行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中定義了OSU(00)和OSU(01)兩種相近的幀結(jié)構(gòu)，對(duì)用戶實(shí)現(xiàn)的功能和實(shí)現(xiàn)方案略有差異。在OSU管控技術(shù)方面，2021年12月，CCSA立項(xiàng)《基于光業(yè)務(wù)單元（OSU）的光傳送網(wǎng)（OTN）管控技術(shù)要求》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)最快2023年12月發(fā)布。2020年2月，ITU-T立項(xiàng)G.OSU標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)多次討論在2022年9月對(duì)標(biāo)準(zhǔn)范圍進(jìn)行更新，2023年4月討論將標(biāo)準(zhǔn)名稱修改為G.fgOTN，關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)達(dá)成共識(shí)，細(xì)節(jié)有待進(jìn)一步規(guī)范，預(yù)計(jì)2023年年底主標(biāo)準(zhǔn)定稿。

2 基于OSU的業(yè)務(wù)感知與智能管控技術(shù)

隨著靈活入云/入算業(yè)務(wù)的發(fā)展，OTN承載業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)性逐步增強(qiáng)[12]，OTN需要具備精確感知、靈活匹配業(yè)務(wù)需求的能力。OSU作為下一代的OTN交換技術(shù)，要為高品質(zhì)的企業(yè)專線和精品家庭寬帶業(yè)務(wù)提供組網(wǎng)專線和入云專線服務(wù)，對(duì)基于OSU的OTN，需要能夠通過(guò)端到端的管控能力，提供一體化服務(wù)及自動(dòng)化快速業(yè)務(wù)開(kāi)通功能，支持業(yè)務(wù)一跳入云[5,13]。

目前，中國(guó)聯(lián)通制定了基于Netconf協(xié)議的接入型光業(yè)務(wù)網(wǎng)設(shè)備南向接口規(guī)范企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和YANG（yet another next generation）模型，并自研接入型OSU-OTN控制器系統(tǒng)[14]。控制器采用Browser/Service的微服務(wù)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，納管多廠商O(píng)SU-用戶駐地設(shè)備（customer premises equipment，CPE）。接入型OSU-OTN控制器系統(tǒng)除了支持資源管理、配置管理、性能管理與告警管理等基本的管控功能，還支持設(shè)備用戶網(wǎng)絡(luò)接口（user network interface，UNI）業(yè)務(wù)流量感知及地址學(xué)習(xí)，將業(yè)務(wù)自動(dòng)映射進(jìn)OSU連接，進(jìn)行業(yè)務(wù)自動(dòng)建立與業(yè)務(wù)帶寬自動(dòng)調(diào)整等操作，靈活匹配用戶業(yè)務(wù)需求。具體地，制定了基于業(yè)務(wù)感知的管控接口模型，定義流監(jiān)控規(guī)則模型，廠商設(shè)備根據(jù)流監(jiān)控規(guī)則模型將監(jiān)測(cè)到的業(yè)務(wù)流量數(shù)據(jù)上報(bào)至控制器系統(tǒng)，控制器系統(tǒng)再根據(jù)接收到的流量變化進(jìn)行業(yè)務(wù)自動(dòng)創(chuàng)建與業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)帶寬調(diào)整。

2.1 業(yè)務(wù)感知控制框架

面向OSU-OTN的業(yè)務(wù)感知控制框架如圖3所示，包括OSU-CPE內(nèi)部的流量監(jiān)控模塊和OSU-CPE控制器中的流量管理模塊和業(yè)務(wù)管理模塊。其中，控制器中的業(yè)務(wù)管理模塊用于流量驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)控制應(yīng)用。

（1）流量管理模塊

流量管理模塊用于配置流量監(jiān)控策略并下發(fā)到廠商設(shè)備，設(shè)備根據(jù)流監(jiān)控策略，在識(shí)別到流量越限時(shí)主動(dòng)上報(bào)通知控制器。流量監(jiān)控策略基于一定的流規(guī)則，由源/目的IP地址、源/目的MAC地址、VLAN ID或其任意組合定義。如圖3所示，控制面還需要維護(hù)一個(gè)客戶-UNI映射數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄客戶側(cè)地址與廠商設(shè)備UNI之間的關(guān)聯(lián)，以便業(yè)務(wù)管理模塊將感知到的客戶側(cè)業(yè)務(wù)映射到相應(yīng)的OSU連接。該映射關(guān)系通過(guò)收集和分析UNI的廣播流量生成，支撐業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)管控。

