OSU關(guān)鍵技術(shù)及標準進(jìn)展

  光傳送網(wǎng)(OTN)具有大帶寬、硬管道、多業(yè)務(wù)承載能力、電信級的OAM機制等技術(shù)優(yōu)勢，是業(yè)界廣泛采用的承載技術(shù)，大規模部署于骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)，為1Gbps以上速率的客戶(hù)業(yè)務(wù)提供優(yōu)質(zhì)的管道。

  伴隨信息化和云化的發(fā)展，專(zhuān)線(xiàn)和視頻業(yè)務(wù)承載需求越來(lái)越旺盛。這些客戶(hù)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)是帶寬小、數量多，要求簡(jiǎn)單快捷的帶寬靈活調整，傳統OTN技術(shù)已經(jīng)無(wú)法為此類(lèi)業(yè)務(wù)提供高效承載服務(wù)。在這種背景下OSU(Optical Service Unit，光業(yè)務(wù)單元)技術(shù)應運而生。OSU在保留傳統OTN硬管道、豐富OAM等優(yōu)勢的前提下，提供更細的時(shí)隙顆粒度、更簡(jiǎn)潔的帶寬無(wú)損調整機制，支持2M~100Gbps速率客戶(hù)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。

  應用場(chǎng)景和功能

  基于OSU的OTN設備是傳統OTN設備的優(yōu)化和擴展，通過(guò)引入OSU技術(shù)，可提供低成本、低時(shí)延、低功耗的以城域應用為主的綜合業(yè)務(wù)承載方案?；?A href="http://joq5k4q.cn/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=OSU&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">OSU的OTN設備在網(wǎng)絡(luò )中的部署如圖1所示。

圖1 基于OSU的OTN設備在網(wǎng)絡(luò )中的位置

  為了滿(mǎn)足業(yè)務(wù)高質(zhì)量傳輸，OSU技術(shù)應支持如下主要功能：

  -支持CBR(固定比特速率)業(yè)務(wù)時(shí)鐘透傳功能;

  -支持多路OSU復用到ODU功能;

  -支持基于OSU的PM/TCM監控功能，以及AIS/OCI/LCK維護信號下插功能;

  -支持基于OSU的時(shí)延測量功能;

  -支持基于OSU的子網(wǎng)鏈接保護倒換;

  -支持OSU帶寬無(wú)損調整功能。

  OSU關(guān)鍵技術(shù)

  OSU是針對傳統OTN技術(shù)的技術(shù)短板做出的技術(shù)改進(jìn)，改變了傳統OTN采用時(shí)隙劃分幀結構的特性，采用更加靈活的凈荷塊劃分方式，可以實(shí)現2M~100Gbps不同顆粒度業(yè)務(wù)的高效承載，支持k級別的連接數量;簡(jiǎn)化的帶寬無(wú)損調整機制能夠很好地滿(mǎn)足客戶(hù)業(yè)務(wù)帶寬靈活可變的需求。

  基于PB的幀結構劃分方式

  傳統OTN采用時(shí)隙的方式進(jìn)行幀結構的劃分，最大支持80個(gè)時(shí)隙，最小的時(shí)隙顆粒度為1.25Gbps，這就意味著(zhù)ODU的最大業(yè)務(wù)接入數量為80，高效承載的客戶(hù)業(yè)務(wù)最小帶寬為1.25Gbps。而OSU技術(shù)采用了全新的劃分方式，ODU幀被劃分為若干數量的PB(Payload Block，凈荷塊)，一個(gè)OSU占用一個(gè)或多個(gè)PB。為了快速識別出PB中承載的客戶(hù)業(yè)務(wù)類(lèi)型，每個(gè)PB中包含了一個(gè)TPN(Tributary Port Number，支路端口號)，TPN的目的是用來(lái)指示該PB中所承載的OSU連接。

  采用OSU技術(shù)可以靈活設置PB的帶寬。PB的帶寬決定了OSU可以支持的客戶(hù)業(yè)務(wù)的最小顆粒度，例如將PB設置為2.6Mbps時(shí)，OSU可以高效承載VC12客戶(hù)業(yè)務(wù)。

  單個(gè)ODU可以支持的OSU連接數量由3個(gè)因素共同決定：P值大小、TPN長(cháng)度和ODU復用級數。例如將T P N 的大小定為1 0 b i t 時(shí)， 采用OSUODU4的單級映射，一個(gè)ODU4最多可以支持1000個(gè)10Mbps級別的OSU連接，如果采用OSUODU2ODU4的兩級復用結構，一個(gè)ODU4理論上可以支持的OSU連接數量為9600個(gè)。無(wú)論是采用單級映射還是多級映射，一個(gè)ODU中可以支持的OSU連接數量相比于傳統OTN都得到了極大的提升。

  采用PB劃分ODU幀結構的另一個(gè)優(yōu)勢是可以簡(jiǎn)化硬件實(shí)現，從兩個(gè)方面體現：首先，簡(jiǎn)化了OSU定幀操作，根據ODU開(kāi)銷(xiāo)中的PB邊界指示信息就可以很容易地鎖定PB邊界，無(wú)需像傳統OTN那樣采用比特滑動(dòng)的方式來(lái)尋找幀頭;第二，簡(jiǎn)化了交叉的實(shí)現，每個(gè)PB長(cháng)度為192byte，兼容目前主流交叉芯片的交叉信元長(cháng)度，從ODU解映射出OSU后，進(jìn)行包封處理后就可以輸入給交叉矩陣，從交叉矩陣輸出后，進(jìn)行去包封處理就得到OSU，無(wú)需執行ODU交叉所需的切包和重組的過(guò)程。

