張兩枝

摘要：文章研究了 MS-OTN網(wǎng)在福建廣電中的應(yīng)用，在傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)持續(xù)存在的今天，新業(yè)務(wù)不斷涌現(xiàn)且需要更多的帶寬。因?yàn)橐獋鬏敹喾N業(yè)務(wù)，不得不引入多種設(shè)備，大量的設(shè)備堆疊不僅浪費(fèi)機(jī)房空間和能耗，也使得網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維變得舉步維艱，導(dǎo)致運(yùn)維成本上升。MS-OTN能夠通過剛?cè)岵?jì)的管道技術(shù)實(shí)現(xiàn)線路帶寬靈活調(diào)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(yè)務(wù)需要不同類型的設(shè)備承載的設(shè)備堆疊和運(yùn)維難題。

關(guān)鍵詞：MS-OTN；多業(yè)務(wù)；自由調(diào)度；應(yīng)用方案

經(jīng)過近幾年的發(fā)展，福建廣電網(wǎng)絡(luò)已有一定的規(guī)模。隨著福建廣電在網(wǎng)數(shù)字用戶數(shù)、有線寬帶業(yè)務(wù)、高清互動(dòng)點(diǎn)播等業(yè)務(wù)爆發(fā)式增長(zhǎng)，視頻業(yè)務(wù)發(fā)展進(jìn)入高清、OTT、4K時(shí)代、寬帶網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入泛在和超寬時(shí)代、用戶業(yè)務(wù)需求由單一業(yè)務(wù)發(fā)展為視頻、話音、超高速數(shù)據(jù)、移動(dòng)的綜合業(yè)務(wù)需求。在互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)和有線電視網(wǎng)絡(luò)的三網(wǎng)融合成為全球的趨勢(shì)，廣電網(wǎng)絡(luò)同電信運(yùn)營(yíng)商一樣也面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。為應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，福建廣電應(yīng)著力提升軟硬兩方面的實(shí)力。“硬實(shí)力”的核心是廣電必須建設(shè)一張滿足增值業(yè)務(wù)發(fā)展，具有競(jìng)爭(zhēng)力的多業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)（Multi-service Optical Transport Network， MS-OTN）。

傳統(tǒng)的廣電城域網(wǎng)絡(luò)建設(shè)思路是使用裸光纖搭建寬帶IP城域網(wǎng)，提供以IP為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如超大容量高清電視節(jié)目，VOD視頻，IP-VPN，電子商務(wù)，桌面視頻會(huì)議，遠(yuǎn)程教育等。隨著業(yè)務(wù)帶寬的逐步升級(jí)，城域網(wǎng)絡(luò)使用的IP 口帶寬總和已經(jīng)達(dá)到百G級(jí)別，光纖資源的耗盡導(dǎo)致城域網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能支持以擴(kuò)充端口的方式提高系統(tǒng)帶寬。另外，廣電網(wǎng)絡(luò)在城域存有大量專線業(yè)務(wù)，承載政企客戶業(yè)務(wù)，這種專線業(yè)務(wù)對(duì)帶寬以及線路質(zhì)量都有較高要求，這些業(yè)務(wù)需求都導(dǎo)致單純使用裸光纖連接IP設(shè)備的方式已經(jīng)不能滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，同時(shí)福建廣電各地市縣接入網(wǎng)已經(jīng)開始使用OTN技術(shù)在市內(nèi)建設(shè)一張MS-OTN來承載IP網(wǎng)絡(luò)，以節(jié)省光纖資源和提高系統(tǒng)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(biāo)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(jiǎn)單來說，就是MS-OTN有四大特點(diǎn)：（1）多業(yè)務(wù)接入。能夠接入任意速率的任意業(yè)務(wù)（SDH，SONET，PDH，ETH，F(xiàn)C，SDI，PON，SAN，CPRI…）。（2）統(tǒng)一交叉。融合L0+L1+L2技術(shù)，可提供基于λ，PKT，ODU和VC的統(tǒng)一交叉調(diào)度。（3）統(tǒng)一傳送。各種業(yè)務(wù)可以映射到最匹配的管道中，任意匯聚到大容量的波長(zhǎng)中統(tǒng)一傳送。（4）統(tǒng)一維護(hù)。統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，對(duì)LO，L1，L2實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的可視化運(yùn)維。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

