基于OSU技術的新型M-OTN應用部署策略研究

摘要：文章提出了基于OSU的新型M-OTN應用部署方案，首先介紹OSU技術原理，分析了OSU技術優勢，然后探討M-OTN/OSU設備的平滑升級方案，最后給出M-OTN/OSU網絡的應用部署策略和演進目標的建議，以期能為未來M-OTN/OSU的大規模現網部署提供借鑒和參考。

關鍵詞：OSU；M-OTN；分組增強型OTN；部署

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.07.038

中圖分類號：TN 929.1 " " " " " " " 文獻標志碼：A " " " " " " " 文章編碼：1672-7274（2023）07-0-03

Research on New M-OTN Application Deployment Strategy Based on OSU Technology

LI Chundan1， YAN Guanhui2， XU Weimin1

（1. Sichuan Communication Research Planning and Design Co.， Ltd.， Chengdu 610095， China; 2. ZTE Communication Co.， Ltd.， Shenzhen 518055， China）

Abstract： The article proposes a new M-OTN application deployment scheme based on OSU was proposed. Firstly， it introduces the principle of OSU technology， analyzes the advantages of OSU technology， and then discusses the smooth upgrade scheme of M-OTN/OSU devices. Finally， it provides suggestions for application deployment strategies and evolution goals of M-OTN/OSU networks， providing reference for large-scale deployment of M-OTN/OSU in the future.

Key words： OSU; M-OTN; packet enhanced OTN; arrange

隨著SDH/MSTP的逐步退網，為遷移和接入各種政企業務，OTN（Optical Transport Network）網絡已下沉到本地網邊緣。分組增強型OTN融合了OTN、SDH、分組三種承載技術，能夠對不同速率、不同類型的政企業務實現綜合承載。但隨著政企專線接入數量和流量的不斷增長，分組增強型OTN逐漸顯現出混合承載技術復雜、低階交叉容量受限、業務匯聚比較低及網絡運維管理困難等問題[1]。在此背景下，中國電信主導推出了基于OSU（Optical Service Unit）的M-OTN（Metro-optimized OTN）技術。該技術引入靈活映射的光業務單元，能夠對各種類型和速率的政企業務提供靈活承載。實驗室及現網測試數據也充分證明M-OTN/OSU設備在時延優化、寬帶隨選、小顆粒業務承載等方面發揮著重要作用[2]。目前，為了有效保護現有網絡資源，需要不斷探索如何在現有網絡上平滑演進為M-OTN/OSU網絡，快速實現對各種政企業務的靈活承載。

1 " OSU技術原理

針對現網OTN設備存在的問題，基于靈活容器光業務單元的M-OTN技術應運而生。OSU幀結構如

圖1所示。OSU為定長幀結構，幀長為192字節。其中第1到7字節為開銷區域，第8到192字節為凈荷區域。開銷區域主要包含三部分：通用開銷、映射開銷和CRC8校驗區。通用開銷為OSU幀中的第1～4字節以及第5字節的bit 1～3，包括版本號（VER）、支路端口號（TPN）、幀類型（FT）、連續性校驗（CV）、串聯連接監視（TCM1/TCM2）、通道監控（PM）和保留開銷（RES）。

版本號VER長度為2 bit，位于第1字節的1～2 bit，用于標識OSU幀結構版本號，VER默認為01。TPN長度為12 bit，單級映射理論支持4 000個OSU連接，對于每條端到端的OSU連接，TPN需要在各個段層逐段更新。FT用于標識OSU幀的類型，目前定義的幀類型有8種。CV用于檢測每個段層的幀是否連續、帶寬是否匹配。OSU為單幀結構，能夠支持兩級TCM，每級TCM長度為5 bit，其中TCM1用于分段性能監控和時延測量（DM），TCM2用于分段保護。PM用于端到端的通道監控，長度為5 bit。CRC8用于對通用開銷和專用開銷進行循環冗余校驗。

