面向政企专线业务的OSU技术探讨

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2024年7月3日发(作者：)

DOI:10.3969/.1006-6403.2022.07.012

面向政企专线业务的

OSU

技术探讨

［瞿少凯 李勇 贺政 丁一凡 豆晓雷］

摘要

近年来政企专线业务对

OTN

的承载需求呈上升趋势，随着

OTN

逐渐向城域网边

缘延伸，政企业务对高效灵活、任意颗粒、硬管道等专线场景提出了新的要求。基于此，

业界提出了以

OSU

为核心、面向城域优化的

NG-OTN

技术体系。针对

OSU

技术进

行探讨，分析对比了专线业务的承载关键技术及现网演进思路，为实现政企业务差异

化承载、提高带宽承载效率等方面提供了参考。

新

技

关键词：

专线

OTN OSU

小颗粒

术

·

新

瞿少凯

硕士研究生，主要研究方向为传送网网络架构演进技术。

李勇

大学本科，主要研究方向为传送网网络架构演进技术。

贺政

博士研究生，主要研究方向为传送网网络架构演进技术。

丁一凡

硕士研究生，主要研究方向为传输与接入网络规划。

豆晓雷

硕士研究生，主要研究方向为传输与接入网络规划。

业

务

·

行

业

应

用

1

引言

随着全球

5G

商用网络的部署

，

专线业务需求的差异

性和场景的复杂性凸显出来

，

这也为运营商和产业链带来

了新的市场和挑战

。

由于政企客户对高质量专线业务需求

的持续增长和新技术的发展

，

OTN

逐步替代了

MSTP

、

SDH

网络

，

实现了对专线

、

视频

、

数据中心互联

（

DCI

）

等业务的综合承载

，

同时

OTN

也逐渐向城域网的边缘

下沉

。

目前传统的

OTN

技术虽具备高品质承载优势

，

但

随着专线业务的多样化

，

其存在的短板也显现出来

，

如

OTN

最小颗粒为

1.25G

封装小颗粒业务造成带宽浪费

、

存在五层映射结构时延大

、

无法支持灵活的专线带宽调整

需求等问题

。

为持续满足网络和业务发展的新需求

，

业界

提出了以

OSU

（

Optical Service Unit

，

光业务单元

）

为核

心的下一代光传送网

NG-OTN

技术体系

，

旨在提供低时延

、

硬隔离

、

灵活配置

、

高可靠的确定性承载方案

。

NG-OTN

47

2022.07·

广东通信技术

》

新技术·新业务

引入了带宽灵活调整的

OSU

技术

，

不仅弥补了传统

OTN

在小颗粒业务

（

如

2 Mbit/s

）

承载效率方面的不足

，

而且

减少了网络部署及运维成本

，

为客户提供各种颗粒的高品

质专线业务和差异化

SLA

服务

。

2

小颗粒专线承载需求

近年来专线带宽整体趋势逐年增大

，

但现网中仍广泛

存在着小颗粒业务需求

，

表

1

为某省运营商专线带宽占比

情况

，

数据及语言专线

20 M

以下占比为

59%

，

互联网专

线

20 M

以下占比为

47%

，

约有超过一半的专线业务为

20

M

以内的小颗粒带宽

。

除了传统行业专线承载着大量

STM-1/4

等低速率业务

新

技

外

，

5G+

垂直行业的应用也要求承载网提供小颗粒政企业

术

务接入能力

。

随着现网中的

MSTP

和

SDH

等设备逐步替

·

换退网

，

小颗粒业务需考虑迁移到

OTN

设备上进行承载

，

新

实现端到端的传输与业务保障

。

传统

OTN

一般部署在城

业

务

域波分环

、

市县波分环和县乡波分环上

，

所有通道颗粒都

·

是基于帧格式传输

，

多层封装导致延时过大

