MS—OTN網在福建廠電中的應用

張兩枝

摘要：文章研究了 MS-OTN網在福建廣電中的應用，在傳統的TDM業務持續存在的今天，新業務不斷涌現且需要更多的帶寬。因為要傳輸多種業務，不得不引入多種設備，大量的設備堆疊不僅浪費機房空間和能耗，也使得網絡運維變得舉步維艱，導致運維成本上升。MS-OTN能夠通過剛柔并濟的管道技術實現線路帶寬靈活調整，高效地承載任意顆粒的專線。這就有效解決了不同類型的任意速率業務需要不同類型的設備承載的設備堆疊和運維難題。

關鍵詞：MS-OTN；多業務；自由調度；應用方案

經過近幾年的發展，福建廣電網絡已有一定的規模。隨著福建廣電在網數字用戶數、有線寬帶業務、高清互動點播等業務爆發式增長，視頻業務發展進入高清、OTT、4K時代、寬帶網絡進入泛在和超寬時代、用戶業務需求由單一業務發展為視頻、話音、超高速數據、移動的綜合業務需求。在互聯網、通信網和有線電視網絡的三網融合成為全球的趨勢，廣電網絡同電信運營商一樣也面臨著前所未有的挑戰。為應對挑戰，福建廣電應著力提升軟硬兩方面的實力。“硬實力”的核心是廣電必須建設一張滿足增值業務發展，具有競爭力的多業務承載網絡（Multi-service Optical Transport Network， MS-OTN）。

傳統的廣電城域網絡建設思路是使用裸光纖搭建寬帶IP城域網，提供以IP為基礎的數據業務，如超大容量高清電視節目，VOD視頻，IP-VPN，電子商務，桌面視頻會議，遠程教育等。隨著業務帶寬的逐步升級，城域網絡使用的IP 口帶寬總和已經達到百G級別，光纖資源的耗盡導致城域網絡已經不能支持以擴充端口的方式提高系統帶寬。另外，廣電網絡在城域存有大量專線業務，承載政企客戶業務，這種專線業務對帶寬以及線路質量都有較高要求，這些業務需求都導致單純使用裸光纖連接IP設備的方式已經不能滿足業務發展的需要，同時福建廣電各地市縣接入網已經開始使用OTN技術在市內建設一張MS-OTN來承載IP網絡，以節省光纖資源和提高系統可靠性。

1 MS-OTN 概述

1.1 定義

MS-OTN是繼NGWDM之后的新一代OTN，其標志性能力是支持MPLS-TP。換句話說，只有支持MPLS-TP和分組（PKT）交換的OTN才能稱之為MS-OTN。

簡單來說，就是MS-OTN有四大特點：（1）多業務接入。能夠接入任意速率的任意業務（SDH，SONET，PDH，ETH，FC，SDI，PON，SAN，CPRI…）。（2）統一交叉。融合L0+L1+L2技術，可提供基于λ，PKT，ODU和VC的統一交叉調度。（3）統一傳送。各種業務可以映射到最匹配的管道中，任意匯聚到大容量的波長中統一傳送。（4）統一維護。統一的網絡管理系統，對LO，L1，L2實現統一的可視化運維。

1.2 系統架構

MS-OTN的系統架構就其交叉可以分為電層交叉和光層交叉兩個部分。光傳送平臺系統架構如圖1所示，其中，L0層為光層，L1和L2為電層。

電層交叉調度能夠處理PKT，ODU和VC平面任意顆粒的業務，支持L1電層調度，調度的顆粒有ODU2，ODU1，ODUO， VC-4， VC-3， VC-12。支持L2電層調度，支持基于VLAN， Stack VLAN的以太網私有專線（Ethernet PrivateLine，EPL）、以太網虛擬專線（Ethernet Virtual PrivateLine，EVPL）業務、以太網專用局域網（Ethernet PrivateLocal Area Network，EPLAN）和以太網虛擬專用局域網（Ethernet Virtual Private Local Area Network， EVPL AN）業務的交換，這也就要求MS-OTN必須具備足夠大的交叉容量，以保障海量業務無阻礙自由調度。

光層調度技術實現波長的動態調度包括靜態光分插復用（Fixed Optical Add/Drop Multiplexer， FOADM）和動態光分插復用（Reconfigurable Optical Add/DropMultiplexer， ROADM），ROADM由波長選擇開關（Wavelength Selective Switching，WSS）組成，支持調度的波長數量最多可達80波，可以實現東南西北4個維度任意波長的穿通與本地上下波。

