构建刚柔并济的弹性化OTN网络

       目前，我国已全面进入信息化社会的建设高潮。随着4K高清视频、Pre5G以及5G概念的提出和发展，未来我国对通信网络带宽的需求将达到前所未有的高度。国家制定了“宽带中国”国家战略，以实现宽带提速和宽带覆盖范围的提升。接入带宽的飞速增长必然导致OTN（光传送网）网络承载更大的数据流量。因此，“宽带中国”国家战略需要OTN网络作为基础支撑。

　　在技术方面，超100G OTN时代已悄然来临。图1是国际著名咨询公司OVUM对OTN网络发展的预测，可以看到超100G的商用步伐正逐步加快。OTN网络的核心节点需要更大的交叉容量，以实现大数据流的疏导。

　　在OTN网络组网方面，随着接入带宽的增长，在城域范围内OTN下沉势在必行，必须构建从接入/汇聚层到核心层的端到端的OTN以应对带宽的增长。同时需要注意在接入/汇聚层，业务接入的端口多为GE/10GE，但在核心层面业务端口一般为100GE，因此在业务上行的过程中需要进行“业务汇聚”和“端口收敛”。传统方案采用OTN构建上行管道，业务汇聚和端口收敛的功能由数据设备完成，对于TDM专线则需要MSTP（基于SDH 的多业务传送平台）设备来完成。这增加了网络的层次和复杂度。若采用分组OTN设备则可以解决上述问题，融合分组功能的OTN网络不仅构建大容量的传输管道，更利用自身的分组功能实现了“业务汇聚”和“端口收敛”，简化网络层次，降低运营商的建网成本。

分组OTN主要应用场景

　　总体而言，分组OTN的主要应用场景包括：家庭宽带OLT（光线路终端）上行方式优化、大客户专线业务、作为传送层“IP+光融合”的设备基础。

家庭宽带的发展需要OLT上行方式的变革

　　家庭宽带业务发展初期，由于接入带宽要求不高，用户数量还不够庞大，覆盖范围主要集中在市区或区县。早期的OLT上联到BRAS（宽带远程接入服务器）的方案大都采用光纤直驱方式，光纤资源浪费严重。

　　随着接入带宽的不断增长以及用户数量的不断增加，OLT上联到BRAS的传输带宽要求进一步增加，传统的光纤直驱方式面临挑战。同时，随着“宽带入村”的推广，OLT将下沉部署，在部分县乡，OLT到BRAS之间的传输距离的拉大使得光纤直驱的传输距离也同样面临挑战。因此，部署小型化的OTN设备来构建OLT上联到BRAS的管道，既可以解决传统光纤直驱方式的带宽问题，也可以解决长距离传输的问题，从“带宽”和“距离”两个方面助力家庭宽带的发展。

　　而分组OTN的出现进一步优化了OLT上联的方式。传统方案无法实现业务的收敛和端口的汇聚。由于OLT上联的端口速率一般都低于BRAS的端口速率，因此需要增加汇聚交换机以实现业务的收敛和端口的汇聚。如果采用分组OTN构建OLT上联BRAS的通道（见图2），则兼顾了传统OTN大容量长距传输的优点，又有分组OTN的分组功能实现业务的收敛和端口汇聚，取代原有的汇聚交换机。该方案简化网络层次，大幅降低组网成本，整体上节省运营商大约30%的网络投资。

多等级大客户专线的统一承载

　　目前大客户专线已成为很多运营商利润的主要增长点。随着企业规模和企业数量的增加，全球大客户专线逐步向大粒度、IP化方向发展。未来几年大客户专线中以太网类的专线比重会逐步增加，专线带宽从2M~十几M为主逐步向100M~1000M发展，大粒度专线比重会逐步增加。但需要注意的是：在未来3—5年内，小粒度TDM专线仍有相当的存量，多种类型专线业务并存是未来大客户专线市场的基本特征。