，

无法实现客

行

户的快速灵活接入

。

使用传统

OTN

承载专线业务的最小

业

颗粒度为

ODU0

（

1.25 Gbit/s

），

采用

ODUk

封装使得

GE

应

用

以下小颗粒业务带宽利用率极低

，

而面向政企专线的精品

OTN

网络要具备全颗粒业务承载能力

，

适配高价值用户

2 M~100 G

的带宽需求

，

这些需求成为传统

OTN

面临的

新挑战

。

表

1

某省运营商专线带宽占比情况

带宽数据及语音带宽占比互联网带宽占比

20 M

以下

59%47%

50 M

以下

17%12%

100 M

以下

6%6%

200 M

以下

17%23%

200 M

及以上

1%12%

3 OTN OSU

技术及政企专线业务承载方

式对比

3.1 OSU

方案简介

日益复杂的专线业务形态不断驱动着

OTN

业务适

配层向更加灵活的承载方向发展

。

2020

年

ITU-T

正式

48

通过了光业务单元通道层网络

（

Optical Service Unit path

layer network

，

G. osu

）

的标准立项

。

该方案可将

MSTP

、

SDH

、

以太网以及其他各种固定比特率

（

CBR

，

constant

bitrate

）

的业务映射到最小业务容器为

2 Mbit/s

的

OSU

时

隙中

，

通过

OSUflex

（

OSU

的级联

）

提供各类颗粒带宽业务

。

OSU

的新增技术特征主要有

：

（

1

）

实现

2 Mbit/s

级至

100 Gbit/s

级别的各颗粒业务

承载能力

，

精准匹配业务需求

；

（

2

）

简化映射层级

，

降低业务时延

，

us

级时延可承诺

；

（

3

）

管道连接数量由传统的每

100G

线路最多承载

80

条业务向

k

级别条业务演进

；

（

4

）

提供平滑

、

无损

、

灵活的带宽调整功能

，

兼顾

传统

OTN

网络硬隔离管道的特性

。

3.2 OSU

帧结构

NG-OTN

在传统

OTN

帧结构上优化引入了

OSU

容

器

，

用于承载

CBR

业务和分组业务

，

将当前支撑带宽范

围从

N*1.25 Gbit/s

扩展为

N*2 Mbit/s

（

N≥1

）

任意带宽

，

业务接口更加多样化

，

实现承载各级别颗粒业务

，

效率更

高

。

OSU

帧结构如图

1

所示

，

长度为

192

字节

，

包括

7

字

节的开销区域和

185

字节的净荷区域

。

开销区域包括通用

开销

、

映射开销和

CRC8

校验区三个部分

。

通用开销包括

版本号

（

VER

）、

支路端口号

（

TPN

）、

帧类型

（

FT

）、

连续性校验

（

CV

）、

串联连接监视

（

TCM1/TCM2

）、

通

道监控

（

PM

）

和保留开销

（

RES

）。

OSU

映射开销分为

CBR

映射开销和以太网映射开销

。

CRC8

校验开销用于对

OSU

帧通用开销和专用开销进行循环冗余校验

。

OPUk

净载荷区被划分为多个

192

字节单元

，

每个

192

字节单元是一个净荷块

（

PB

）。

当多个

OSU

被复用

到

OPUk

时

，

每个

OSU

帧需要携带一个

TPN

来确定

OSU

帧和支路端口之间的映射关系

，

且

TPN

在服务层必须是

唯一的

。

3.3

灵活时隙

OTN

映射架构

NG-OTN

简化封装层级

，

提升带宽效率

