呂文琳 牛文林 陸 源 張立明

1.中國(guó)聯(lián)通山東分公司；2.山東省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司

0 引言

近年來(lái)，光網(wǎng)絡(luò)的管控一體化受到廣泛關(guān)注，即通過(guò)部署SDN控制器和SDN協(xié)同器實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的端到端快速下發(fā)、端到端業(yè)務(wù)配置和保護(hù)、端到端一體化管控。目前，中國(guó)聯(lián)通全國(guó)范圍內(nèi)的OTN網(wǎng)絡(luò)單域SDN控制器已有較大規(guī)模的部署，但主要是基于同廠商的端到端一體化。山東聯(lián)通OTN網(wǎng)絡(luò)一體化工作也于2019年根據(jù)集團(tuán)安排進(jìn)行了統(tǒng)一部署。但是，各省現(xiàn)網(wǎng)從省網(wǎng)至本地核心-匯聚-接入均存在2-3家不同廠商的OTN網(wǎng)絡(luò)，因此SDN北向解耦互通對(duì)于未來(lái)OTN網(wǎng)絡(luò)跨域跨廠商業(yè)務(wù)互通有著重要意義。

目前實(shí)現(xiàn)異廠商業(yè)務(wù)管控協(xié)同的難點(diǎn)主要有兩個(gè)。第一個(gè)難點(diǎn)位于網(wǎng)絡(luò)層，即異廠商跨域OTN網(wǎng)絡(luò)接口如何實(shí)現(xiàn)互通。以往的方案是通過(guò)UNI接口實(shí)現(xiàn)，此方案無(wú)法傳遞管理開(kāi)銷(xiāo)，且無(wú)法進(jìn)行ODUk打散復(fù)用，業(yè)務(wù)基本需要逐段配置，難以實(shí)現(xiàn)一體化管控。異廠商的NNI灰光對(duì)接是下一步異廠商基于物理接口對(duì)接的演進(jìn)趨勢(shì)。第二個(gè)難點(diǎn)位于管控層，目前國(guó)際主流的光域SDN控制器北向接口有兩種模式，分別由兩個(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)化組織提出，一是國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）主導(dǎo)的ACTN，國(guó)內(nèi)由華為/烽火負(fù)責(zé)推進(jìn)，二是光互聯(lián)論壇（OIF）主導(dǎo)的傳送應(yīng)用可編程接口（T-API），國(guó)內(nèi)由中興負(fù)責(zé)推進(jìn)。ACTN控制器系統(tǒng)是由三類(lèi)控制器組成的層次化控制器系統(tǒng)模型，目前是相對(duì)成熟的北向方案。研究異廠商基于ACTN架構(gòu)的光域SDN北向?qū)臃桨讣皽y(cè)試，并進(jìn)行應(yīng)用推廣，現(xiàn)階段對(duì)面向5G和DC的智能化OTN網(wǎng)絡(luò)發(fā)展有著積極作用。

1 網(wǎng)絡(luò)層互通

1.1 互聯(lián)互通模型

在OTN設(shè)備（包括OTN終端復(fù)用設(shè)備、OTN交叉設(shè)備）的組網(wǎng)應(yīng)用中，主要組網(wǎng)接口有兩種：用戶－網(wǎng)絡(luò)之間接口（UNI）和網(wǎng)絡(luò)－網(wǎng)絡(luò)之間接口（NNI），其中NNI接口根據(jù)管理域的不同進(jìn)一步細(xì)分為外部NNI（E-NNI）和內(nèi)部NNI（I-NNI）接口，如圖1所示。由于I-NNI為單廠家設(shè)備組網(wǎng)時(shí)單域內(nèi)部接口，一般不涉及互聯(lián)互通相關(guān)問(wèn)題，因此，若非特別說(shuō)明，NNI接口均指E-NNI接口。

圖1 用戶和網(wǎng)絡(luò)互通模型

OTN設(shè)備之間的互聯(lián)互通涉及到傳送平面、控制平面和管理平面三個(gè)平面之間互通，由于目前的OTN網(wǎng)絡(luò)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(xié)同器互通。而傳送平面的互通主要包含基于UNI的業(yè)務(wù)互通（傳統(tǒng)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(wǎng)（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(wǎng)絡(luò)層次組成密切相關(guān)。目前大部分廠商均采用基于灰光的線路板實(shí)現(xiàn)（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(duì)接首先要考慮接口的選擇，ITU-T G.709建議的OTN接口結(jié)構(gòu)和功能模塊的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3所示。

