分组增强型光传送网在政企专线中的应用探讨

程功利，孙龙武（陕西通信规划设计研究院有限公司，陕西西安710065）

0 引言

作为目前主流的传送网技术，OTN具有电域及光域的大部分技术优势，可以为运营商提供海量的带宽资源，为各种业务提供强有力的支撑，不仅可以提供波长级别的连接，还可以提供波长或子波长的交叉，是目前各运营商重点发展的传送网技术。其中OTN的交叉技术是其最关键的组网及电路调度手段，为目前FTTH宽带、4G及政企客户专线出租业务发展提供重要的传送技术保证。

区别于SDH的电交叉连接技术，OTN的交叉技术不仅包括电层面的交叉连接，还包括光层面的交叉连接，OTN电交叉基于ODU交叉矩阵实现，光交叉基于ROADM技术实现。根据光、电交叉的特点，OTN电交叉常用来做小颗粒、子波长级业务的处理和调度，OTN光交叉用于处理大颗粒（波长级业务）的交叉和连接。目前业务颗粒主要包括GE、2.5G、10G/GE、40/100G等，OTN电交叉单元将较小颗粒业务汇聚处理后送入WDM波长管道，极大提升了WDM波道的传送效率和业务调度的灵活性。

OTN的电层颗粒称作光通路数据单元（ODUk，k=0、1、2、3、4），包括 ODUO（GE）、ODU1（2.5G）、ODU2（10G）、ODU3（40G）、ODU4（100G）等等，光层的最小带宽颗粒为物理波长，和SDH的低阶VC12（2M）、高阶VC4（155M）的调度颗粒相比较，OTN的复用调度颗粒要大很多。

类似SDH的开销和网管能力增强了OTN组网及保护能力，传统OTN更适合长距离、大容量的骨干及长途传输，更适合大颗粒业务调度及传送，同SDH一样传统OTN仍属于刚性通道，不具备分组能力、不适合处理细小颗粒业务。

面对传统OTN对小颗粒及分组业务处理能力不强的弱点，业界推出了分组化内核的增强型光传送网（POTN）。POTN支持VC交叉、包交换、PW封装，可以直接承载2M、STM-n等小颗粒业务。相当于PTN/IPRAN提供了WDM功能，或者说等同于分组化的OTN。

1 POTN的技术特点

POTN顺应今后网络发展趋势，融合OTN、TDM以及分组（PKT）技术，使物理层、数据链路层（二层）协同工作，满足成本、带宽、品质等方面的综合要求，是构建未来传送网络的理想方案。

POTN的标志是支持以太网交换及MPLS-TP。支持分组（PKT）交换和VC交叉的OTN系统才能称为POTN系统。

与传统OTN一样，POTN系统包含电层和光层交叉部分，电层交叉负责调度处理PKT、ODUk以及VC平面中任意颗粒的业务，要求POTN必须具备特别大的交叉容量，才能保障海量业务无阻塞调度。POTN逻辑功能模型如图1所示。

利用ROADM技术实现光层交叉波长的动态调度，POTN对于各种类型的业务处理特别灵活，针对FTTH、4G、政企专线等不同属性的业务，提供不同颗粒度的处理，并适配到合适的ODU中，具体包括：

a）多种业务接入：支持目前常用的任意速率、任意业务，包括SDH/PDH/ETH/PON等。

b）统一交换、交叉：协同物理层、数据链路层，可以提供基于波长级别、PKT、ODUk和VC的统一交叉（交换）。

c）统一传送：将不同类型、不同速率业务映射到其最匹配、最适合的容器中，汇聚到大带宽的波长中统一传送，VC业务映射到ODU1、ODU2中传送，PKT业务映射到ODU0或ODUflex传送，ODU业务映射到ODUk或ODUflex中。

图1 POTN逻辑功能模型

d）统一管理：采用统一的网管系统，对物理层、数据链路层实现统一的可视化维护及管理。

2 政企专线业务承载分析

目前，我国社会信息化程度不断增强，政企客户专线业务的需求逐年增加，随着社会各行业信息技术的广泛应用，政企行业用户的运转越来越依赖办公OA、可视会议、视频监控等系统，专线互联需求增长迅速，尤其是需要跨地区资源配置的政企行业用户，其总部和各级分支机构间的专线互联需求日益增加。

政企行业客户租用传输专线典型的模式为“中心节点（省级）→一级分支机构（地（市）级）→二级分支机构（县区级）→三级分支机构（乡镇级）”形式的专用传输网络，网络拓扑一般为星型结构。从三级分支机构到二级分支机构需要的传输带宽一般为10～100M，从二级分支机构到一级分支机构需要的传输带宽通常为100～1 000M，从一级分支机构到中心节点需要的传输带宽为GE～10GE，接口类型目前通常以以太网接口为主。

从政企行业专线业务发展趋势来看，现有SDH/MSTP、PTN/IPRAN、WDM/OTN、IP城域网、PON网络等在承载政企行业专线业务方面均存在一定不足，不能实现政企行业专线业务的统一承载，如PTN或IPRAN不能完全满足有些政企客户对物理隔离的严格要求，MSTP或SDH网络受技术限制无法承载大带宽专线业务，WDM/OTN网络因接口及调度颗粒度较大等因素制约只能满足GE/2.5G/10G等业务，目前各种专线业务承载技术分析如表1所示。 随着带宽需求不断提升，现有SDH/MSTP网络已不能满足当前IP化、海量化带宽的传输需求。现网SDH/MSTP承载了大量155M颗粒以下的低速率电路，但由于目前运营商SDH/MSTP设备槽位资源普遍紧缺，交叉资源不足，设备老化，运营商均严格限制新购SDH/MSTP设备，SDH/MSTP将逐步退出核心层和汇聚层，其承载的业务需要采用新网络来承载。