，

降低了

封装时延

。

传统

OTN

技术采用

5

层逐级映射封装

，

即

VC12->VC4->ODU0->ODU4->OTUCn

五层封装复用技

术

，

OSUflex

技术采用

3

层简化映射封装

，

即

OSUflex->

面向政企专线业务的

OSU

技术探讨

3.4

政企专线业务承载技术对比

近年来随着通信技术的不断发展

，

SDH

设备虽然能

满足业务隔离性

、

安全性和低时延等需求

，

但设备普遍运

行超过

10

年

，

故障率偏高

，

导致

OPEX

上升

，

同时受带

宽制约和产业链萎缩的影响

，

SDH

设备面临逐步退网

，

无

图

1 OSU

帧结构

ODU4–>OTUCn

三层逐级业务封装

。

映射层级对比如图

2

所示

，

较传统

OTN

相比

，

NG-OTN

在业务上减少了

2

层

封装与解封装的工作

，

大幅节省业务封装时延

，

满足银行

金融大客户等时延敏感的业务场景

。

法高效支撑政企业务的发展

。

然而目前现网大量高价值客

户坚持采用

TDM

专线电路

，

传统

OTN

虽能满足业务需求

，

但只能提供最小颗粒度为

1.25 Gbit/s

的刚性管道

，

存在对

承载

GE

以下小颗粒业务带宽利用率极低

、

不够灵活等缺

点

。

而

VC-OTN

较

NG-OTN

相比

，

在封装颗粒

、

时延等

指标上存在一定的不足

。

SDH

、

传统

OTN

、

VC-OTN

和

NG-OTN

承载方案对比如表

2

所示

，

在管道容器

、

可承载

业务带宽

、

带宽调整灵活性及时延等方面

，

基于

OSU

的

图

2

映射层级对比示意图

NG-OTN

均存在一定优势

。

新

技

术

·

表

2

专线承载方案比较

对比项

安全性

管道容器

业务能力

SDH

物理隔离

，

专用通道和

独立带宽

，

高安全

容器速率固定

：

VC12/VC3/VC4

主流只支持

2.5G

、

10G

速率

，

承载大颗粒业务能力不足

一般分为

N

×

2 Mbit/s

和

带宽调整灵活性

交叉能力

时延

运维

N

×

155 Mbit/s

，

LCAS

方式的带宽调整灵活

VC

交叉

电路交换

，

时延较低

映射层级较多

，

运维较复杂

传统

OTN

物理隔离

，

专用通道和

独立带宽

，

高安全

最小颗粒度为

ODU0

（

1.25 Gbit/s

）

支持

GE~100G

固定业务

（

大颗粒

ODUk,

分组

）

N

×

1 Gbit/s

、

N

×

10 Gbit/s

、

40 Gbit/s

等

，

带宽调整机制

不够灵活

ODU

交叉

采用固定时隙

CBR

复用方式

，

端到端传输时延较大

映射层级较多

，

运维较复杂

VC-OTN

物理隔离

，

专用通道和

独立带宽

，

高安全

容器速率固定

：

VC12/VC3/VC4

支持

2M~100G

固定业务

（

大颗粒

ODUk

，

VC

，

分组

)

N

×

2 Mbit/s

、

N

×

1 Gbit/s

、

10 Gbit/s

、

40 Gbit/s

等

ODU

交叉

、

VC

交叉

VC

业务时延比

SDH

稍高

映射层级较多

，

运维较复杂

NG-OTN

物理隔离

，

专用通道和

独立带宽

，

高安全

容器速率灵活

：

N

×

2 Mbit/s

支持

2M~100G

弹性业务

（

大颗粒

ODUk

，

VC

，

分组

)

