文/中國(guó)信息通信研究院 技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所 張海懿 趙文玉 湯瑞 徐云斌
1、引言
隨著全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展，政府、金融、電力等領(lǐng)域?qū)Ω咂焚|(zhì)傳輸專線的需求不斷增加，帶動(dòng)光傳送網(wǎng)（OTN）持續(xù)向城域邊緣下沉和行業(yè)末端節(jié)點(diǎn)規(guī)模部署。鑒于傳統(tǒng)OTN技術(shù)帶寬管道顆粒度偏大（最小帶寬容器粒度為1.25Gb/s量級(jí)的ODU0），在承載GE以下速率業(yè)務(wù)時(shí)存在帶寬利用率低、調(diào)度靈活性差等問題，同時(shí)同步數(shù)字體系（SDH）技術(shù)也已步入更新?lián)Q代期，亟須業(yè)界提供一種帶寬粒度更小、更靈活的新技術(shù)來(lái)滿足高品質(zhì)專線等業(yè)務(wù)承載需求。細(xì)粒度光傳送網(wǎng)（fgOTN）技術(shù)按需而生，其延續(xù)傳統(tǒng)SDH技術(shù)所具備的小顆粒、硬隔離、高可靠和確定性時(shí)延等特點(diǎn)，同步支持原有OTN技術(shù)的大帶寬擴(kuò)展能力，成為當(dāng)前OTN技術(shù)重要發(fā)展方向之一和業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。
2、小顆粒技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)先行，引領(lǐng)OTN創(chuàng)新發(fā)展
針對(duì)小顆粒業(yè)務(wù)高品質(zhì)承載需求和傳統(tǒng)OTN技術(shù)存在的不足等，我國(guó)產(chǎn)業(yè)界近年來(lái)持續(xù)推動(dòng)OTN小顆粒技術(shù)體系研究及標(biāo)準(zhǔn)研制工作，力求按需推出低成本、低時(shí)延、低功耗的小顆粒業(yè)務(wù)承載方案，進(jìn)一步降低設(shè)備復(fù)雜度和簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維。截止到目前，fgOTN 技術(shù)方案已基本成形，并已完成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的初步研制，未來(lái)將進(jìn)一步加速引領(lǐng)OTN技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。
fgOTN作為OTN的重要演進(jìn)方向之一，其國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作主要由國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門第15研究組（ITU-T SG15）負(fù)責(zé)。我國(guó)從2018年左右率先開始推動(dòng)OTN小顆粒的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商和科研機(jī)構(gòu)等單位專家積極貢獻(xiàn)，圍繞應(yīng)用需求、幀結(jié)構(gòu)、映射適配等關(guān)鍵技術(shù)方案等提交了大量文稿并進(jìn)行了深入討論，加速引導(dǎo)OTN小顆粒標(biāo)準(zhǔn)研究和技術(shù)發(fā)展。2023年4月，ITU-T SG15全會(huì)同意對(duì)最初確定的小顆粒標(biāo)準(zhǔn)研究范圍進(jìn)行更新，并正式立項(xiàng)G.fgOTN，明確E1/VC-n等恒定比特速率業(yè)務(wù)（CBR業(yè)務(wù)）使用fgOTN承載，并在2023年年底的全會(huì)上正式通過了第一批fgOTN核心標(biāo)準(zhǔn)，包括細(xì)粒度OTN總體（G.709.20）、光傳送網(wǎng)接口修正3（G.709 Amd3）、光傳送網(wǎng)架構(gòu)（G.872 Annex A）等，以及在2024年7月全會(huì)上通過了線性保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)G.808.4等，同時(shí)在G.709、G.709.20、G.798（設(shè)備功能塊特性）、G.874(管控需求及功能)、G.875(管控信息模型)等標(biāo)準(zhǔn)中針對(duì)fgOTN應(yīng)用需求進(jìn)一步推進(jìn)優(yōu)化或完善工作。