MS-OTN的系統(tǒng)架構(gòu)就其交叉可以分為電層交叉和光層交叉兩個(gè)部分。光傳送平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，其中，L0層為光層，L1和L2為電層。

電層交叉調(diào)度能夠處理PKT，ODU和VC平面任意顆粒的業(yè)務(wù)，支持L1電層調(diào)度，調(diào)度的顆粒有ODU2，ODU1，ODUO， VC-4， VC-3， VC-12。支持L2電層調(diào)度，支持基于VLAN， Stack VLAN的以太網(wǎng)私有專線（Ethernet PrivateLine，EPL）、以太網(wǎng)虛擬專線（Ethernet Virtual PrivateLine，EVPL）業(yè)務(wù)、以太網(wǎng)專用局域網(wǎng)（Ethernet PrivateLocal Area Network，EPLAN）和以太網(wǎng)虛擬專用局域網(wǎng)（Ethernet Virtual Private Local Area Network， EVPL AN）業(yè)務(wù)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(yè)務(wù)無阻礙自由調(diào)度。

光層調(diào)度技術(shù)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)調(diào)度包括靜態(tài)光分插復(fù)用（Fixed Optical Add/Drop Multiplexer， FOADM）和動(dòng)態(tài)光分插復(fù)用（Reconfigurable Optical Add/DropMultiplexer， ROADM），ROADM由波長(zhǎng)選擇開關(guān)（Wavelength Selective Switching，WSS）組成，支持調(diào)度的波長(zhǎng)數(shù)量最多可達(dá)80波，可以實(shí)現(xiàn)東南西北4個(gè)維度任意波長(zhǎng)的穿通與本地上下波。

1.3 業(yè)務(wù)處理

MS-OTN網(wǎng)對(duì)多業(yè)務(wù)的處理非常靈活，可以根據(jù)業(yè)務(wù)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(jìn)行傳送，如圖2所示。

2 MS-OTN網(wǎng)的應(yīng)用

為了有效解決福建廣電網(wǎng)絡(luò)中大顆粒業(yè)務(wù)流，任意速率業(yè)務(wù)，光纖資源不足，業(yè)務(wù)的自由調(diào)度，以及運(yùn)維成本。福建廣電2014年進(jìn)行MS-OTN網(wǎng)3層結(jié)構(gòu)規(guī)劃設(shè)計(jì)（省干一城域網(wǎng)一接入網(wǎng)），其中省干以九地市為ROADM站點(diǎn)“目”字形組成網(wǎng)結(jié)構(gòu)，單波速率為100 Gb/s，承載著地市之間大顆粒業(yè)務(wù)流。城域網(wǎng)以各縣組網(wǎng)，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(wǎng)以各鎮(zhèn)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，單波速率為10 Gb/s，融合了多種類型與多速率的專線業(yè)務(wù)在OTN網(wǎng)上的傳送。

2.1 MS-OTN骨干網(wǎng)中承載大顆粒業(yè)務(wù)流

隨著互動(dòng)視頻點(diǎn)播的快速增長(zhǎng)，福建廣電骨干網(wǎng)承載業(yè)務(wù)量增多，帶寬的擴(kuò)容壓力日益顯現(xiàn)。通過應(yīng)用MS-OTN將大顆粒帶寬的流量直接通過光層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行承載，不再經(jīng)過核心路由器逐跳進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，IP和OTN協(xié)同骨干承載網(wǎng)解決方案通過bypass方式將大流量的業(yè)務(wù)通過相對(duì)便宜的傳送層傳輸，從而降低運(yùn)營(yíng)商的投資成本和運(yùn)維成本。

IP和OTN協(xié)同發(fā)展趨勢(shì)：

（1）第一階段是IP over DWDM，通過點(diǎn)到點(diǎn)波分延長(zhǎng)傳送距離，擴(kuò)大傳送帶寬。

（2）第二階段是IP over OTN，在這一階段不再是點(diǎn)到點(diǎn)波分，而是OTN成網(wǎng)，通過電交叉解決波長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的波長(zhǎng)交換。

（4）第四階段是IP與OTN協(xié)同，這一階段通過GMPLS UNI接口實(shí)現(xiàn)IP層和傳送層的互通，并進(jìn)行多層網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，從而應(yīng)對(duì)骨干網(wǎng)的擴(kuò)容問題。