可提供任意颗粒带宽调整

，

可快速进行带宽灵活调整

OSU

交叉

、

ODU

交叉

、

VC

交叉

采用灵活时隙复用方式

，

OSU

封装

，

时延最低

简化配置

，

减少映射层级

，

5

层变

3

层

，

运维较简单

新

业

务

·

行

业

应

用

4 NG-OTN

设备定位及现网演进思路

4.1 NG-OTN

设备定位

参考城域网

/

本地网的机房分类

，

NG-OTN

设备在网

络中的部署位置如图

3

所示

。

根据

NG-OTN

设备的形态

、

技术特征和在网络中的部署位置的不同

，

将

NG-OTN

设

备分为固定盒式和插板式两种

，

其中插板式设备又可以分

为小型和大型两种

。

图

3 NG-OTN

设备在网络重点位置

不同种类

NG-OTN

设备的部署位置和主要功能特征

如表

3

所示

。

对应现网

OTN

设备的分类方法

，

固定盒式

NG-OTN

和小型插板式

NG-OTN

又可统称为接入型

NG-

49

2022.07·

广东通信技术

》

新技术·新业务

OTN

。

为了同时支持基于

OSU

的业务

（

如

10 Mbit/s~10

Gbit/s

分组业务

、

STM-1/4

等

）

和基于

ODUk

的业务

（

如

10 Gbit/s

以上分组业务

、

STM-4

以上的

TDM

业务等

），

城域

OTN

应同时支持

OSU

和

ODUk

交换

。

城域网可采

用

OTN

现网升级或新建一个

NG-OTN

平面的方式实现对

OSU

的支持

。

为了保护已有网络投资

，

要求近期新建的

城域

OTN

设备应支持平滑升级到

NG-OTN

设备

。

在城域

OTN

的核心节点设备上

，

需要将其它城域

OTN

的

OSU

复用到

ODUk

中

。

因此

，

骨干

OTN

只需要支持

ODUk

交

换即可

，

可以继续沿用现有

OTN

。

对需要进行

OSU

收敛和交叉的城域汇聚

OTN

设备进行系

统升级

，

同时新增交叉板实现

OSU

交叉

，

该方案业务桥

接处理复杂

，

增加了业务时延

，

且无法实现全无阻

OSU

交叉

。

VC

到

OSU

的适配标准尚未定义

，

待标准完善后

，

可按统一标准进行互联互通

。

对于方案

2

，

小颗粒业务的客户侧新增

OSU-CPE

设

备

，

对需要进行

OSU

收敛和交叉的城域汇聚

OTN

设备进

行系统升级

，

部署

OSU

支线路板卡实现

OSU

交叉

，

OSU

与

OTN

在城域汇聚设备上进行对接

，

实现小颗粒业务低

时延端到端连通

。

方案对比如表

4

所示

。

根据城域网

OTN

向

NG-OTN

平滑

演进目标

，

整体来看分三个阶段进行网

络部署及演进

：

第一个阶段是

OSU

、

ODUk

、

VC-4/VC-12

、

PKT

交叉并存

，

扩容小颗粒场景采用

OSU

交叉

，

使用

表

3

不同种类

NG-OTN

设备的部署位置和主要功能特征

新

技

术

·

新

业

务

·

行

业

应

用

设备类型

安装

、

部署位置

业务交换能力

SDN

控制接口

盒式设备

客户节点

OSU

，

ODUk

和分组

标准

SDN

接口

小型插板式设备

接入节点或汇聚节点

OSU

，

ODUk

和分组

标准

/

私有

SDN

接口

大型插板式设备

汇聚节点或核心节点

OSU

，

ODUk

和分组

标准

/

私有

SDN

接口

新型客户及线路侧单板

，

线路侧单板要考虑和传统

OTN

4.2

现网演进思路

基于现有设备平滑演进支持

OSU

方案

，

目前存在两

种方式

，

一个是扩容

OSU

桥接交叉板

，

另外一个是扩容

OSU

支线路板件

，

如图

4

所示

。

（

1

）

方案

1

：

扩容

OSU

桥接交叉板

。

基于现网设备

，

通过设备系统升级同时新增低阶

OSU

交

叉板

，

可在现有线卡上实现

OSU

支持

。

方案

2

：

扩容

OSU

支线路板件

。（

2

）

基于现网设备

，

交叉盘无需改动和新增

，

方案对比软件操作

方案一

方案二

系统升级

设备互联互通

。

第二个阶段是

OSU

、

ODUk

、

PKT

交叉共存

，

VC

交叉完全被

OSU

交叉替代

，

部分分组场景被

OSU

替

换

。

第三个阶段是支持

OSU

和

PKT

交叉

，

ODUk

交叉被

OSU

完全替换

，

部分分组场景被

OSU

替换

，

OSU

预计将

占

80%

的应用场景

。

表

4

承载方案比较

硬件操作

扩容桥接交叉板

现网影响

影响最小

难易程度

桥接处理复杂

简单

业务端到端

无法实现

可以实现

时延

增加时延

减少时延

投资

低

高系统升级扩容

OSU

支线路板有一定影响

通过设备系统升级

，

扩容相应

OSU

支线路板卡实现

OSU

支持

。

5

总结

政企市场是中国移动业务收入增长的重要支柱

，

是保

障全向发力的关键一环

，

为适应各类客户的需求

，“

CHBN

”

