基于SDOTN（軟件定義光傳送網）的跨域協同方案研究

呂文琳 牛文林 陸 源 張立明

1.中國聯通山東分公司；2.山東省郵電規劃設計院有限公司

0 引言

近年來，光網絡的管控一體化受到廣泛關注，即通過部署SDN控制器和SDN協同器實現業務的端到端快速下發、端到端業務配置和保護、端到端一體化管控。目前，中國聯通全國范圍內的OTN網絡單域SDN控制器已有較大規模的部署，但主要是基于同廠商的端到端一體化。山東聯通OTN網絡一體化工作也于2019年根據集團安排進行了統一部署。但是，各省現網從省網至本地核心-匯聚-接入均存在2-3家不同廠商的OTN網絡，因此SDN北向解耦互通對于未來OTN網絡跨域跨廠商業務互通有著重要意義。

目前實現異廠商業務管控協同的難點主要有兩個。第一個難點位于網絡層，即異廠商跨域OTN網絡接口如何實現互通。以往的方案是通過UNI接口實現，此方案無法傳遞管理開銷，且無法進行ODUk打散復用，業務基本需要逐段配置，難以實現一體化管控。異廠商的NNI灰光對接是下一步異廠商基于物理接口對接的演進趨勢。第二個難點位于管控層，目前國際主流的光域SDN控制器北向接口有兩種模式，分別由兩個不同的標準化組織提出，一是國際互聯網工程任務組（IETF）主導的ACTN，國內由華為/烽火負責推進，二是光互聯論壇（OIF）主導的傳送應用可編程接口（T-API），國內由中興負責推進。ACTN控制器系統是由三類控制器組成的層次化控制器系統模型，目前是相對成熟的北向方案。研究異廠商基于ACTN架構的光域SDN北向對接方案及測試，并進行應用推廣，現階段對面向5G和DC的智能化OTN網絡發展有著積極作用。

1 網絡層互通

1.1 互聯互通模型

在OTN設備（包括OTN終端復用設備、OTN交叉設備）的組網應用中，主要組網接口有兩種：用戶－網絡之間接口（UNI）和網絡－網絡之間接口（NNI），其中NNI接口根據管理域的不同進一步細分為外部NNI（E-NNI）和內部NNI（I-NNI）接口，如圖1所示。由于I-NNI為單廠家設備組網時單域內部接口，一般不涉及互聯互通相關問題，因此，若非特別說明，NNI接口均指E-NNI接口。

圖1 用戶和網絡互通模型

OTN設備之間的互聯互通涉及到傳送平面、控制平面和管理平面三個平面之間互通，由于目前的OTN網絡的管理域和控制域均為省集中SDN管控模式，因此管控互通可以理解成SDN控制器與協同器互通。而傳送平面的互通主要包含基于UNI的業務互通（傳統模式）和基于NNI的接口互通。UNI接口一般為STM-N（N=1，4，16，64，256等）、以太網（GE、10GE LAN、10GE WAN、40GE、100GE等）或OTUk（k=1，2，3，4）等接口。NNI接口則與OTN網絡層次組成密切相關。目前大部分廠商均采用基于灰光的線路板實現（IrDI接口）。NNI物理接口如圖2所示。

圖2 基于OTUk的NNI互通

1.2 接口選擇

不同管理域的OTN對接首先要考慮接口的選擇，ITU-T G.709建議的OTN接口結構和功能模塊的對應關系如圖3所示。

客戶信號作為OPU凈荷加上開銷后映射到OPUk，OPUk又作為ODU凈荷加上開銷后映射到ODUk，ODUk加上開銷和FEC區域后映射到OTUk。這幾部分均為電信號，相應的開銷均為隨路開銷，和凈荷一同傳送。OTUk加上開銷后映射到光通道OCh，OCh被調制到光通道載波OCC，n個OCC進行波分復用，合入OMS開銷后構成OMSn接口，OMSn加上開銷后構成OTSn單元。這幾部分均為光信號，相應的開銷和通用管理信息一起構成了OTM開銷信號OSS，以非隨路形式在光監控信道OSC中傳送。