IP與OTN協(xié)同解決方案包含以下3個(gè)協(xié)同。

（1）協(xié)同流量管理：在網(wǎng)絡(luò)能提供的總帶寬能力不變的情況下，將大流量業(yè)務(wù)通過LI ODUk或L2 MPLS-TP進(jìn)行bypass 分流。

（2）協(xié)同業(yè)務(wù)保護(hù)：通過保護(hù)協(xié)同增強(qiáng)了IP層和傳送層在保護(hù)上的配合，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

（3）協(xié)同網(wǎng)絡(luò)管理：通過網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（NetworkManagement System，NMS），多層網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃工具（Multi-Layer Network Planning Tool， ML-NPT）和多層路徑計(jì)算單元（Multi-Layer Path Computation Element， ML-PCE）實(shí)現(xiàn)運(yùn)維協(xié)同，提高運(yùn)維效率，降低運(yùn)營(yíng)商的OPEX。

GMPLS UNI是路由器和傳送設(shè)備的控制平面的接口，路由器通過該接口可以直接驅(qū)動(dòng)傳送設(shè)備建立通道或者刪除通道。同時(shí)，GMPLS UNI基于Overlay模型，可以保證IP層和傳送層的獨(dú)立性，易于運(yùn)維和擴(kuò)展性。

ML-PCE作為分布式控制平面集中計(jì)算的輔助單元，提供跨層路徑實(shí)時(shí)計(jì)算和規(guī)劃。

因此，可以說GMPLS UNI和ML-PCE是實(shí)現(xiàn)IP與OTN協(xié)同的基石。

2.2 MS-OTN在城域網(wǎng)中解決帶寬和光纖不足的困境

城域網(wǎng)承載著福建廣電高清電視、互動(dòng)點(diǎn)播、專線業(yè)務(wù)，面對(duì)客戶廣，帶寬資源需求大。近幾年隨著城市的發(fā)展，鋪設(shè)光纜成本出現(xiàn)量級(jí)的增長(zhǎng)，解決城域網(wǎng)的帶寬資源和光纖的不足，是福建廣電能夠提供更高的業(yè)務(wù)傳送品質(zhì)基本保障。

城域網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)明顯的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)城域?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求：（1）帶寬迅猛增長(zhǎng)，需要一臺(tái)設(shè)備能同時(shí)解決帶寬和光纖不足的問題，讓網(wǎng)絡(luò)扁平化。（2）新應(yīng)用、新業(yè)務(wù)發(fā)展迅速，需要更高品質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)來承載。

在這樣的趨勢(shì)下，在城域?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)中使用MS-OTN，它能夠帶來很多顯著價(jià)值，主要包括：（1）大容量。設(shè)備容量大，單根光纖承載容量大，不僅解決當(dāng)前帶寬和光纖不足的問題，更能滿足未來長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。（2）網(wǎng)絡(luò)扁平化。MS-OTN解決設(shè)備堆疊問題，不僅減少設(shè)備數(shù)量，節(jié)省能耗，減少機(jī)房空間占用，更是簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)層次。（3）高可靠性。網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備節(jié)點(diǎn)、光纖或業(yè)務(wù)故障，MS-OTN均能提供完善的保護(hù)方案，且滿足電信級(jí)50 ms保護(hù)倒換需求。⑷易運(yùn)維。通過可視化的運(yùn)維系統(tǒng)，從業(yè)務(wù)發(fā)放、調(diào)測(cè)、運(yùn)維、診斷多維度提供全方位的保障，提升網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)。

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

（1）通過接入點(diǎn)和匯聚點(diǎn)業(yè)務(wù)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(diǎn)通過容量小的板級(jí)交換匯聚業(yè)務(wù)，逐點(diǎn)匯聚，成本低。匯聚點(diǎn)經(jīng)過統(tǒng)一集中交換匯聚業(yè)務(wù)，設(shè)備容量大，靈活高效。

（3）通過接入點(diǎn)業(yè)務(wù)完全透明傳送，簡(jiǎn)化接入點(diǎn)設(shè)備部署和運(yùn)維。在匯聚點(diǎn)通過統(tǒng)一集中交換完成業(yè)務(wù)匯聚，提供一級(jí)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(yè)務(wù)中應(yīng)用

專線業(yè)務(wù)一直是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)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(yè)務(wù)，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(diǎn)。