1.3 業務處理

MS-OTN網對多業務的處理非常靈活，可以根據業務的屬性提供不同粒度的處理方式，最終匹配到最合適的ODUk管道中進行傳送，如圖2所示。

2 MS-OTN網的應用

為了有效解決福建廣電網絡中大顆粒業務流，任意速率業務，光纖資源不足，業務的自由調度，以及運維成本。福建廣電2014年進行MS-OTN網3層結構規劃設計（省干一城域網一接入網），其中省干以九地市為ROADM站點“目”字形組成網結構，單波速率為100 Gb/s，承載著地市之間大顆粒業務流。城域網以各縣組網，單波速率為10 Gb/s，解決目前福建廣電帶寬和光纖不足。接入網以各鎮組網結構，單波速率為10 Gb/s，融合了多種類型與多速率的專線業務在OTN網上的傳送。

2.1 MS-OTN骨干網中承載大顆粒業務流

隨著互動視頻點播的快速增長，福建廣電骨干網承載業務量增多，帶寬的擴容壓力日益顯現。通過應用MS-OTN將大顆粒帶寬的流量直接通過光層網絡進行承載，不再經過核心路由器逐跳進行轉發，IP和OTN協同骨干承載網解決方案通過bypass方式將大流量的業務通過相對便宜的傳送層傳輸，從而降低運營商的投資成本和運維成本。

IP和OTN協同發展趨勢：

（1）第一階段是IP over DWDM，通過點到點波分延長傳送距離，擴大傳送帶寬。

（2）第二階段是IP over OTN，在這一階段不再是點到點波分，而是OTN成網，通過電交叉解決波長沖突等問題。

（3）第三階段是IP over OTN/ASON，OTN引入了GMPLS控制平面，實現動態的波長交換。

（4）第四階段是IP與OTN協同，這一階段通過GMPLS UNI接口實現IP層和傳送層的互通，并進行多層網絡的優化，從而應對骨干網的擴容問題。

IP與OTN協同解決方案包含以下3個協同。

（1）協同流量管理：在網絡能提供的總帶寬能力不變的情況下，將大流量業務通過LI ODUk或L2 MPLS-TP進行bypass 分流。

（2）協同業務保護：通過保護協同增強了IP層和傳送層在保護上的配合，提高了網絡的可靠性。

（3）協同網絡管理：通過網絡管理系統（NetworkManagement System，NMS），多層網絡計劃工具（Multi-Layer Network Planning Tool， ML-NPT）和多層路徑計算單元（Multi-Layer Path Computation Element， ML-PCE）實現運維協同，提高運維效率，降低運營商的OPEX。

GMPLS UNI是路由器和傳送設備的控制平面的接口，路由器通過該接口可以直接驅動傳送設備建立通道或者刪除通道。同時，GMPLS UNI基于Overlay模型，可以保證IP層和傳送層的獨立性，易于運維和擴展性。

ML-PCE作為分布式控制平面集中計算的輔助單元，提供跨層路徑實時計算和規劃。

因此，可以說GMPLS UNI和ML-PCE是實現IP與OTN協同的基石。

2.2 MS-OTN在城域網中解決帶寬和光纖不足的困境

城域網承載著福建廣電高清電視、互動點播、專線業務，面對客戶廣，帶寬資源需求大。近幾年隨著城市的發展，鋪設光纜成本出現量級的增長，解決城域網的帶寬資源和光纖的不足，是福建廣電能夠提供更高的業務傳送品質基本保障。

城域網絡有兩個明顯的發展趨勢，對城域寬帶網絡提出了更高的要求：（1）帶寬迅猛增長，需要一臺設備能同時解決帶寬和光纖不足的問題，讓網絡扁平化。（2）新應用、新業務發展迅速，需要更高品質的網絡來承載。

在這樣的趨勢下，在城域寬帶網絡中使用MS-OTN，它能夠帶來很多顯著價值，主要包括：（1）大容量。設備容量大，單根光纖承載容量大，不僅解決當前帶寬和光纖不足的問題，更能滿足未來長遠的發展。（2）網絡扁平化。MS-OTN解決設備堆疊問題，不僅減少設備數量，節省能耗，減少機房空間占用，更是簡化網絡層次。（3）高可靠性。網絡中設備節點、光纖或業務故障，MS-OTN均能提供完善的保護方案，且滿足電信級50 ms保護倒換需求。⑷易運維。通過可視化的運維系統，從業務發放、調測、運維、診斷多維度提供全方位的保障，提升網絡品質。