2 " OSU技術優勢

OSU技術的主要目的是解決小顆粒業務的承載，其核心是基于靈活映射光業務單元的信元統一交換，實現政企業務的快速開通和帶寬可調[3]。OSU技術主要有以下優勢。

（1）多速率靈活匹配。傳統OTN方式下，最小接入速率為1.25 Gbps。OSU通過運用靈活的彈性容器，實現了2.6 Mbps到10 Gbps多速率、多類型業務的靈活匹配，業務端到端精細化管理使得承載效率和帶寬利用率得到大大提升。

（2）封裝映射時延低。現階段EoS（Ethernet over SDH）方式承載小顆粒業務通常需要六級封裝映射復用，但OSU方式通過簡化映射機制和減少處理層級，僅通過OSU→ODU4→OTU4三級封裝映射復用實現，這有效地降低了業務的站內處理時延。現網測試數據表明，100 Mbps以下帶寬的業務，對比現網的VC承載方式，城域內雙向時延可降低1～3 ms[4]，很好地滿足了銀行和金融等大客戶對低時延的應用需求。

（3）業務匯聚能力強。現階段EoS承載方式的業務匯聚比最大為64∶1，但在OSU承載方式下，10GE匯聚板卡所支持的最大業務匯聚比超過200∶1，有效地提高了板卡及設備的匯聚能力[5]。

（4）帶寬利用率高。傳統OTN承載的10 Gbps鏈路只能支持8條GE業務的承載，在OSU方式下能夠支持10條GE業務的承載，帶寬利用率提升了25%。

（5）無損帶寬調整能力強。OSU最小帶寬顆粒度為2.6 Mbps，支持2.6 Mbps到10 Gbps無損帶寬調整，調整時間更短、調整顆粒更細，而且帶寬調整過程中業務不中斷、不丟包、無誤碼[5]。

3 " M-OTN/OSU設備升級方案

為充分利用現有OTN設備資源使其具備OSU能力，需要對現網設備進行升級。建議采用兩種升級方案：擴容OSU交叉板方案和擴容OSU支線路板方案，具體如圖2所示。

方案一：擴容OSU交叉板。該方案基于現網設備，僅通過新增低階OSU交叉板，即可在現有設備及線卡上實現對OSU業務的承載。優點是可以充分利用現有支路和線路板實現各種顆粒的接入。但缺點是該方案業務調度處理較復雜，增加了業務的時延，且不能完全實現無阻的OSU交叉，同時低階交叉板需要占用業務槽位，通常按照1：1配置，當低階交叉板耗盡時需要再次疊加板卡，導致業務槽位被占用較多，影響設備的總接入容量。

方案二：擴容OSU支線路板。該方案基于現網設備，無須替換或新增交叉板卡，僅通過設備軟件系統升級，新增支持OSU的支線路板卡即可實現設備對OSU業務的交叉和調度。該方案的優點是可以實現小顆粒業務端到端的連接且時延較低，缺點是現網1T以下級別的交叉板不支持升級適配OSU功能。

4 " M-OTN/OSU設備應用部署策略

從全網的角度來看，OSU在骨干層、核心層、匯聚層和接入層各層網絡中的處理方式有所不同。接入層網絡節點主要提供強大的綜合業務接入能力；匯聚層和核心層網絡節點主要實現OSU業務的匯聚和調度；骨干層網絡主要實現數據的大帶寬、長距離傳輸，骨干節點以ODUk顆粒度的調度為主，僅在與核心層對接的節點上實現跨域OSU業務的交叉和調度。因此，為有效利用現網資源，提高網絡資源利用率，骨干網可以繼續沿用原有OTN網絡，提供ODUk交叉能力，OSU設備部署的重點在核心層、匯聚層和接入層。

在本地網部署OSU建議采用如下兩種模式：Overlay組網模式和Underlay組網模式，具體如圖3所示。

模式一：Overlay組網模式。采用該模式組網需要在匯聚層和核心層現有OTN設備之上疊加一層M-OTN/OSU設備，進行OSU的匯聚和交叉調度。該模式下匯聚層采用ODUk透傳，在接入層與OSU對接點之間配置ODU0/ODUflex通道，在兩個本地網的OSU對接點之間配置ODU2/ODUflex通道，骨干層僅需提供ODUk交叉調度。該模式的優點是投資小，可充分利舊現網的OTN資源。缺點是在M2和OSU對接點間需要配置的ODU數量多，OSU對接點交叉容量要求較高。Overlay組網模式適用于業務量較小、現網鏈路資源利用率不高的小型本地網。