（2）業(yè)務(wù)管理模塊

業(yè)務(wù)管理模塊旨在支持流量驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)管控應(yīng)用，包括業(yè)務(wù)自動(dòng)建立和帶寬自動(dòng)調(diào)整，如圖3所示。當(dāng)控制器監(jiān)測(cè)到與配置下發(fā)的流規(guī)則匹配的新流量時(shí)，業(yè)務(wù)自動(dòng)建立模塊將根據(jù)客戶-UNI映射數(shù)據(jù)庫(kù)將客戶側(cè)業(yè)務(wù)映射到相應(yīng)的OSU連接并根據(jù)業(yè)務(wù)模板自動(dòng)創(chuàng)建連接。當(dāng)控制器監(jiān)測(cè)到流量帶寬變化時(shí)，帶寬自動(dòng)調(diào)整模塊將重新計(jì)算所需帶寬并進(jìn)行實(shí)時(shí)帶寬調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)精確感知、靈活匹配業(yè)務(wù)需求的能力。

（3）流量監(jiān)控模塊

OSU-CPE中的流量監(jiān)控模塊根據(jù)控制器下發(fā)的流規(guī)則對(duì)客戶側(cè)業(yè)務(wù)流量進(jìn)行感知、監(jiān)測(cè)與上報(bào)。圖3對(duì)流規(guī)則的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了說(shuō)明。OSU-CPE定期收集統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，指定OSU-CPE對(duì)業(yè)務(wù)流量的監(jiān)測(cè)采樣間隔，有效時(shí)間定義了流量變化的持續(xù)時(shí)間。在一個(gè)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)，如果流量超過(guò)上升門(mén)限一段時(shí)間，且該時(shí)長(zhǎng)大于有效時(shí)間，OSU-CPE會(huì)上報(bào)流量增長(zhǎng)通知；如果流量低于下降門(mén)限，且持續(xù)時(shí)長(zhǎng)超過(guò)有效時(shí)間，OSU-CPE會(huì)上報(bào)流量減少通知。當(dāng)監(jiān)測(cè)到匹配流規(guī)則的新流量到達(dá)時(shí)，OSU-CPE會(huì)立即上報(bào)新業(yè)務(wù)需求的通知。

2.2 管理接口模型

為了支撐面向OSU-OTN的業(yè)務(wù)感知控制框架，定義了一套基于Netconf協(xié)議的管控接口及YANG模型，對(duì)OSU相關(guān)模型進(jìn)行定義，與業(yè)務(wù)感知功能強(qiáng)相關(guān)的接口包含3個(gè)遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用接口和2個(gè)通知接口模型。其中，流規(guī)則配置接口用于配置廠商設(shè)備UNI側(cè)流監(jiān)控策略，該接口的YANG Tree視圖如圖4（a）所示，包括目標(biāo)UNI、客戶端地址、上升門(mén)限和下降門(mén)限等信息；創(chuàng)建連接接口攜帶配置交叉的參數(shù)，包括業(yè)務(wù)帶寬、支路端口號(hào)、信號(hào)類型、適配類型等；帶寬調(diào)整接口用于配置調(diào)整連接帶寬的參數(shù)，包括源節(jié)點(diǎn)客戶側(cè)OSU連接端口標(biāo)識(shí)符和目標(biāo)帶寬等信息。通知接口包含流量變化通知接口和帶寬調(diào)整通知，YANG Tree視圖如圖4（b）所示，其中流量變化通知包含監(jiān)測(cè)到新流量事件和監(jiān)測(cè)到流量帶寬變化事件，OSU-OTN控制器收到通知后分別觸發(fā)業(yè)務(wù)自動(dòng)建立和帶寬自動(dòng)調(diào)整操作，滿足用戶需求。

