MS—OTN网在福建厂电中的应用

张两枝

摘要：文章研究了 MS-OTN网在福建广电中的应用，在传统的TDM业务持续存在的今天，新业务不断涌现且需要更多的带宽。因为要传输多种业务，不得不引入多种设备，大量的设备堆叠不仅浪费机房空间和能耗，也使得网络运维变得举步维艰，导致运维成本上升。MS-OTN能够通过刚柔并济的管道技术实现线路带宽灵活调整，高效地承载任意颗粒的专线。这就有效解决了不同类型的任意速率业务需要不同类型的设备承载的设备堆叠和运维难题。

关键词：MS-OTN；多业务；自由调度；应用方案

经过近几年的发展，福建广电网络已有一定的规模。随着福建广电在网数字用户数、有线宽带业务、高清互动点播等业务爆发式增长，视频业务发展进入高清、OTT、4K时代、宽带网络进入泛在和超宽时代、用户业务需求由单一业务发展为视频、话音、超高速数据、移动的综合业务需求。在互联网、通信网和有线电视网络的三网融合成为全球的趋势，广电网络同电信运营商一样也面临着前所未有的挑战。为应对挑战，福建广电应着力提升软硬两方面的实力。“硬实力”的核心是广电必须建设一张满足增值业务发展，具有竞争力的多业务承载网络（Multi-service Optical Transport Network， MS-OTN）。

传统的广电城域网络建设思路是使用裸光纤搭建宽带IP城域网，提供以IP为基础的数据业务，如超大容量高清电视节目，VOD视频，IP-VPN，电子商务，桌面视频会议，远程教育等。随着业务带宽的逐步升级，城域网络使用的IP 口带宽总和已经达到百G级别，光纤资源的耗尽导致城域网络已经不能支持以扩充端口的方式提高系統带宽。另外，广电网络在城域存有大量专线业务，承载政企客户业务，这种专线业务对带宽以及线路质量都有较高要求，这些业务需求都导致单纯使用裸光纤连接IP设备的方式已经不能满足业务发展的需要，同时福建广电各地市县接入网已经开始使用OTN技术在市内建设一张MS-OTN来承载IP网络，以节省光纤资源和提高系统可靠性。

1 MS-OTN 概述

1.1 定义

MS-OTN是继NGWDM之后的新一代OTN，其标志性能力是支持MPLS-TP。换句话说，只有支持MPLS-TP和分组（PKT）交换的OTN才能称之为MS-OTN。

简单来说，就是MS-OTN有四大特点：（1）多业务接入。能够接入任意速率的任意业务（SDH，SONET，PDH，ETH，FC，SDI，PON，SAN，CPRI…）。（2）统一交叉。融合L0+L1+L2技术，可提供基于λ，PKT，ODU和VC的统一交叉调度。（3）统一传送。各种业务可以映射到最匹配的管道中，任意汇聚到大容量的波长中统一传送。（4）统一维护。统一的网络管理系统，对LO，L1，L2实现统一的可视化运维。

1.2 系统架构

MS-OTN的系统架构就其交叉可以分为电层交叉和光层交叉两个部分。光传送平台系统架构如图1所示，其中，L0层为光层，L1和L2为电层。

电层交叉调度能够处理PKT，ODU和VC平面任意颗粒的业务，支持L1电层调度，调度的颗粒有ODU2，ODU1，ODUO， VC-4， VC-3， VC-12。支持L2电层调度，支持基于VLAN， Stack VLAN的以太网私有专线（Ethernet PrivateLine，EPL）、以太网虚拟专线（Ethernet Virtual PrivateLine，EVPL）业务、以太网专用局域网（Ethernet PrivateLocal Area Network，EPLAN）和以太网虚拟专用局域网（Ethernet Virtual Private Local Area Network， EVPL AN）业务的交换，这也就要求MS-OTN必须具备足够大的交叉容量，以保障海量业务无阻碍自由调度。

光层调度技术实现波长的动态调度包括静态光分插复用（Fixed Optical Add/Drop Multiplexer， FOADM）和动态光分插复用（Reconfigurable Optical Add/DropMultiplexer， ROADM），ROADM由波长选择开关（Wavelength Selective Switching，WSS）组成，支持调度的波长数量最多可达80波，可以实现东南西北4个维度任意波长的穿通与本地上下波。

