OSU關(guān)鍵技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)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(jī)制等技術(shù)優(yōu)勢，是業(yè)界廣泛采用的承載技術(shù)，大規(guī)模部署于骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)，為1Gbps以上速率的客戶業(yè)務(wù)提供優(yōu)質(zhì)的管道。

  伴隨信息化和云化的發(fā)展，專線和視頻業(yè)務(wù)承載需求越來越旺盛。這些客戶業(yè)務(wù)的特點(diǎn)是帶寬小、數(shù)量多，要求簡單快捷的帶寬靈活調(diào)整，傳統(tǒng)OTN技術(shù)已經(jīng)無法為此類業(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(yīng)運(yùn)而生。OSU在保留傳統(tǒng)OTN硬管道、豐富OAM等優(yōu)勢的前提下，提供更細(xì)的時隙顆粒度、更簡潔的帶寬無損調(diào)整機(jī)制，支持2M~100Gbps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。

  應(yīng)用場景和功能

  基于OSU的OTN設(shè)備是傳統(tǒng)OTN設(shè)備的優(yōu)化和擴(kuò)展，通過引入OSU技術(shù)，可提供低成本、低時延、低功耗的以城域應(yīng)用為主的綜合業(yè)務(wù)承載方案。基于OSU的OTN設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的部署如圖1所示。

圖1 基于OSU的OTN設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的位置

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

  -支持CBR(固定比特速率)業(yè)務(wù)時鐘透傳功能;

  -支持多路OSU復(fù)用到ODU功能;

  -支持基于OSU的PM/TCM監(jiān)控功能，以及AIS/OCI/LCK維護(hù)信號下插功能;

  -支持基于OSU的時延測量功能;

  -支持基于OSU的子網(wǎng)鏈接保護(hù)倒換;

  -支持OSU帶寬無損調(diào)整功能。

  OSU關(guān)鍵技術(shù)

  OSU是針對傳統(tǒng)OTN技術(shù)的技術(shù)短板做出的技術(shù)改進(jìn)，改變了傳統(tǒng)OTN采用時隙劃分幀結(jié)構(gòu)的特性，采用更加靈活的凈荷塊劃分方式，可以實現(xiàn)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(shù)量;簡化的帶寬無損調(diào)整機(jī)制能夠很好地滿足客戶業(yè)務(wù)帶寬靈活可變的需求。

  基于PB的幀結(jié)構(gòu)劃分方式

  傳統(tǒng)OTN采用時隙的方式進(jìn)行幀結(jié)構(gòu)的劃分，最大支持80個時隙，最小的時隙顆粒度為1.25Gbps，這就意味著ODU的最大業(yè)務(wù)接入數(shù)量為80，高效承載的客戶業(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(shù)量的PB(Payload Block，凈荷塊)，一個OSU占用一個或多個PB。為了快速識別出PB中承載的客戶業(yè)務(wù)類型，每個PB中包含了一個TPN(Tributary Port Number，支路端口號)，TPN的目的是用來指示該P(yáng)B中所承載的OSU連接。

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

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

  采用PB劃分ODU幀結(jié)構(gòu)的另一個優(yōu)勢是可以簡化硬件實現(xiàn)，從兩個方面體現(xiàn)：首先，簡化了OSU定幀操作，根據(jù)ODU開銷中的PB邊界指示信息就可以很容易地鎖定PB邊界，無需像傳統(tǒng)OTN那樣采用比特滑動的方式來尋找?guī)^;第二，簡化了交叉的實現(xiàn)，每個PB長度為192byte，兼容目前主流交叉芯片的交叉信元長度，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，無需執(zhí)行ODU交叉所需的切包和重組的過程。

  分組業(yè)務(wù)映射到OSU

  專線市場中，占比最高的客戶業(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)以及滿足分組業(yè)務(wù)的傳送需求，采用了如下的實現(xiàn)方式：

  將分組業(yè)務(wù)恢復(fù)到MAC(Media Access Control，媒體訪問控制)幀，然后按照以太網(wǎng)的規(guī)則進(jìn)行編碼和轉(zhuǎn)碼操作，可以通過Idle的插入實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)碼，降低處理時延，最后將轉(zhuǎn)碼后的數(shù)據(jù)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(zhuǎn)碼后的數(shù)據(jù)流中的標(biāo)記比特承載到OSU開銷中使用CRC進(jìn)行保護(hù)，并對控制信息和控制塊類型進(jìn)行二次轉(zhuǎn)碼使得最小漢明距離增大到2。

  相比傳統(tǒng)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現(xiàn)上得到了極大的簡化，而且在映射過程中無需緩存過多的MAC數(shù)據(jù)，使得整個映射的時延也得到了降低。

  帶寬無損調(diào)整機(jī)制

  由于OSU采用隨路攜帶TPN的方式，基于OSU的無損帶寬調(diào)整機(jī)制將極大簡化。源端調(diào)整PB數(shù)量后，宿端可以自動跟隨適配源端調(diào)整，無需整體鏈路調(diào)整操作嚴(yán)格同步，簡化調(diào)整流程，更方便帶寬調(diào)整的實現(xiàn)。可以在源端單點(diǎn)下發(fā)調(diào)整命令，完成整體鏈路的調(diào)整流程，無需逐點(diǎn)下發(fā)。OSU本身做為全新技術(shù)，從一開始就考慮無損調(diào)整的需求，也不會存在兼容的問題，不處理OSU的節(jié)點(diǎn)可以在服務(wù)層的ODU整體透傳。

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

  帶寬調(diào)整包括帶寬增加、帶寬減少，帶寬回退等三種操作，分別對應(yīng)增加帶寬、減少帶寬以及出現(xiàn)問題后恢復(fù)原始狀態(tài)的操作。

  標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

  國內(nèi)方面，中國通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(CCSA)TC6(傳送網(wǎng)與接入網(wǎng))的WG1(傳送網(wǎng))負(fù)責(zé)OSU標(biāo)準(zhǔn)的制定，在2019年12月的CCSA會議上，完成了《基于光業(yè)務(wù)單元( OSU) 的光傳送網(wǎng)( O T N ) 設(shè)備技術(shù)要求》和《光業(yè)務(wù)單元(OSU)技術(shù)要求》兩個行標(biāo)的立項，并在2020年11月的TC6 WG1第79次工作組會議完成了《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》征求意見稿的討論。

  在經(jīng)過將近1年的多方技術(shù)討論，中國電信在2020年8月實現(xiàn)OSU技術(shù)方案的收斂，完成企標(biāo)《中國電信面向城域優(yōu)化的光傳送網(wǎng)(M-OTN)設(shè)備技術(shù)要求》的標(biāo)準(zhǔn)化過程;中國移動也啟動了《下一代光傳送網(wǎng)(NG OTN)設(shè)備技術(shù)規(guī)范》企標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，正在召集多廠商進(jìn)行技術(shù)方案的討論。

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

  OSU技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程正在逐步推進(jìn)，相關(guān)運(yùn)營商也已經(jīng)制定了測試和設(shè)備集采計劃。OSU技術(shù)具備的安全隔離、靈活顆粒、泛在連接、超低時延以及極簡調(diào)整等技術(shù)優(yōu)勢，能夠滿足不同客戶的差異化需求，將會在政企專線承載市場上扮演重要的角色。

  作者：中興通訊 張源斌