在國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，OTN技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作由中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)會(huì)協(xié)會(huì)（CCSA）的傳送網(wǎng)與接入網(wǎng)技術(shù)委員會(huì)（TC6） WG1主要負(fù)責(zé)。CCSA目前除已完成《光業(yè)務(wù)單元（OSU）技術(shù)要求》、《基于光業(yè)務(wù)單元(OSU)的光傳送網(wǎng)(OTN)設(shè)備技術(shù)要求》、《基于光業(yè)務(wù)單元(OSU)的光傳送網(wǎng)(OTN)設(shè)備測(cè)試方法》等光業(yè)務(wù)單元（OSU）的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系制定之外（OSU是OTN小顆粒標(biāo)準(zhǔn)的另外一種制式），CCSA和ITU-T亦在同步推動(dòng)構(gòu)建fgOTN標(biāo)準(zhǔn)體系。2023年CCSA正式啟動(dòng)研制的《細(xì)粒度光傳送網(wǎng)（fgOTN）技術(shù)要求》、《基于光業(yè)務(wù)單元（OSU）和細(xì)粒度OTN（fgOTN）的光傳送網(wǎng)（OTN）管控技術(shù)要求》，目前正在或已完成報(bào)批稿公示。另外，2024年CCSA新增立項(xiàng)《細(xì)粒度光傳送網(wǎng)（fgOTN）設(shè)備技術(shù)要求》、《細(xì)粒度光傳送網(wǎng)（fgOTN）設(shè)備測(cè)試方法》等，fgOTN的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系正在不斷加速完善。
3、fgOTN技術(shù)特征明顯，助力高品質(zhì)業(yè)務(wù)發(fā)展
在傳統(tǒng)OTN技術(shù)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，fgOTN重點(diǎn)擴(kuò)展了小顆粒業(yè)務(wù)的承載能力。在定義面向小顆粒業(yè)務(wù)的細(xì)粒度靈活光數(shù)據(jù)單元（fgODUflex）容器的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步規(guī)范了業(yè)務(wù)適配、開銷管理監(jiān)控、交叉調(diào)度、映射復(fù)用、無(wú)損帶寬調(diào)整、子網(wǎng)連接保護(hù)等完整的層網(wǎng)絡(luò)功能， fgOTN關(guān)鍵技術(shù)特征明顯，有望助力小顆粒高品質(zhì)業(yè)務(wù)演進(jìn)發(fā)展。
（1）支持面向小顆粒業(yè)務(wù)的靈活容器
基于4行×3824字節(jié)列幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和10.4Mbps時(shí)隙粒度的靈活容器是fgOTN的技術(shù)核心之一。首先，fgOTN幀結(jié)構(gòu)延續(xù)OTN基礎(chǔ)幀結(jié)構(gòu)并支持豐富的字節(jié)開銷。fgOTN繼承了ODUk大部分開銷，包括通道監(jiān)視（PM）、串聯(lián)連接監(jiān)視（TCM）、路徑蹤跡標(biāo)識(shí)（TTI）、映射調(diào)整開銷、分組業(yè)務(wù)映射定幀開銷、凈荷類型（PT）等，同時(shí)保留了傳統(tǒng)OTN豐富的操作維護(hù)管理（OAM）優(yōu)勢(shì)。其次，fgOTN低速業(yè)務(wù)適配能力強(qiáng)，兼具較高傳輸效率。fgOTN采用最小為10.4Mbps的靈活時(shí)隙，OPU服務(wù)層劃分固定的細(xì)粒度支路時(shí)隙，如每個(gè)OPU0劃分為119個(gè)10.4Mbps支路時(shí)隙，單個(gè)ODU0理論可支持119條硬管道業(yè)務(wù)連接數(shù)，能夠提供10Mbps到1Gbps量級(jí)業(yè)務(wù)的靈活高效承載。第三，fgOTN具備良好的低時(shí)延特性。基于fgODUflex靈活容器的端到端統(tǒng)一調(diào)度，不僅支持時(shí)隙硬隔離功能使多業(yè)務(wù)承載更安全，同時(shí)也保證了更低的時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)。另外，相較于傳統(tǒng)小顆粒業(yè)務(wù)承載多至6級(jí)的映射復(fù)用路徑，EofgOTN簡(jiǎn)化到只需3級(jí)映射路徑（如：客戶業(yè)務(wù)-fgODUflex-ODU2-OTU2），進(jìn)一步降低了設(shè)備業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)接時(shí)延。
（2）優(yōu)化的業(yè)務(wù)映射與復(fù)用方案