表1 专线业务承载技术比较

今后传送网的演进仍将以OTN技术为核心，通过OTN技术构建运营商核心层骨干网络，通过POTN技术构建汇聚层传送网络，实现所有业务统一承载，政企专线业务根据需求灵活选择接入方式：

a）小颗粒专线业务：小颗粒业务（如2M、155M）通过MSAP/SDH/MSTP/U设备等接入用户，通过VC汇聚到汇聚层、核心层POTN。

b）分组型专线业务：FE/GE等分组型业务利用PTN/IPRAN接入用户，通过PW进行交换和调度至核心层、汇聚层POTN。

c）大颗粒专线业务：大颗粒专线业务（例如100G业务）直接通过端到端POTN接入用户，利用ODUk、ODUflex管道统一调度及承载。

3 案例分析

省内某重点行业客户拟改造内部专网，形成行业内部统一专网，统一专网将主要用于承载本行业、企业信息化的信息传输服务，是该行业信息化建设的重要的基础设施。统一专网包括横向城域网和纵向骨干网。横向包括市级城域网、县区城域网，纵向包括省级骨干网（对应运营商二干传输网）、市级骨干网（对应运营商本地传输网）。覆盖该行业客户省、市、县区节点。用户对租用运营商专线电路的要求如表2所示。

表2 省市县纵向骨干网租用专线电路需求

该专线项目采用公开招标方式进行，某投标运营商的设计单位和运营商政企客户部、运行维护部、网络发展部一起，对用户需求进行了充分的沟通、分析，对收入和投入进行了对比分析，对现网资源进行了详细的调查，包括省干及本地网传输系统，OTN、WDM、SDH/MSTP、IPRAN、CN2及IP城域网，由于用户明确提出不采用IP网承载（包括IPRAN），同时考虑到用户带宽需求较大，省干及本地SDH/MSTP网络难以承载业务需求，同时SDH/MSTP网络面临退网、不再发展，因此建议采用POTN网络来解决用户的电路租用需求，方案如图2所示。

根据用户租用电路需求，各县区GE（300～500M带宽）电路连接至地（市）中心，在地（市）完成L2层汇聚，每地（市）汇聚成2×GE连接至省中心。出于安全保密考虑，本案例用户对专线电路质量要求高，不希望通过IP网来承载，要求通过传输专线的方式提供。

针对用户的需求，同时考虑到省干、本地中继传输网的现状，省干及本地中继传输系统均有WDM/OTN网络，用户各县至地（市）中心的GE电路通过本地中继OTN系统承载，在地（市）节点增加支持分组交换功能的POTN电交叉子架，实现各县GE电路的二层汇聚。

图2 POTN解决方案

地（市）节点汇聚后的GE电路通过省干OTN系统承载，在西安节点增加支持分组交换功能的POTN电交叉子架，将各地（市）的GE电路汇聚成2×10GE电路送至用户省中心机房，实现用户的组网需求。

4 结束语

利用POTN可为客户提供灵活的电路租用需求。同时还可以利用端口汇聚功能将用户的低速率业务，通过VLAN识别或通道化OTN技术汇聚成相应的高速业务。通过分组化POTN刚柔并济的智能管道技术实现线路带宽的灵活调整，可以高效承载任意速率的专线业务。但在利用OTN技术开展带宽出租业务时，首先应考虑到OTN的主要任务是实现大颗粒电路的高效、安全的传送，在二层组网、多源业务汇聚、数据交换集成等方面不如IP网络灵活，采用端到端OTN开通专线租用电路并不是最经济的，应充分考虑用户的需求并引导用户，通过IP城域网/承载网、OTN/IPRAN/PTN等多种手段共同实现专线业务的传输。

实际组网时，通常采用OTN+PTN/IPRAN的模式，因为OTN重点在于大容量长距离传输，直接上下155M、FE、2M等小颗粒业务会严重浪费OTN的槽位带宽（目前单槽位可以做到400G带宽），400G带宽的槽位用于插放2M/155M单板严重浪费了槽位带宽资源。如果小颗粒业务上下需求很少，而OTN槽位比较丰富时，可以考虑省去PTN/IPRAN层，这样反而能够节省投资并减少设备维护量及难度。

OTN+PTN/IPRAN模式是一种历史传承，PTN/IPRAN是在3G/4G时代，基站回传电路由2M/155M转变为FE/GE时，用于替代原来的SDH/MSTP网络的基于分组交换的技术模式。OTN是替代早期WDM的新的骨干网传输技术。二者都是业务IP化发展的需要应运而生的。

未来大数据持续爆炸性增长，城域网、本地网数据量急剧攀升，5G技术的应用需要高效承载，单纯依赖PTN/IPRAN难以解决这些带宽需求，被替代是迟早的事情。POTN技术或许是今后几年OTN、PTN、IPRAN传送技术融合的发展方向。