1.3 业务处理

MS-OTN网对多业务的处理非常灵活，可以根据业务的属性提供不同粒度的处理方式，最终匹配到最合适的ODUk管道中进行传送，如图2所示。

2 MS-OTN网的应用

为了有效解决福建广电网络中大颗粒业务流，任意速率业务，光纤资源不足，业务的自由调度，以及运维成本。福建广电2014年进行MS-OTN网3层结构规划设计（省干一城域网一接入网），其中省干以九地市为ROADM站点“目”字形组成网结构，单波速率为100 Gb/s，承载着地市之间大颗粒业务流。城域网以各县组网，单波速率为10 Gb/s，解决目前福建广电带宽和光纤不足。接入网以各镇组网结构，单波速率为10 Gb/s，融合了多种类型与多速率的专线业务在OTN网上的传送。

2.1 MS-OTN骨干网中承载大颗粒业务流

随着互动视频点播的快速增长，福建广电骨干网承载业务量增多，带宽的扩容压力日益显现。通过应用MS-OTN将大颗粒带宽的流量直接通过光层网络进行承载，不再经过核心路由器逐跳进行转发，IP和OTN协同骨干承载网解决方案通过bypass方式将大流量的业务通过相对便宜的传送层传输，从而降低运营商的投资成本和运维成本。

IP和OTN协同发展趋势：

（1）第一阶段是IP over DWDM，通过点到点波分延长传送距离，扩大传送带宽。

（2）第二阶段是IP over OTN，在这一阶段不再是点到点波分，而是OTN成网，通过电交叉解决波长冲突等问题。

（3）第三阶段是IP over OTN/ASON，OTN引入了GMPLS控制平面，实现动态的波长交换。

（4）第四阶段是IP与OTN协同，这一阶段通过GMPLS UNI接口实现IP层和传送层的互通，并进行多层网络的优化，从而应对骨干网的扩容问题。

IP与OTN协同解决方案包含以下3个协同。

（1）协同流量管理：在网络能提供的总带宽能力不变的情况下，将大流量业务通过LI ODUk或L2 MPLS-TP进行bypass 分流。

（2）协同业务保护：通过保护协同增强了IP层和传送层在保护上的配合，提高了网络的可靠性。

（3）协同网络管理：通过网络管理系统（NetworkManagement System，NMS），多层网络计划工具（Multi-Layer Network Planning Tool， ML-NPT）和多层路径计算单元（Multi-Layer Path Computation Element， ML-PCE）实现运维协同，提高运维效率，降低运营商的OPEX。

GMPLS UNI是路由器和传送设备的控制平面的接口，路由器通过该接口可以直接驱动传送设备建立通道或者删除通道。同时，GMPLS UNI基于Overlay模型，可以保证IP层和传送层的独立性，易于运维和扩展性。

ML-PCE作为分布式控制平面集中计算的辅助单元，提供跨层路径实时计算和规划。

因此，可以说GMPLS UNI和ML-PCE是实现IP与OTN协同的基石。

2.2 MS-OTN在城域网中解决带宽和光纤不足的困境

城域网承载着福建广电高清电视、互动点播、专线业务，面对客户广，带宽资源需求大。近几年随着城市的发展，铺设光缆成本出现量级的增长，解决城域网的带宽资源和光纤的不足，是福建广电能够提供更高的业务传送品质基本保障。

城域网络有两个明显的发展趋势，对城域宽带网络提出了更高的要求：（1）带宽迅猛增长，需要一台设备能同时解决带宽和光纤不足的问题，让网络扁平化。（2）新应用、新业务发展迅速，需要更高品质的网络来承载。

在这样的趋势下，在城域宽带网络中使用MS-OTN，它能够带来很多显著价值，主要包括：（1）大容量。设备容量大，单根光纤承载容量大，不仅解决当前带宽和光纤不足的问题，更能满足未来长远的发展。（2）网络扁平化。MS-OTN解决设备堆叠问题，不仅减少设备数量，节省能耗，减少机房空间占用，更是简化网络层次。（3）高可靠性。网络中设备节点、光纤或业务故障，MS-OTN均能提供完善的保护方案，且满足电信级50 ms保护倒换需求。⑷易运维。通过可视化的运维系统，从业务发放、调测、运维、诊断多维度提供全方位的保障，提升网络品质。