圖4 YANG Tree視圖

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了對(duì)接入型OSU-OTN控制器系統(tǒng)的業(yè)務(wù)感知與智能管控功能進(jìn)行驗(yàn)證，中國(guó)聯(lián)通在實(shí)驗(yàn)室展開(kāi)與多家OSU-CPE廠商的對(duì)接驗(yàn)證工作，通過(guò)與多廠商對(duì)接測(cè)試，在推動(dòng)廠商完善OSU-CPE開(kāi)發(fā)的同時(shí)，完善管控接口標(biāo)準(zhǔn)制定和接入型OSU-OTN控制器系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中，各廠商的測(cè)試環(huán)境至少包含兩臺(tái)OSU-CPE接入OSU控制器系統(tǒng)，其中至少一臺(tái)盒式OSU設(shè)備（A設(shè)備）、一臺(tái)插板式OSU設(shè)備（U設(shè)備）。其中，插板式OSU設(shè)備需要人工配置至OSU-OTN控制器系統(tǒng)的靜態(tài)路由或默認(rèn)路由，在控制器上手動(dòng)添加并完成納管。盒式OSU設(shè)備默認(rèn)啟用開(kāi)放最短路徑優(yōu)先（open shortest path first，OSPF）協(xié)議，主動(dòng)發(fā)起動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（dynamic host configuration protocol，DHCP）請(qǐng)求[15]，OSU-OTN控制器通過(guò)DHCP方式修改A設(shè)備的管理IP并納管，盒式設(shè)備通過(guò)DHCP上線納管示意圖如圖5所示。A設(shè)備和U設(shè)備之間通過(guò)帶內(nèi)通用通信通路（general communication channel，GCC）進(jìn)行通信，GCC采用PPP in HDLC封裝方式，U設(shè)備通過(guò)帶外數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)（data communication network，DCN）完成與管控系統(tǒng)之間的信令通信。廠商設(shè)備上線后的拓?fù)淙鐖D6（a）所示，包含兩個(gè)A設(shè)備、一個(gè)U設(shè)備，A設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)間接口（network- network interface，NNI）分別與同廠商U設(shè)備對(duì)接。

圖5 盒式設(shè)備通過(guò)DHCP上線納管示意圖

本實(shí)驗(yàn)對(duì)業(yè)務(wù)智能管控及業(yè)務(wù)感知功能進(jìn)行了驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中，控制器配置了一個(gè)基于虛擬局域網(wǎng)（virtual local area network，VLAN）的流規(guī)則下發(fā)到204設(shè)備來(lái)監(jiān)控VLANID為100的業(yè)務(wù)，并在控制器上為該業(yè)務(wù)啟用了業(yè)務(wù)自動(dòng)建立和帶寬自動(dòng)調(diào)整功能。通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)分析儀將業(yè)務(wù)流量從0逐步動(dòng)態(tài)增加到200 Mbit/s，之后再降低到0，當(dāng)204設(shè)備UNI監(jiān)測(cè)到VLANID為100的業(yè)務(wù)時(shí)，將流量信息上報(bào)到控制器系統(tǒng)，控制器將根據(jù)流量的源/目的IP地址、帶寬等信息自動(dòng)建立一條端到端OSU業(yè)務(wù)，如圖6（c）所示，源網(wǎng)元為204，宿網(wǎng)元為206。如圖6（b）所示，可以看到使用數(shù)據(jù)儀表打流后業(yè)務(wù)表正常，業(yè)務(wù)列表和部分流量變化通知如圖6（c）所示，當(dāng)控制器監(jiān)測(cè)到新流量到達(dá)時(shí)，控制器自動(dòng)建立連接并根據(jù)流量變化情況，實(shí)時(shí)調(diào)整帶寬以滿足用戶流量變化需求。在后續(xù)測(cè)試驗(yàn)證中將組建跨廠商的環(huán)境繼續(xù)對(duì)所提出的控制器框架及端到端管控能力進(jìn)行驗(yàn)證。

圖6 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果

4 OSU技術(shù)挑戰(zhàn)與發(fā)展

OSU技術(shù)具備靈活顆粒、超低時(shí)延、極簡(jiǎn)調(diào)整等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是小顆粒承載技術(shù)的演進(jìn)方向。目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)未成熟，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)存在分歧，各運(yùn)營(yíng)商及設(shè)備商面臨標(biāo)準(zhǔn)選擇的難題。由于多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)版本之間存在一些差異，不同版本之間的貫通需要進(jìn)一步研究。在網(wǎng)OTN設(shè)備目前只有部分設(shè)備支持OSU功能，需要對(duì)現(xiàn)網(wǎng)OSU部署設(shè)備升級(jí)方式以及演進(jìn)方案進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)在網(wǎng)設(shè)備無(wú)損升級(jí)引入OSU能力，最大限度地保護(hù)已有網(wǎng)絡(luò)投資，降低OSU技術(shù)引入門(mén)檻。在網(wǎng)OSU部署設(shè)備通用的升級(jí)方案有3種，如圖7所示。方案一是升級(jí)公共平臺(tái)軟件，新增板卡。具體地，對(duì)主控、交叉板卡進(jìn)行軟件升級(jí)，同時(shí)新增線路側(cè)OSU板卡和支路側(cè)OSU板卡。方案二是升級(jí)公共平臺(tái)硬件。具體地，機(jī)框、支線路側(cè)板卡可以利舊，對(duì)主控進(jìn)行軟件升級(jí)，同時(shí)新增OSU交叉板卡。方案三是升級(jí)公共平臺(tái)及板卡。具體地，對(duì)主控、交叉板卡進(jìn)行軟件升級(jí)，對(duì)線路側(cè)板卡和支路側(cè)板卡進(jìn)行FPGA升級(jí)。不同廠商升級(jí)方案以及升級(jí)對(duì)業(yè)務(wù)的影響略有差異，以實(shí)際需求及應(yīng)用場(chǎng)景為準(zhǔn)。