通過圖3可以看到，OPUk在支路板內部，無法用于不同系統的對接。ODUk通過背板連接，只有同廠家可以通過該接口對接。OMS對OCC進行復用后包含了該站點所有的業務，不能選擇性地處理需跨系統的業務。因此不同系統的OTN對接接口主要為客戶側接口或OCC接口，即可分為支路板對接和線路板對接兩大類。中國聯通一體化OTN組網方案建議采用異廠家設備NNI側對接組網方案，NNI接口采用白光/灰光OTUk（IrDI）（k=1，2，3，4），攜帶OTN信號封裝格式，實現業務跨網絡穿通，灰光板具備子通道拆分功能，即OTU信號可以拆分為相應的ODUk（k=0/1/2/3/2e/3e2/flex）子通道。另外還可采取混合業務灰光板對通，除具備上述功能之外，還支持Packet業務、VC業務與OTUk信號之間的映射和解映射。

1.3 管理信息再生

不同管理域的OTN系統在對接的時候需要保證管理信息在穿越不同廠家設備子網時將不被終結或失配，從而實現電路端到端管控。ITU-T G.872中定義了域內接口（IaDI）和域間接口（IrDI），IrDI接口要求在接口兩端均做3R信號再生。IrDI接口符合ITU-T G.709定義的OTUk幀格式，如圖4所示，即通過隨路形式的電層開銷來提供監控能力。

圖4 OTUk電層開銷總覽圖

ODUk開銷中分配了兩個通用通信通路字節GCC1/GCC2，用于ODUk在跨域時進行管理通信。OTUk開銷中分配了一個通用通信通路字節GCC0，用于域內的網元間管理通信。

硬件對IrDI接口的支持能力分為兩種：（1）透傳方式只能識別并透傳IrDI接口中的整個OTUk；（2）結構化方式可識別并分別處理IrDI接口中包含的多個低階ODUk。

如果某個OTN站點接入了多個小顆粒業務，分別封裝為低階ODUk后復用進一個高階OTUk，到達一個轉接點后需交叉到不同線路方向，就需要采用支持結構化方式的硬件，才能在拆分后的ODUk中保留各自的網管信息。因此在實施對接方案時，無論是利舊還是新增對接業務板，都要核實板卡對IrDI接口和光模塊的支持能力，建議采用專用的IrDI板卡進行對接。目前有的廠家已推出通用型的業務板，可通過配置不同的光模塊來實現支路板和線路板的功能（俗稱“灰光板”），對IrDI接口的支持能力也更完善。

1.4 異廠商灰光對接建議

近期，山東省先后進行了華為-烽火、華為-中興異廠商OTU4/OTU2灰光對接測試，主要探索透傳鏈路設置、時隙分配及業務映射等。測試結論是，在滿足以下3個基本條件的情況下，通過異廠家OTN設備基于標準OUTk NNI接口的互聯，業務能夠成功互通，并且能實現跨域業務保護/恢復、告警傳遞等功能。

（1）透傳鏈路設置

對于100G鏈路OTU4對接，骨干透傳鏈路設置TCM1-6（一般選擇TCM6，避免沖突）、GCC1、GCC2為透傳模式；對于10G鏈路OTU2對接，骨干透傳鏈路設置RES_ODU、GCC1/GCC2為透傳模式。兩端FEC前向糾錯一致時，可關閉。

（2）時隙分配

分配模式：異廠家互聯端口處，設置時隙分配方式為指定（手工）分配時隙，即非自動分配時隙模式；時隙序號：異廠家互聯端口處，承載業務的物理時隙序號須保持一致。（注：邏輯序號可以不一致。）

（3）業務映射和封裝方式

各個廠家對業務的映射和封裝方式應該保持一致，同時顯示各種映射方式的PT值，便于對業務的復用和解復用；①對于STM-16、STM-64業務，映射方式統一設置為同步映射（PT=0×03）方式；②對于GE業務，映射方式統一設置為TTT+GMP（PT=0×07）映射方式；③對于10GE業務，映射方式統一設置為GFP（PT=0×05）模式。