模式二：Underlay組網模式。采用該模式組網需要對現網匯聚層和核心層OTN設備全部升級OSU功能，并增配具備OSU功能的線路板卡和100 Gbps波道，在兩個本地網的OSU對接點之間配置ODU2/ODUflex通道，OSU對接點實現OSU的交叉調度，骨干層提供ODUk交叉調度，在匯聚層（M3）和OSU對接點之間配置ODU2/ODUflex通道，核心層（M4）僅做ODU透傳，從而減輕對核心層的OSU調度壓力。該模式的優點是匯聚層（M3）和核心層（M4）之間配置的ODU數量較少，便于維護管理；核心層（M4）設備對OSU的交叉調度能力要求不高；多個接入層M2可以共享上行的ODU2/ODUflex通道，帶寬碎片較少，網絡帶寬資源利用率較高。該模式OSU調度能力較強，但是投資較大，適用于業務量較大、現網鏈路資源利用率較高的中大型本地網。

5 " M-OTN/OSU網絡的演進目標

M-OTN/OSU網絡的演進目標是實現OSU平面和ODU平面的雙層平面簡化網絡，網絡同時支持OSU的業務和ODUk業務的承載，10 Mbps～10 Gbps分組業務和STM-1/4 TDM業務采用OSU平面承載，10 Gbps以上分組業務和STM-4以上的TDM業務采用ODUk平面承載。

為充分利用現網資源，需要分兩個階段演進。第一階段：在現網VC、分組和ODU的三混平面上，逐漸平滑升級原有OTN設備，使其具備OSU能力，逐步取代分組平面實現VC、OSU和ODU的新三混平面，此時由于OSU能力覆蓋還不完全，僅為過渡階段。第二個階段：OSU設備全面覆蓋現有網絡，OSU平面完全取代分組平面和VC平面，各種顆粒業務通過OSU平面和ODU平面綜合承載，實現雙層平面極簡化網絡目標。

M-OTN/OSU網絡在演進過程中還需考慮如下問題。

（1）加強對現網資源的保護利用，原有點位盡量采用在現網設備上擴容OSU交叉板、OSU支線路板的方式平滑升級OSU功能。

（2）對于傳統OTN設備無法通過升級實現OSU功能的點位，可以結合業務發展新增設備替換或者新增點位，此時采用全新增OSU設備的方式建設。

（3）在全M-OTN/OSU網絡覆蓋下的業務，建議優先考慮通過OSU平面開通電路。對于跨M-OTN/OSU和分組增強型OTN的業務，建議優先考慮采用VC或ODU平面開通電路。

6 " 結束語

經過近年的不斷發展和完善，國內M-OTN/OSU技術標準逐漸趨于成熟穩定，產業鏈已相對完善，正在從技術標準創新向商用部署邁進。經過商用M-OTN/OSU設備的現網試驗，M-OTN/OSU設備在低延時、大容量、低功耗、高匯聚、易管控等方面的優勢不斷得到驗證，相信在業界各方的共同研究和探索下，即將實現OSU的大規模現網部署和應用。

參考文獻

[1] CCSA. OTN支持1G以下客戶信號技術研究[R]．2019.

[2] 荊瑞泉，霍曉莉，李俊杰，等．以OSU為核心的M-OTN技術創新與驗證[J]．電信科學，2021，37（4）：116-124.

[3] 徐曉蕾．基于OXC和OSU技術打造全光城市的探索實踐[J]．數字通信世界，2022（09）：127-129+132.

[4] 呂文琳，牛文林，陸源，等．基于OSU技術的新型OTN解決方案及運營商部署研究[J]．山東通信技術，2022，42（3）：25-29.

[5] 龔雅棟，荊瑞泉，周恒，等．基于OSU的M-OTN技術創新和應用部署研究[J]．電信科學，2022，38（11）：96-105.