客戶信號(hào)作為OPU凈荷加上開(kāi)銷(xiāo)后映射到OPUk，OPUk又作為ODU凈荷加上開(kāi)銷(xiāo)后映射到ODUk，ODUk加上開(kāi)銷(xiāo)和FEC區(qū)域后映射到OTUk。這幾部分均為電信號(hào)，相應(yīng)的開(kāi)銷(xiāo)均為隨路開(kāi)銷(xiāo)，和凈荷一同傳送。OTUk加上開(kāi)銷(xiāo)后映射到光通道OCh，OCh被調(diào)制到光通道載波OCC，n個(gè)OCC進(jìn)行波分復(fù)用，合入OMS開(kāi)銷(xiāo)后構(gòu)成OMSn接口，OMSn加上開(kāi)銷(xiāo)后構(gòu)成OTSn單元。這幾部分均為光信號(hào)，相應(yīng)的開(kāi)銷(xiāo)和通用管理信息一起構(gòu)成了OTM開(kāi)銷(xiāo)信號(hào)OSS，以非隨路形式在光監(jiān)控信道OSC中傳送。

通過(guò)圖3可以看到，OPUk在支路板內(nèi)部，無(wú)法用于不同系統(tǒng)的對(duì)接。ODUk通過(guò)背板連接，只有同廠家可以通過(guò)該接口對(duì)接。OMS對(duì)OCC進(jìn)行復(fù)用后包含了該站點(diǎn)所有的業(yè)務(wù)，不能選擇性地處理需跨系統(tǒng)的業(yè)務(wù)。因此不同系統(tǒng)的OTN對(duì)接接口主要為客戶側(cè)接口或OCC接口，即可分為支路板對(duì)接和線路板對(duì)接兩大類(lèi)。中國(guó)聯(lián)通一體化OTN組網(wǎng)方案建議采用異廠家設(shè)備N(xiāo)NI側(cè)對(duì)接組網(wǎng)方案，NNI接口采用白光/灰光OTUk（IrDI）（k=1，2，3，4），攜帶OTN信號(hào)封裝格式，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)跨網(wǎng)絡(luò)穿通，灰光板具備子通道拆分功能，即OTU信號(hào)可以拆分為相應(yīng)的ODUk（k=0/1/2/3/2e/3e2/flex）子通道。另外還可采取混合業(yè)務(wù)灰光板對(duì)通，除具備上述功能之外，還支持Packet業(yè)務(wù)、VC業(yè)務(wù)與OTUk信號(hào)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(tǒng)在對(duì)接的時(shí)候需要保證管理信息在穿越不同廠家設(shè)備子網(wǎng)時(shí)將不被終結(jié)或失配，從而實(shí)現(xiàn)電路端到端管控。ITU-T G.872中定義了域內(nèi)接口（IaDI）和域間接口（IrDI），IrDI接口要求在接口兩端均做3R信號(hào)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(guò)隨路形式的電層開(kāi)銷(xiāo)來(lái)提供監(jiān)控能力。

圖4 OTUk電層開(kāi)銷(xiāo)總覽圖

ODUk開(kāi)銷(xiāo)中分配了兩個(gè)通用通信通路字節(jié)GCC1/GCC2，用于ODUk在跨域時(shí)進(jìn)行管理通信。OTUk開(kāi)銷(xiāo)中分配了一個(gè)通用通信通路字節(jié)GCC0，用于域內(nèi)的網(wǎng)元間管理通信。

硬件對(duì)IrDI接口的支持能力分為兩種：（1）透?jìng)鞣绞街荒茏R(shí)別并透?jìng)鱅rDI接口中的整個(gè)OTUk；（2）結(jié)構(gòu)化方式可識(shí)別并分別處理IrDI接口中包含的多個(gè)低階ODUk。

