OSU關鍵技術及標準進展

  光傳送網(OTN)具有大帶寬、硬管道、多業(yè)務承載能力、電信級的OAM機制等技術優(yōu)勢，是業(yè)界廣泛采用的承載技術，大規(guī)模部署于骨干網和城域網，為1Gbps以上速率的客戶業(yè)務提供優(yōu)質的管道。

  伴隨信息化和云化的發(fā)展，專線和視頻業(yè)務承載需求越來越旺盛。這些客戶業(yè)務的特點是帶寬小、數量多，要求簡單快捷的帶寬靈活調整，傳統(tǒng)OTN技術已經無法為此類業(yè)務提供高效承載服務。在這種背景下OSU(Optical Service Unit，光業(yè)務單元)技術應運而生。OSU在保留傳統(tǒng)OTN硬管道、豐富OAM等優(yōu)勢的前提下，提供更細的時隙顆粒度、更簡潔的帶寬無損調整機制，支持2M~100Gbps速率客戶業(yè)務的高效承載，使得OTN具備了從骨干核心下沉到接入末端的能力。

  應用場景和功能

  基于OSU的OTN設備是傳統(tǒng)OTN設備的優(yōu)化和擴展，通過引入OSU技術，可提供低成本、低時延、低功耗的以城域應用為主的綜合業(yè)務承載方案?；?A href="http://m.odinmetals.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=OSU&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">OSU的OTN設備在網絡中的部署如圖1所示。

圖1 基于OSU的OTN設備在網絡中的位置

  為了滿足業(yè)務高質量傳輸，OSU技術應支持如下主要功能：

  -支持CBR(固定比特速率)業(yè)務時鐘透傳功能;

  -支持多路OSU復用到ODU功能;

  -支持基于OSU的PM/TCM監(jiān)控功能，以及AIS/OCI/LCK維護信號下插功能;

  -支持基于OSU的時延測量功能;

  -支持基于OSU的子網鏈接保護倒換;

  -支持OSU帶寬無損調整功能。

  OSU關鍵技術

  OSU是針對傳統(tǒng)OTN技術的技術短板做出的技術改進，改變了傳統(tǒng)OTN采用時隙劃分幀結構的特性，采用更加靈活的凈荷塊劃分方式，可以實現2M~100Gbps不同顆粒度業(yè)務的高效承載，支持k級別的連接數量;簡化的帶寬無損調整機制能夠很好地滿足客戶業(yè)務帶寬靈活可變的需求。

  基于PB的幀結構劃分方式

  傳統(tǒng)OTN采用時隙的方式進行幀結構的劃分，最大支持80個時隙，最小的時隙顆粒度為1.25Gbps，這就意味著ODU的最大業(yè)務接入數量為80，高效承載的客戶業(yè)務最小帶寬為1.25Gbps。而OSU技術采用了全新的劃分方式，ODU幀被劃分為若干數量的PB(Payload Block，凈荷塊)，一個OSU占用一個或多個PB。為了快速識別出PB中承載的客戶業(yè)務類型，每個PB中包含了一個TPN(Tributary Port Number，支路端口號)，TPN的目的是用來指示該PB中所承載的OSU連接。

  采用OSU技術可以靈活設置PB的帶寬。PB的帶寬決定了OSU可以支持的客戶業(yè)務的最小顆粒度，例如將PB設置為2.6Mbps時，OSU可以高效承載VC12客戶業(yè)務。

  單個ODU可以支持的OSU連接數量由3個因素共同決定：P值大小、TPN長度和ODU復用級數。例如將T P N 的大小定為1 0 b i t 時， 采用OSUODU4的單級映射，一個ODU4最多可以支持1000個10Mbps級別的OSU連接，如果采用OSUODU2ODU4的兩級復用結構，一個ODU4理論上可以支持的OSU連接數量為9600個。無論是采用單級映射還是多級映射，一個ODU中可以支持的OSU連接數量相比于傳統(tǒng)OTN都得到了極大的提升。