　　因此，最优秀的大客户专线解决方案是在保证服务质量的前提下，实现多种类型专线业务的统一承载，并可根据客户的类型和要求进行专线业务分等级的区分。现有的大客户专线承载方案是由多种设备共同完成的，以中国电信为例，其大客户专线业务的发展在国内首屈一指：中国电信现网中采用MSTP网络用以承载小粒度、低时延、高可靠性的大客户专线业务；采用IPRAN承载小粒度分组类专线业务；对于大型ICP企业专线则可以选择OTN承载。同时由于MSTP设备逐步退网，众多的TDM类专线业务急需新的平台代替，而IPRAN/PTN不能提供刚性管道保证特殊企业（如金融、电力）低时延、高可靠性的要求。传统OTN设备虽然天生具备刚性管道，但对于小粒度专线业务的承载效率和灵活性较低。

　　分组OTN设备的出现，给大客户专线承载带来了变革。分组OTN设备融合传统OTN、MSTP、PTN、交换机等众多设备功能于一身，具备传统OTN刚性管道、低时延、大容量的优点，同时可以对TDM类专线实现VC4或VC12级别的调度，又可以采用L2层交换或者MPLS-TP技术实现小粒度分组类专线的承载和业务的统计复用，以提高对小粒度专线业务的承载效率和灵活性。运营商仅建设分组OTN一张专网就可以解决全部专线的承载需求（见图3），既降低了网络的复杂度，又便于运营维护。

“IP+光”融合的实现

　　近几年来，SDN/NFV技术成为网络发展的主要潮流。SDN技术在承载网的一个重要应用场景就是实现“IP+光”的融合。

　　现有运营商网络以核心路由器为代表的IP数据层面和以OTN为代表的传输层面是相互独立的。两部分设备在运营商内部独立运维，且设备大多数情况也是异厂家的，这样IP设备与OTN设备之间缺少统一管理，业务创建与开通周期长，缺少竞争力。SDN技术的出现，提供了IP和光协同的技术途径，通过编排层控制器对IP和OTN设备进行统一管理，实现业务快速开通和路由器旁路等功能。

　　SDN技术的实现需要设备层面有新技术的支撑。“IP+光”协同在具体实现上需要OTN层可以感知IP层的变化，在很多场景下需要OTN层实现部分IP层的功能，相比于核心路由器的转发，OTN设备在成本、功耗、时延等方面都有着自身的优势。

　　传统的IP网络，核心路由器之间有大量的转发数据，但传统OTN设备构建的传输层面不具备分组功能，仅提供大容量管道，因此大量的转发业务必须由核心路由器逐跳转发，占用了核心路由器大量的资源，无形中增加了运营商的OPEX。

　　在“IP+光”协同的思想下，采用分组OTN构建路由器之间的光层通道。通过SDN技术实现IP层面和OTN层面的统一管理，然后根据转发数据的流向，由分组OTN利用MPLS-TP或L2 VPN等技术在光层中构建一条“旁路”通道，大量转发的业务直接通过旁路通道转发，不再需要核心路由器的逐跳转发，从而实现核心路由器的旁路（见图4）。这种方案大量节省核心路由器的端口，降低核心路由器的压力，从而减少运营商的运维压力。

分组OTN的实现方式

　　分组OTN的实现方式主要分为两类：板卡级分组OTN和集中式分组OTN。

板卡级分组OTN将分组处理功能和OTN封装在一块板卡上实现。板卡级分组OTN实现简单，不需要单独的交叉板卡，适用于小型化的OTN设备，主要用于接入层；但业务处理能力受限于板卡端口和带宽，不能实现跨板卡之间的分组交换功能。

　　集中式分组OTN的功能比板卡级分组OTN强大，需要集中式交叉板卡。目前主流的集中式分组OTN采用“通用信元交换技术”。标准组织OIF制订的OPF（ODUk over Packet Fabric）协议详细规定了采用通用信元交换技术如何承载ODUk以实现背板交叉。在这种方式中，将设备的交叉板看成一个通用信元交换的矩阵，各种业务均在业务板卡中进行信元切片，之后信元进入通用信元交换矩阵，交换到线路侧板卡再将ODUk/PKT/VC等业务统一封装到OTUk上线路传输。

　　中兴通讯新一代超大容量分组OTN设备ZXONE 9700，就采用了通用信元交换方式，实现高达28.8T的电交叉容量，实现了ODUk、PKT、VC的统一承载，可实现ODUk、TDM业务、分组业务的无阻调度，为运营商构建刚柔并济的弹性化OTN网络。