2 管控層互通

2.1 SDN控制器北向方案

（1）標準對比

ACTN與T-API的國際標準從組織流程、影響力，版本兼容性及協同性等方面的對比如表1所示。

表1 ACTN與T-API標準對比分析

（2）SDN北向方案

①中國移動：北向接口基于OMC擴展，基于中國移動規范要求，以及技術平臺積累，按照企標《OMC系統通用技術規范》中描述北向支持分離式物理部署。

②中國電信：自研智能綜合網管，北向接口基于網管I2接口擴展，綜合網管OTMS實現多域協同。

③中國聯通：中國聯通在智能管控演進方面，緊跟國際標準化組織，SDN北向方案經過嚴格比選和論證，第一階段采取的是IETF定義的ACTN標準，采取二級協同部署方式，集團部署一級協同，省內部署二級協同，OTN協同器進行二次迭代開發，后期支持T-API接口，計劃會在2020年完成基于TAPI接口的第三方編排器開發，實現跨域跨廠家協同。支持業務動態管理和調度，支持智能化運維。

（3）ACTN架構方案

相較于分布式網絡控制方式而言，SDN網絡采用邏輯集中控制機制，由于擁有全局視角，可以提高網絡資源的利用率。隨著云計算、數據中心遷移及分組與光融合應用需求的增加，SDN網絡憑借強大的服務層資源抽象能力，能實現跨多個專業網絡的業務快速發放。ACTN控制器系統以SDN對TE網絡資源的控制為基礎，為SDN傳送網絡提供了一種全新的控制器架構，ACTN控制器系統是由三類控制器組成的層次化控制器系統模型，如圖5所示，其中三類控制器分別為CNC、MDSC和PNC，控制器之間的接口分別為CMI、MPI和SBI。

圖5 ACTN架構及控制器功能基本層次化模型

2.2 異廠商跨域協同測試

為驗證基于ACTN架構的SDN兩級協同實現跨域OTN解耦互通與業務發放，驗證集團先進架構的可用性，山東聯通基于現網搭建測試環境，選定測試環境進行測試，即烽火、華為設備通過NNI灰光、UNI兩種方式跨域對接，混合組網。端到端透傳業務路徑：華為CPE-華為本地網-華為省網-烽火本地網-烽火CPE。省內烽火集中化工作同步進行，目前已部署控制器，測試場景烽火域納管網元主要為臨時測試網元（FONST 6000及FONST 1000 U2設備）。華為域均為現網在用網元，新增末端CPE OSN 1800IE設備。

測試完成：控制層NCE-S進行跨域統一管控，實現拓撲查看、時延測量、基于約束路由的E2E業務下發、狀態變更同步等。

2.3 后續應用建議

由于各廠商對于SDN管控支持情況進度不一，目前的測試僅考慮了透傳組網業務的跨域實現（含UNI和NNI兩種方式），對于EOO和EOS類業務，2021年需重點實現基于PEOTN網絡的上述兩種業務組網及入云，以及對應業務的B/O域流程打通，包含省內NCE-S北向對接第三方編排器與應用層打通，進而全面支撐云網協同業務（含MPLS-TP入云、EOO入云及EOS入云）。EOO和EOS類業務的異廠商跨域協同，需視各廠商的開發力度進行現網驗證和跟蹤。

3 結束語

基于SDOTN的跨域業務協同，對于光傳送網現網架構下的SDN化演進有重要意義，本文從異廠商物理網絡對通和管控層對通兩個方面進行論證分析，以省內華為-烽火、華為-中興現網測試案例進行輔助，總結異廠商基于ACTN架構的光域SDN北向對接方案及技術關鍵點，進而為全面實現異廠商網絡一體化打下基石。SDOTN可實現基于業務算路策略和路徑約束、時延可視的端到端跨域OTN業務編排與快速發放，且具備跨域業務保護恢復等功能，支持多廠商OTN設備混合組網，并且對網絡層互通的NNI、UNI兩種方式均進行了支持驗證，有助于構建靈活高效智能一體化政企精品網。后續根據各廠商的開發情況，需進一步實現對EOO和EOS類業務的異廠商跨域協同。