  采用PB劃分ODU幀結構的另一個優(yōu)勢是可以簡化硬件實現，從兩個方面體現：首先，簡化了OSU定幀操作，根據ODU開銷中的PB邊界指示信息就可以很容易地鎖定PB邊界，無需像傳統(tǒng)OTN那樣采用比特滑動的方式來尋找?guī)^;第二，簡化了交叉的實現，每個PB長度為192byte，兼容目前主流交叉芯片的交叉信元長度，從ODU解映射出OSU后，進行包封處理后就可以輸入給交叉矩陣，從交叉矩陣輸出后，進行去包封處理就得到OSU，無需執(zhí)行ODU交叉所需的切包和重組的過程。

  分組業(yè)務映射到OSU

  專線市場中，占比最高的客戶業(yè)務就是分組業(yè)務，因此OSU為了高效承載各種速率等級的分組業(yè)務以及滿足分組業(yè)務的傳送需求，采用了如下的實現方式：

  將分組業(yè)務恢復到MAC(Media Access Control，媒體訪問控制)幀，然后按照以太網的規(guī)則進行編碼和轉碼操作，可以通過Idle的插入實現快速轉碼，降低處理時延，最后將轉碼后的數據流映射到OSU的凈荷中。為了提高OSU承載分組業(yè)務的可靠性，將轉碼后的數據流中的標記比特承載到OSU開銷中使用CRC進行保護，并對控制信息和控制塊類型進行二次轉碼使得最小漢明距離增大到2。

  相比傳統(tǒng)OTN使用GFP的方式承載分組業(yè)務，分組業(yè)務到OSU的承載方法在硬件實現上得到了極大的簡化，而且在映射過程中無需緩存過多的MAC數據，使得整個映射的時延也得到了降低。

  帶寬無損調整機制

  由于OSU采用隨路攜帶TPN的方式，基于OSU的無損帶寬調整機制將極大簡化。源端調整PB數量后，宿端可以自動跟隨適配源端調整，無需整體鏈路調整操作嚴格同步，簡化調整流程，更方便帶寬調整的實現?？梢栽谠炊藛吸c下發(fā)調整命令，完成整體鏈路的調整流程，無需逐點下發(fā)。OSU本身做為全新技術，從一開始就考慮無損調整的需求，也不會存在兼容的問題，不處理OSU的節(jié)點可以在服務層的ODU整體透傳。

  OSU的無損帶寬調整， 可以支持低至10Mbps速率級別的調整步長，支持更大的調整范圍(10M~100G+bps)、更快的調整時間。

  帶寬調整包括帶寬增加、帶寬減少，帶寬回退等三種操作，分別對應增加帶寬、減少帶寬以及出現問題后恢復原始狀態(tài)的操作。

  標準進展

  國內方面，中國通信標準協(xié)會(CCSA)TC6(傳送網與接入網)的WG1(傳送網)負責OSU標準的制定，在2019年12月的CCSA會議上，完成了《基于光業(yè)務單元( OSU) 的光傳送網( O T N ) 設備技術要求》和《光業(yè)務單元(OSU)技術要求》兩個行標的立項，并在2020年11月的TC6 WG1第79次工作組會議完成了《基于光業(yè)務單元(OSU)的光傳送網(OTN)設備技術要求》征求意見稿的討論。

  在經過將近1年的多方技術討論，中國電信在2020年8月實現OSU技術方案的收斂，完成企標《中國電信面向城域優(yōu)化的光傳送網(M-OTN)設備技術要求》的標準化過程;中國移動也啟動了《下一代光傳送網(NG OTN)設備技術規(guī)范》企標的標準化進程，正在召集多廠商進行技術方案的討論。

  國際方面，2020年1月召開的ITU-T SG15全會完成了G.osu“Optical Service Unit(OSU)path layer network”的立項，關于OSU的開銷功能、ODU劃分PB的方式也在2020年6月的ITU-TQ11小組的中間會議被采納。在2020年10月的ITU-T Q11中間會議進行了OSU整體技術方案的第一輪討論，達成了一些共識，預計在2021年12月完成G.osu的批準(consent)。

  OSU技術的標準化進程正在逐步推進，相關運營商也已經制定了測試和設備集采計劃。OSU技術具備的安全隔離、靈活顆粒、泛在連接、超低時延以及極簡調整等技術優(yōu)勢，能夠滿足不同客戶的差異化需求，將會在政企專線承載市場上扮演重要的角色。

  作者：中興通訊 張源斌