  分組業(yè)務(wù)映射到OSU

  專(zhuān)線(xiàn)市場(chǎng)中，占比最高的客戶(hù)業(yè)務(wù)就是分組業(yè)務(wù)，因此OSU為了高效承載各種速率等級的分組業(yè)務(wù)以及滿(mǎn)足分組業(yè)務(wù)的傳送需求，采用了如下的實(shí)現方式：

  將分組業(yè)務(wù)恢復到MAC(Media Access Control，媒體訪(fǎng)問(wèn)控制)幀，然后按照以太網(wǎng)的規則進(jìn)行編碼和轉碼操作，可以通過(guò)Idle的插入實(shí)現快速轉碼，降低處理時(shí)延，最后將轉碼后的數據流映射到OSU的凈荷中。為了提高OSU承載分組業(yè)務(wù)的可靠性，將轉碼后的數據流中的標記比特承載到OSU開(kāi)銷(xiāo)中使用CRC進(jìn)行保護，并對控制信息和控制塊類(lèi)型進(jìn)行二次轉碼使得最小漢明距離增大到2。

  相比傳統OTN使用GFP的方式承載分組業(yè)務(wù)，分組業(yè)務(wù)到OSU的承載方法在硬件實(shí)現上得到了極大的簡(jiǎn)化，而且在映射過(guò)程中無(wú)需緩存過(guò)多的MAC數據，使得整個(gè)映射的時(shí)延也得到了降低。

  帶寬無(wú)損調整機制

  由于OSU采用隨路攜帶TPN的方式，基于OSU的無(wú)損帶寬調整機制將極大簡(jiǎn)化。源端調整PB數量后，宿端可以自動(dòng)跟隨適配源端調整，無(wú)需整體鏈路調整操作嚴格同步，簡(jiǎn)化調整流程，更方便帶寬調整的實(shí)現?？梢栽谠炊藛吸c(diǎn)下發(fā)調整命令，完成整體鏈路的調整流程，無(wú)需逐點(diǎn)下發(fā)。OSU本身做為全新技術(shù)，從一開(kāi)始就考慮無(wú)損調整的需求，也不會(huì )存在兼容的問(wèn)題，不處理OSU的節點(diǎn)可以在服務(wù)層的ODU整體透傳。

  OSU的無(wú)損帶寬調整， 可以支持低至10Mbps速率級別的調整步長(cháng)，支持更大的調整范圍(10M~100G+bps)、更快的調整時(shí)間。

  帶寬調整包括帶寬增加、帶寬減少，帶寬回退等三種操作，分別對應增加帶寬、減少帶寬以及出現問(wèn)題后恢復原始狀態(tài)的操作。

  標準進(jìn)展

  國內方面，中國通信標準協(xié)會(huì )(CCSA)TC6(傳送網(wǎng)與接入網(wǎng))的WG1(傳送網(wǎng))負責OSU標準的制定，在2019年12月的CCSA會(huì )議上，完成了《基于光業(yè)務(wù)單元( OSU) 的光傳送網(wǎng)( O T N ) 設備技術(shù)要求》和《光業(yè)務(wù)單元(OSU)技術(shù)要求》兩個(gè)行標的立項，并在2020年11月的TC6 WG1第79次工作組會(huì )議完成了《基于光業(yè)務(wù)單元(OSU)的光傳送網(wǎng)(OTN)設備技術(shù)要求》征求意見(jiàn)稿的討論。

  在經(jīng)過(guò)將近1年的多方技術(shù)討論，中國電信在2020年8月實(shí)現OSU技術(shù)方案的收斂，完成企標《中國電信面向城域優(yōu)化的光傳送網(wǎng)(M-OTN)設備技術(shù)要求》的標準化過(guò)程;中國移動(dòng)也啟動(dòng)了《下一代光傳送網(wǎng)(NG OTN)設備技術(shù)規范》企標的標準化進(jìn)程，正在召集多廠(chǎng)商進(jìn)行技術(shù)方案的討論。

  國際方面，2020年1月召開(kāi)的ITU-T SG15全會(huì )完成了G.osu“Optical Service Unit(OSU)path layer network”的立項，關(guān)于OSU的開(kāi)銷(xiāo)功能、ODU劃分PB的方式也在2020年6月的ITU-TQ11小組的中間會(huì )議被采納。在2020年10月的ITU-T Q11中間會(huì )議進(jìn)行了OSU整體技術(shù)方案的第一輪討論，達成了一些共識，預計在2021年12月完成G.osu的批準(consent)。

  OSU技術(shù)的標準化進(jìn)程正在逐步推進(jìn)，相關(guān)運營(yíng)商也已經(jīng)制定了測試和設備集采計劃。OSU技術(shù)具備的安全隔離、靈活顆粒、泛在連接、超低時(shí)延以及極簡(jiǎn)調整等技術(shù)優(yōu)勢，能夠滿(mǎn)足不同客戶(hù)的差異化需求，將會(huì )在政企專(zhuān)線(xiàn)承載市場(chǎng)上扮演重要的角色。

  作者：中興通訊 張源斌