在歷史上，專線網(wǎng)絡(luò)中，E1業(yè)務(wù)占據(jù)絕對(duì)主流。然而，隨著政府、企業(yè)信息化水平的不斷提升，視頻會(huì)議、云計(jì)算等新應(yīng)用的快速發(fā)展，專線網(wǎng)絡(luò)正在向FE/GE業(yè)務(wù)占主流的方向發(fā)展。形成多種不同類型、不同速率的專線業(yè)務(wù)長(zhǎng)期并存。

專線可分為P2P（點(diǎn)到點(diǎn)）、P2MP（點(diǎn)到多點(diǎn)）和MP2MP（多點(diǎn)到多點(diǎn)）3類模型。其中，P2MP和MP2MP需要具備L2交換功能才能實(shí)現(xiàn)，而MS-OTN完全具備支持L2匯聚特性能力，可以實(shí)現(xiàn)GE光信號(hào)或GE/FE電信號(hào)和10GELAN/10GE WAN光信號(hào)與ODUO， ODU1， ODU2或ODUflex電信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換。L2特性可以滿足廣電多種業(yè)務(wù)的匯聚和不同QoS要求。

MS-OTN可以根據(jù)業(yè)務(wù)的交叉平面分別基于OTN平面、PKT平面和TDM平面為各種業(yè)務(wù)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(shí)現(xiàn)統(tǒng)一傳送。

（1）基于OTN平面的專線主要將接入的業(yè)務(wù)直接封裝為ODUk的顆粒在MS-OTN網(wǎng)絡(luò)中傳送，通過ODUk交叉完成業(yè)務(wù)調(diào)度。面向大顆粒的高端專線場(chǎng)景，以O(shè)DUk硬管道為主。特別是EoC既能在接入側(cè)通過L2處理調(diào)整帶寬，又能在線路側(cè)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(wǎng)如圖3所示。

（2）基于PKT平面的專線主要對(duì)接入的業(yè)務(wù)進(jìn)行L2交換，之后經(jīng)PWE3封裝后進(jìn)入MPLS Tunnel，通過PKT交叉完成業(yè)務(wù)調(diào)度。具備靈活調(diào)度、帶寬任意可調(diào)的靈活專線場(chǎng)景，以E2E MPLS-TP專線為主。以MP2MP專線以太網(wǎng)業(yè)務(wù)如圖4所示。

（3）基于TDM平面的專線主要面向傳統(tǒng)的TDM專線，以E1/STM-N管道為主。將接入的業(yè)務(wù)直接封裝為VC的顆粒，通過VC交叉完成業(yè)務(wù)調(diào)度。如圖5所示。

通過MS-OTN在多種類型與多速率的專線業(yè)務(wù)中應(yīng)用方案，完全可以支持100 M?100 G全業(yè)務(wù)靈活接入，通過網(wǎng)管系統(tǒng)遠(yuǎn)程操作，可以實(shí)現(xiàn)同一硬件同時(shí)支持多種業(yè)務(wù)接入。如支路單板，同時(shí)支持100 M?4.25 G任意速率業(yè)務(wù)接入。通過支線路分離架構(gòu)和Tbit OTN交叉，可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度，當(dāng)系統(tǒng)升級(jí)時(shí)，只需升級(jí)線路單板而無需更換業(yè)務(wù)接口，做到帶寬的平滑升級(jí)。支持全規(guī)格的OTN交叉顆粒（包括ODU0，1，2，3，4，2e，3e，flex）調(diào)度，可以有效提高線路波道利用率，實(shí)現(xiàn)線路達(dá)到100%利用率。

3 結(jié)語

通過以上MS-OTN網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的分析，鑒于福建廣電現(xiàn)網(wǎng)狀況，MS-OTN網(wǎng)是目前福建廣電最佳的應(yīng)用方案。MS-OTN網(wǎng)融合OTN， TDM和分組（PKT）3個(gè)平面的技術(shù)，使L0/L1/L2協(xié)同工作，靈活適應(yīng)各種業(yè)務(wù)，滿足任意速率任意業(yè)務(wù)的傳輸需求。集成了L0+L1+L2技術(shù)，通過一個(gè)設(shè)備同時(shí)支持PKT，ODU，VC和波長(zhǎng)交叉，提供大且靈活的光管道，提供精確的同步，并提供簡(jiǎn)單高效的端到端運(yùn)維保障，比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)提供更好的運(yùn)行維護(hù)，可完全滿足帶寬、品質(zhì)與成本方面的綜合要求。

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