MS-OTN能有效地解决城域网带宽资源和光纤不足的难题，主要从以下几点入手。

（1）通过接入点和汇聚点业务完全透明传送，仅提供大带宽的纯管道，解决光纤不足的问题。

（2）通过接入点通过容量小的板级交换汇聚业务，逐点汇聚，成本低。汇聚点经过统一集中交换汇聚业务，设备容量大，灵活高效。

（3）通过接入点业务完全透明传送，简化接入点设备部署和运维。在汇聚点通过统一集中交换完成业务汇聚，提供一级带宽收敛，降低BNG的端口需求并解决光纤不足的问题。

2.3 MS-0TN在多种类型与多速率的专线业务中应用

专线业务一直是网络运营中的重要组成部分，MS-0TN能够承载各种类型与速率的专线业务，具备高带宽、高可靠性、高安全性、高灵活性以及低成本的特点。

在历史上，专线网络中，E1业务占据绝对主流。然而，随着政府、企业信息化水平的不断提升，视频会议、云计算等新应用的快速发展，专线网络正在向FE/GE业务占主流的方向发展。形成多种不同类型、不同速率的专线业务长期并存。

专线可分为P2P（点到点）、P2MP（点到多点）和MP2MP（多点到多点）3类模型。其中，P2MP和MP2MP需要具备L2交换功能才能实现，而MS-OTN完全具备支持L2汇聚特性能力，可以实现GE光信号或GE/FE电信号和10GELAN/10GE WAN光信号与ODUO， ODU1， ODU2或ODUflex电信号之间的相互转换。L2特性可以满足广电多种业务的汇聚和不同QoS要求。

MS-OTN可以根据业务的交叉平面分别基于OTN平面、PKT平面和TDM平面为各种业务提供专线承载方案，以满足专线用户的差异化需求。在MS-OTN中，基于不同平面的专线最终都可以分别封装到不同的低阶ODUk中，然后映射到相同的高阶ODUk，实现统一傳送。

（1）基于OTN平面的专线主要将接入的业务直接封装为ODUk的颗粒在MS-OTN网络中传送，通过ODUk交叉完成业务调度。面向大颗粒的高端专线场景，以ODUk硬管道为主。特别是EoC既能在接入侧通过L2处理调整带宽，又能在线路侧支持ODUk（k=0，l，2，flex）硬管道，提供高QoS、高安全、高可靠的专线。基于OTN平面的专线组网如图3所示。

（2）基于PKT平面的专线主要对接入的业务进行L2交换，之后经PWE3封装后进入MPLS Tunnel，通过PKT交叉完成业务调度。具备灵活调度、带宽任意可调的灵活专线场景，以E2E MPLS-TP专线为主。以MP2MP专线以太网业务如图4所示。

（3）基于TDM平面的专线主要面向传统的TDM专线，以E1/STM-N管道为主。将接入的业务直接封装为VC的颗粒，通过VC交叉完成业务调度。如图5所示。

通过MS-OTN在多种类型与多速率的专线业务中应用方案，完全可以支持100 M?100 G全业务灵活接入，通过网管系统远程操作，可以实现同一硬件同时支持多种业务接入。如支路单板，同时支持100 M?4.25 G任意速率业务接入。通过支线路分离架构和Tbit OTN交叉，可以实现业务的灵活调度，当系统升级时，只需升级线路单板而无需更换业务接口，做到带宽的平滑升级。支持全规格的OTN交叉颗粒（包括ODU0，1，2，3，4，2e，3e，flex）调度，可以有效提高线路波道利用率，实现线路达到100%利用率。

3 结语

通过以上MS-OTN网应用场景的分析，鉴于福建广电现网状况，MS-OTN网是目前福建广电最佳的应用方案。MS-OTN网融合OTN， TDM和分组（PKT）3个平面的技术，使L0/L1/L2协同工作，灵活适应各种业务，满足任意速率任意业务的传输需求。集成了L0+L1+L2技术，通过一个设备同时支持PKT，ODU，VC和波长交叉，提供大且灵活的光管道，提供精确的同步，并提供简单高效的端到端运维保障，比传统网络提供更好的运行维护，可完全满足带宽、品质与成本方面的综合要求。

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