圖7 在網(wǎng)OSU部署設(shè)備通用的升級(jí)方案

5 結(jié)束語(yǔ)

業(yè)務(wù)需求的快速增長(zhǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出靈活、高效、智能的升級(jí)要求，隨著OTN逐步下沉到城域網(wǎng)和客戶側(cè)，需要能滿足1 Gbit/s以下小顆粒高等級(jí)專線、算力業(yè)務(wù)接入需求。OSU技術(shù)的產(chǎn)生是為了高效率承載sub 1 Gbit/s速率業(yè)務(wù)，具備網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活顆粒、超低時(shí)延、業(yè)務(wù)感知增強(qiáng)等特性，是推進(jìn)CUBE-Net3.0云光/光算協(xié)同的最佳技術(shù)載體。基于OSU智能管控技術(shù)引入業(yè)務(wù)感知與帶寬無(wú)損調(diào)整功能，可以高質(zhì)量承載時(shí)分復(fù)用（time-division multiplexing，TDM）和分組等業(yè)務(wù)，增強(qiáng)業(yè)務(wù)調(diào)度靈活性，實(shí)現(xiàn)企業(yè)一點(diǎn)接入、靈活入云，助力算力網(wǎng)絡(luò)能力提升，為算力網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等高品質(zhì)業(yè)務(wù)持續(xù)發(fā)展做好技術(shù)儲(chǔ)備。

[1] 唐雄燕, 王海軍, 楊宏博. 面向?qū)＞€業(yè)務(wù)的光傳送網(wǎng)（OTN）關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用[J]. 電信科學(xué), 2020, 36(7): 18-25.

TANG X Y, WANG H J, YANG H B. Key technologies and application of optical transport network for leased line services[J]. Telecommunications Science, 2020, 36(7): 18-25.

[2] CCSA. OTN支持1Gbit/s以下客戶信號(hào)技術(shù)研究[R]. 2019.

CCSA. Study of technologies of sub1Gbit/s services over OTN [R]. 2019.

[3] 譚旺生. 一種基于政企OTN專網(wǎng)的SDH退網(wǎng)改造方案[J]. 通信技術(shù), 2022, 55(4): 526-532.

TAN W S. The SDH network withdrawal solution based on the government-enterprise dedicated OTN network[J]. Communications Technology, 2022, 55(4): 526-532.

[4] 工業(yè)和信息化部. 分組增強(qiáng)型光傳送網(wǎng)（OTN）設(shè)備技術(shù)要求: YD/T 2484—2013[S]. 2013.

MIIT. Technical requirements for packet enhanced opticaltransport network (OTN) equipment: YD/T 2484—2013[S]. 2013.

[5] 中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì). 基于OSU的OTN管控技術(shù)研究[R]. 2022.

CCSA. Technical requirements for control and management of OSU-based OTN[R]. 2022.

[6] 荊瑞泉, 霍曉莉, 李俊杰, 等. 以O(shè)SU為核心的M-OTN技術(shù)創(chuàng)新與驗(yàn)證[J]. 電信科學(xué), 2021, 37(4): 116-124.

JING R Q, HUO X L, LI J J, et al. OSU based M-OTN technology innovation and verification[J]. Telecommunications Science, 2021, 37(4): 116-124.

[7] 龔雅棟, 荊瑞泉, 周恒, 等. 基于OSU的M-OTN技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用部署研究[J]. 電信科學(xué), 2022, 38(11): 96-105.

GONG Y D, JING R Q, ZHOU H, et al. Research on OSU based M-OTN technology innovation and application[J]. Telecommunications Science, 2022, 38(11): 96-105.

[8] 工業(yè)和信息化部. 接入型光傳送網(wǎng)（OTN）設(shè)備技術(shù)要求: YD/T 3843—2021[S]. 2021.