我们需要做等级化的服务质量

，

按需为政府

、

金融

、

医疗

等不同品质要求的专线提供不同的网络资源和技术解决方

案

。

OSU

技术的引入将近一步促进

OTN

从管道通道向服

务通道转变

，

助力传输网络更为高效

、

灵活地实现政企专

线差异化承载功能

。

本文对

OSU

技术进行探讨

，

分析对

图

4

现网设备演进支持

OSU

方案示意图

比了专线业务的承载关键技术指标

，

为实现政企业务低时

（

下转第

57

页

）

对于方案

1

，

小颗粒业务的客户侧新增

OSU-CPE

设备

，

50

V2I

网络中基于

IEEE 802.11p

的公平性访问机制研究

4

总结

本文讨论了基于

IEEE 802.11p

的

V2I

网络中所存在的

不公平性问题

，

在与路边

RSU

进行通信的过程中

，

高速

车辆与低速车辆相比

，

不具有相同的信道访问机会

。

本文

基于此设计了一种信道访问机制

，

根据车辆节点速度来调

整每个节点的

CW

min

值并确定所需的最佳

CW

’

min

值

，

使

得具有不同速度的节点在

RSU

的驻留时间内具有相同的

通信机会

。

并且仿真结果表明这些最优的

CW

’

min

值与网

图

2 W

s,min

与公平性因子关系

（

W

F,min

= 16

）

可以得到一个最优的

W

’

F,min

使得公平指数

F = 1

，

其值为

10

，

如图

3

所示

。

在理论分析模型中方程的数值解也给出

了

10

的最优值

。

然后改变慢速车辆节点和快速车辆节点

的数量

，

令

n

S

= 25

，

n

F

= 10

，

发现最优

W

’

F,min

络中的车辆数量无关

。

参考文献

1

张旭

,

田锦

.IEEE 802.11p MAC

协议碰撞概率研究与分析

[J].

计算机技术与发展

.2017,27(03):12-17.

2 Yizhi Wang,Jianming Hu,Yi Zhang,Chao Xu. Reliability

Evaluation of IEEE 802.11p Based Vehicle-to-Vehicle

Communication in an Urban Expressway[J].Tsinghua

Science and Technology.2015,20(04):417-428.

3 up, E. Uhlemann,öm and up.

Evaluation of the IEEE 802.11p MAC method for vehicle

to vehicle communication[C].Vehicular Technology

Conference.2008:1-5.

4 TH Luan,X Ling,X Performance Analysis for

Vehicle to Infrastructure Communication[C],Wireless

Communications and Networking Conference.2010:1-6.

5

刘文晶

,

刘巧

.IEEE 802.11p

车载通信网络架构解析

[J].

广东

通信技术

.2022,42(04):18-21.

新

技

术

·

新

业

务

·

行

业

应

用

无变化

，

说明最优

W

’

F,min

亦与网络中慢速车辆和快速车辆的数量

无关

。

图

3 W

F,min

与公平性因子关系

（

W

S,min

= 16

）

（收稿日期：

2022-05-31

）

（

上接第

50

页

）

延

、

差异化

、

提高带宽承载效率等方面提供了参考

。

随着

OSU

技术方案的逐步标准化

，

相关产业链将更加成熟

，

为政企专线及

5G+

垂直行业的应用创造有利条件

，

未来

将在全球范围内广泛部署和投入商业应用

。

参考文献

1

王青明

.

基于

OSU

技术在

5G+

垂直行业的应用研究

[J].

广

东通信技术

.2021,41(07):33-35+39.

2

唐雄燕

,

王海军，杨宏博

.

面向专线业务的光传送网（

OTN

）

关键技术及应用

[J].

电信科学

.2020,36(07):18-25.

3

荆瑞泉

,

霍晓莉

,

李俊杰

,

丁一

.

以

OSU

为核心的

M-OTN

技

术创新与验证

[J].

电信科学

.2021,37(04):116-124.

（收稿日期：

2022-04-20

）

57

2022.07·

广东通信技术

本文标签： 业务专线承载带宽颗粒