fgOTN在業(yè)務(wù)映射、復(fù)用、恒定比特速率業(yè)務(wù)（CBR）時(shí)鐘機(jī)制等方面在繼承ODUk原有技術(shù)體系的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。在映射方面，分組業(yè)務(wù)采用空閑映射規(guī)程（IMP）映射，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流采用64B/66B編碼，保持了編碼的低延遲和低處理復(fù)雜度。CBR業(yè)務(wù)統(tǒng)一采用通用映射規(guī)程（GMP）映射，并支持E1/VC/STM-N等多種業(yè)務(wù)類型。在復(fù)用方面，fgOTN統(tǒng)一采用16字節(jié)固定映射粒度，簡(jiǎn)化了fgODUflex到服務(wù)層OPU異步映射，進(jìn)一步支持低時(shí)延、低緩存資源、低映射開銷等。在恒定比特速率業(yè)務(wù)（CBR）時(shí)鐘機(jī)制方面，為了使fgODUflex承載的CBR客戶側(cè)的再生時(shí)鐘滿足CBR業(yè)務(wù)抖動(dòng)和漂移需求，利用fgODUflex開銷提供了一個(gè)對(duì)相鄰fgODUflex處理節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)時(shí)鐘偏移進(jìn)行累加的方案。
（3）簡(jiǎn)化的無(wú)損帶寬調(diào)整機(jī)制
針對(duì)傳統(tǒng)OTN無(wú)損帶寬調(diào)整方案協(xié)議復(fù)雜、調(diào)整時(shí)間偏長(zhǎng)等問題，面向fgOTN應(yīng)用場(chǎng)景，業(yè)界推動(dòng)開發(fā)了一種簡(jiǎn)化的無(wú)損帶寬調(diào)整機(jī)制，也即簡(jiǎn)化了鏈路連接調(diào)整握手協(xié)議，從源到宿端到端握手確定時(shí)隙，通過帶寬調(diào)整開銷快速實(shí)現(xiàn)速率調(diào)整，調(diào)整時(shí)間降至數(shù)百ms量級(jí)。另外，帶寬無(wú)損調(diào)整也支持無(wú)統(tǒng)一網(wǎng)管的應(yīng)用場(chǎng)景，調(diào)整由源節(jié)點(diǎn)發(fā)起，調(diào)整過程可不需要網(wǎng)管參與，通過端到端確認(rèn)機(jī)制保障了調(diào)整的可靠性。
（4）支持業(yè)務(wù)感知的管控功能
面向小顆粒業(yè)務(wù)靈活承載需求，fgOTN通過集中管控架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多域OTN網(wǎng)絡(luò)中的fgOTN資源拓?fù)涫占�、路徑�?jì)算、連接控制、保護(hù)恢復(fù)、告警性能等功能。特別地，面向入云/入算專線、政企用戶等，可通過集中式管控+分布式協(xié)議增強(qiáng)業(yè)務(wù)感知能力，靈活動(dòng)態(tài)配置網(wǎng)絡(luò)資源，即業(yè)務(wù)感知收集客戶側(cè)連接的物理地址，形成業(yè)務(wù)映射轉(zhuǎn)發(fā)表并下發(fā)設(shè)備，設(shè)備識(shí)別客戶業(yè)務(wù)報(bào)文頭L2+L3信息，基于業(yè)務(wù)映射轉(zhuǎn)發(fā)表對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，進(jìn)一步增強(qiáng)業(yè)務(wù)配置的靈活性等。
4、產(chǎn)業(yè)各方積極推動(dòng)，有望逐步進(jìn)入應(yīng)用推廣期
隨著fgOTN技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，我國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商與電力、交通等行業(yè)單位正在積極推動(dòng)相應(yīng)設(shè)備研發(fā)和應(yīng)用試點(diǎn)驗(yàn)證，加速推動(dòng)fgOTN產(chǎn)業(yè)發(fā)展成熟。
在設(shè)備研制方面，華為、中興、烽火等國(guó)內(nèi)主要設(shè)備廠商均已推出fgOTN產(chǎn)品，其他廠商也在積極跟進(jìn)研制相關(guān)產(chǎn)品，預(yù)計(jì)在2025年陸續(xù)推出，同時(shí)奧普維爾等國(guó)內(nèi)儀表廠商也在開發(fā)fgOTN相關(guān)測(cè)試儀表。在試驗(yàn)驗(yàn)證方面，中國(guó)移動(dòng)已率先在2023年到2024年期間進(jìn)行了多輪fgOTN測(cè)試驗(yàn)證，預(yù)計(jì)在2025年將開啟首輪集采。在行業(yè)網(wǎng)方面，2024年國(guó)家電網(wǎng)山西、遼寧、山東、江西、新疆、江蘇等多個(gè)省公司開展了fgOTN隔離性、時(shí)延、抖動(dòng)等特性驗(yàn)證，持續(xù)探索在電力通信應(yīng)用的可行性及適用場(chǎng)景。