MS-OTN能有效地解決城域網帶寬資源和光纖不足的難題，主要從以下幾點入手。

（1）通過接入點和匯聚點業務完全透明傳送，僅提供大帶寬的純管道，解決光纖不足的問題。

（2）通過接入點通過容量小的板級交換匯聚業務，逐點匯聚，成本低。匯聚點經過統一集中交換匯聚業務，設備容量大，靈活高效。

（3）通過接入點業務完全透明傳送，簡化接入點設備部署和運維。在匯聚點通過統一集中交換完成業務匯聚，提供一級帶寬收斂，降低BNG的端口需求并解決光纖不足的問題。

2.3 MS-0TN在多種類型與多速率的專線業務中應用

專線業務一直是網絡運營中的重要組成部分，MS-0TN能夠承載各種類型與速率的專線業務，具備高帶寬、高可靠性、高安全性、高靈活性以及低成本的特點。

在歷史上，專線網絡中，E1業務占據絕對主流。然而，隨著政府、企業信息化水平的不斷提升，視頻會議、云計算等新應用的快速發展，專線網絡正在向FE/GE業務占主流的方向發展。形成多種不同類型、不同速率的專線業務長期并存。

專線可分為P2P（點到點）、P2MP（點到多點）和MP2MP（多點到多點）3類模型。其中，P2MP和MP2MP需要具備L2交換功能才能實現，而MS-OTN完全具備支持L2匯聚特性能力，可以實現GE光信號或GE/FE電信號和10GELAN/10GE WAN光信號與ODUO， ODU1， ODU2或ODUflex電信號之間的相互轉換。L2特性可以滿足廣電多種業務的匯聚和不同QoS要求。

MS-OTN可以根據業務的交叉平面分別基于OTN平面、PKT平面和TDM平面為各種業務提供專線承載方案，以滿足專線用戶的差異化需求。在MS-OTN中，基于不同平面的專線最終都可以分別封裝到不同的低階ODUk中，然后映射到相同的高階ODUk，實現統一傳送。

（1）基于OTN平面的專線主要將接入的業務直接封裝為ODUk的顆粒在MS-OTN網絡中傳送，通過ODUk交叉完成業務調度。面向大顆粒的高端專線場景，以ODUk硬管道為主。特別是EoC既能在接入側通過L2處理調整帶寬，又能在線路側支持ODUk（k=0，l，2，flex）硬管道，提供高QoS、高安全、高可靠的專線。基于OTN平面的專線組網如圖3所示。

（2）基于PKT平面的專線主要對接入的業務進行L2交換，之后經PWE3封裝后進入MPLS Tunnel，通過PKT交叉完成業務調度。具備靈活調度、帶寬任意可調的靈活專線場景，以E2E MPLS-TP專線為主。以MP2MP專線以太網業務如圖4所示。

（3）基于TDM平面的專線主要面向傳統的TDM專線，以E1/STM-N管道為主。將接入的業務直接封裝為VC的顆粒，通過VC交叉完成業務調度。如圖5所示。

通過MS-OTN在多種類型與多速率的專線業務中應用方案，完全可以支持100 M?100 G全業務靈活接入，通過網管系統遠程操作，可以實現同一硬件同時支持多種業務接入。如支路單板，同時支持100 M?4.25 G任意速率業務接入。通過支線路分離架構和Tbit OTN交叉，可以實現業務的靈活調度，當系統升級時，只需升級線路單板而無需更換業務接口，做到帶寬的平滑升級。支持全規格的OTN交叉顆粒（包括ODU0，1，2，3，4，2e，3e，flex）調度，可以有效提高線路波道利用率，實現線路達到100%利用率。

3 結語

通過以上MS-OTN網應用場景的分析，鑒于福建廣電現網狀況，MS-OTN網是目前福建廣電最佳的應用方案。MS-OTN網融合OTN， TDM和分組（PKT）3個平面的技術，使L0/L1/L2協同工作，靈活適應各種業務，滿足任意速率任意業務的傳輸需求。集成了L0+L1+L2技術，通過一個設備同時支持PKT，ODU，VC和波長交叉，提供大且靈活的光管道，提供精確的同步，并提供簡單高效的端到端運維保障，比傳統網絡提供更好的運行維護，可完全滿足帶寬、品質與成本方面的綜合要求。

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