MIIT. Technical requirements for access equipment of optical transport network(OTN): YD/T 3843—2021[S]. 2021.

[9] 荊瑞泉, 沈雷陽(yáng), 金志偉, 等. 基于OSU的M-OTN組網(wǎng)模式與現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)[J]. 電信科學(xué), 2023, 39(6): 139-148.

JING R Q, SHEN L Y, JIN Z W, et al. OSU based M-OTN networking modes and field trial[J]. Telecommunications Science, 2023, 39(6): 139-148.

[10] ITU-T. Hitless adjustment of ODU flex (GFP): G.7044[S]. 2011.

[11] 工業(yè)和信息化部. 光傳送網(wǎng)（OTN）帶寬無(wú)損調(diào)整技術(shù)要求: YD/T 3119—2016[S]. 2016.

MIIT. Technical requirements for bandwidth hitless adjustment of optical transport network (OTN): YD/T 3119—2016[S]. 2016.

[12] 譚艷霞, 王光全, 王澤林, 等. SDN智能管控編排系統(tǒng)技術(shù)方案研究[J]. 電信科學(xué), 2023, 39(3): 143-152.

TAN Y X, WANG G Q, WANG Z L, et al. Research on technical scheme of SDN intelligent management and control orchestration system[J]. Telecommunications Science, 2023, 39(3): 143-152.

[13] 楊軍, 張麗萍. 新基建背景下運(yùn)營(yíng)商云光協(xié)同OTN入云關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 通信與信息技術(shù), 2022(3): 42-43, 13.

YANG J, ZHANG L P. Key technologies of OTN joining cloud computing in the integration of cloud computing and OTN of operator under the background of new infrastructure[J]. Communication & Information Technology, 2022(3): 42-43, 13.

[14] 韋樂(lè)平. SDN的戰(zhàn)略性思考[J]. 電信科學(xué), 2015, 31(1): 1-6.

WEI L P. Strategic thinking on SDN[J]. Telecommunications Science, 2015, 31(1): 1-6.

[15] 工業(yè)和信息化部. 接入型光傳送網(wǎng)（OTN）設(shè)備管控技術(shù)要求（報(bào)批稿）[S]. 2022.

MIIT. Technical requirements of management and control for access OTN equipment (draft reportedfor approval)[S]. 2022.

Research on intelligent control technology for OSU-based OTN

TAN Yanxia1, DUAN Zhiyan2, MAN Xiangkun1, ZHANG He1, LIU Yacheng2, ZHOU Yantao1, DONG Shan1

1. Research Institute of China United Network Communications Co., Ltd., Beijing 100048, China 2. China United Network Communications Group Co., Ltd., Beijing 100033, China

With the development of information and cloud technology, the dynamic demand for OTN service is gradually increasing. As a next generation OTN switching technology, OSU needs to provide network and cloud services for high-quality enterprise leased lines and boutique home broadband services. The OSU-based OTN needs to be able to provide integrated services and automated service provisioning through end-to-end management and control capabilities to support one-hop service into the cloud. Firstly, the background, technical characteristics, and standardization progress of OSU technology were introduced. Then, a service-aware control framework for OSU-OTN was proposed to meet the demand for efficient bearer of government and enterprise leased lines. Finally, an experimental validation of the end-to-end management and control capability of the access OSU-OTN controller system was carried out.

OSU, OTN, service awareness, hitless bandwidth adjustment

The National Key Research and Development Program of China (No.2022YFB2903300)

TN915.5

A

10.11959/j.issn.1000?0801.2023196

2023?07?28；

2023?10?15

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（No.2022YFB2903300）

譚艷霞（1991? ），女，博士，中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司研究院工程師，主要研究方向?yàn)閭鬏斁W(wǎng)管控技術(shù)、光電協(xié)同等。

段致巖（1978? ），男，中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)閭鬏斁W(wǎng)及同步網(wǎng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型、管控技術(shù)等。

滿祥錕（1983? ），男，中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司研究院高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)楣馔ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)。

張賀（1971? ），男，中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司研究院正高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)楣饫w傳輸、同步網(wǎng)新技術(shù)等。

劉雅承（1989? ），女，中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)楣鈧鬏斁W(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)智能等。

周彥韜（1992? ），男，中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司研究院工程師，主要研究方向?yàn)楣鈧鬏斁W(wǎng)絡(luò)。

董姍（1997? ），女，中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司研究院助理工程師，主要研究方向?yàn)楣鈧鬏斁W(wǎng)絡(luò)。