從fgOTN商用部署情況方面來(lái)看，在應(yīng)用需求、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)化能力及測(cè)試驗(yàn)證等多維驅(qū)動(dòng)和業(yè)界聚力推動(dòng)下，后續(xù)有望進(jìn)入應(yīng)用推廣期，并將依據(jù)場(chǎng)景需求選擇差異化部署方案。對(duì)于現(xiàn)網(wǎng)升級(jí)改造場(chǎng)景，fgOTN設(shè)備兼容性允許在混合組網(wǎng)場(chǎng)景下對(duì)接存量SDH設(shè)備，逐步改造升級(jí)現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，既可最大限度保護(hù)現(xiàn)有投資，也支持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)；對(duì)于部分節(jié)點(diǎn)設(shè)備資源緊張，部分老舊SDH設(shè)備面臨退網(wǎng)的場(chǎng)景，可通過fgOTN網(wǎng)絡(luò)與SDH核心/匯聚設(shè)備的對(duì)接，利用現(xiàn)有SDH網(wǎng)絡(luò)存量資源，快速形成OTN網(wǎng)絡(luò)的廣泛業(yè)務(wù)接入能力，并逐步實(shí)現(xiàn)SDH設(shè)備退網(wǎng)遷轉(zhuǎn)需求。對(duì)于新建網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，由于承載業(yè)務(wù)以新增為主，則可考慮直接采用OTN+fgOTN技術(shù)，端到端OTN網(wǎng)絡(luò)管理運(yùn)維相對(duì)簡(jiǎn)單，有利于降低建網(wǎng)成本，并減少維護(hù)工作量和復(fù)雜度。另外，在具體的設(shè)備實(shí)現(xiàn)上fgOTN也存在多種方案，如對(duì)于新建網(wǎng)絡(luò)或新建站點(diǎn)場(chǎng)景，可在設(shè)備上直接部署fgOTN線路板卡支持小顆粒業(yè)務(wù)承載，上下業(yè)務(wù)的站點(diǎn)按需部署支路板卡。對(duì)于存量網(wǎng)絡(luò)，如果業(yè)務(wù)量大且對(duì)時(shí)延要求高，也可以在現(xiàn)有站點(diǎn)擴(kuò)容線路板卡以支持fgOTN功能；或者為利舊線路板卡，在現(xiàn)有設(shè)備上部署fgODUflex橋接板以支持fgOTN功能，按需部署支路板卡，在降低fgOTN部署成本和復(fù)雜度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)快速部署。
5、總結(jié)與展望
隨著算力和AI等新型應(yīng)用發(fā)展驅(qū)動(dòng)，千行百業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)一步加速，面向政府、金融、電力等領(lǐng)域的小粒度硬管道傳輸專線需求持續(xù)旺盛。面對(duì)傳統(tǒng)OTN技術(shù)帶寬粒度偏大、SDH技術(shù)已進(jìn)入更新?lián)Q代期等問題和小顆粒品質(zhì)業(yè)務(wù)承載迫切需求，fgOTN應(yīng)運(yùn)而生并成為OTN發(fā)展的關(guān)鍵熱點(diǎn)技術(shù)之一，同步提供了面向小顆粒業(yè)務(wù)的時(shí)隙硬隔離、高可靠性、確定性低時(shí)延和高效率端到端承載等特性。目前fgOTN國(guó)際與國(guó)內(nèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定已基本成形，并在增強(qiáng)靈活帶寬調(diào)整、智能管控協(xié)議、多域保護(hù)互通等方面加緊推動(dòng)完善，相應(yīng)設(shè)備及測(cè)試儀表研制、應(yīng)用試點(diǎn)驗(yàn)證等工作有序開展，后續(xù)有望逐步進(jìn)入應(yīng)用推廣階段。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年，在我國(guó)業(yè)界聚力協(xié)同推動(dòng)下，fgOTN技術(shù)將逐步完善并啟動(dòng)規(guī)模應(yīng)用，靈活承載多粒度高品質(zhì)業(yè)務(wù)，有力支撐算力+AI時(shí)代我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)加快發(fā)展。 