如果某個(gè)OTN站點(diǎn)接入了多個(gè)小顆粒業(yè)務(wù)，分別封裝為低階ODUk后復(fù)用進(jìn)一個(gè)高階OTUk，到達(dá)一個(gè)轉(zhuǎn)接點(diǎn)后需交叉到不同線路方向，就需要采用支持結(jié)構(gòu)化方式的硬件，才能在拆分后的ODUk中保留各自的網(wǎng)管信息。因此在實(shí)施對(duì)接方案時(shí)，無(wú)論是利舊還是新增對(duì)接業(yè)務(wù)板，都要核實(shí)板卡對(duì)IrDI接口和光模塊的支持能力，建議采用專(zhuān)用的IrDI板卡進(jìn)行對(duì)接。目前有的廠家已推出通用型的業(yè)務(wù)板，可通過(guò)配置不同的光模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)支路板和線路板的功能（俗稱“灰光板”），對(duì)IrDI接口的支持能力也更完善。

1.4 異廠商灰光對(duì)接建議

近期，山東省先后進(jìn)行了華為-烽火、華為-中興異廠商O(píng)TU4/OTU2灰光對(duì)接測(cè)試，主要探索透?jìng)麈溌吩O(shè)置、時(shí)隙分配及業(yè)務(wù)映射等。測(cè)試結(jié)論是，在滿足以下3個(gè)基本條件的情況下，通過(guò)異廠家OTN設(shè)備基于標(biāo)準(zhǔn)OUTk NNI接口的互聯(lián)，業(yè)務(wù)能夠成功互通，并且能實(shí)現(xiàn)跨域業(yè)務(wù)保護(hù)/恢復(fù)、告警傳遞等功能。

（1）透?jìng)麈溌吩O(shè)置

對(duì)于100G鏈路OTU4對(duì)接，骨干透?jìng)麈溌吩O(shè)置TCM1-6（一般選擇TCM6，避免沖突）、GCC1、GCC2為透?jìng)髂Ｊ?；?duì)于10G鏈路OTU2對(duì)接，骨干透?jìng)麈溌吩O(shè)置RES_ODU、GCC1/GCC2為透?jìng)髂Ｊ?。兩端FEC前向糾錯(cuò)一致時(shí)，可關(guān)閉。

（2）時(shí)隙分配

分配模式：異廠家互聯(lián)端口處，設(shè)置時(shí)隙分配方式為指定（手工）分配時(shí)隙，即非自動(dòng)分配時(shí)隙模式；時(shí)隙序號(hào)：異廠家互聯(lián)端口處，承載業(yè)務(wù)的物理時(shí)隙序號(hào)須保持一致。（注：邏輯序號(hào)可以不一致。）

（3）業(yè)務(wù)映射和封裝方式

各個(gè)廠家對(duì)業(yè)務(wù)的映射和封裝方式應(yīng)該保持一致，同時(shí)顯示各種映射方式的PT值，便于對(duì)業(yè)務(wù)的復(fù)用和解復(fù)用；①對(duì)于STM-16、STM-64業(yè)務(wù)，映射方式統(tǒng)一設(shè)置為同步映射（PT=0×03）方式；②對(duì)于GE業(yè)務(wù)，映射方式統(tǒng)一設(shè)置為T(mén)TT+GMP（PT=0×07）映射方式；③對(duì)于10GE業(yè)務(wù)，映射方式統(tǒng)一設(shè)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(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

ACTN與T-API的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)從組織流程、影響力，版本兼容性及協(xié)同性等方面的對(duì)比如表1所示。

表1 ACTN與T-API標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析

（2）SDN北向方案

①中國(guó)移動(dòng)：北向接口基于OMC擴(kuò)展，基于中國(guó)移動(dòng)規(guī)范要求，以及技術(shù)平臺(tái)積累，按照企標(biāo)《OMC系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范》中描述北向支持分離式物理部署。

②中國(guó)電信：自研智能綜合網(wǎng)管，北向接口基于網(wǎng)管I2接口擴(kuò)展，綜合網(wǎng)管OTMS實(shí)現(xiàn)多域協(xié)同。

③中國(guó)聯(lián)通：中國(guó)聯(lián)通在智能管控演進(jìn)方面，緊跟國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，SDN北向方案經(jīng)過(guò)嚴(yán)格比選和論證，第一階段采取的是IETF定義的ACTN標(biāo)準(zhǔn)，采取二級(jí)協(xié)同部署方式，集團(tuán)部署一級(jí)協(xié)同，省內(nèi)部署二級(jí)協(xié)同，OTN協(xié)同器進(jìn)行二次迭代開(kāi)發(fā)，后期支持T-API接口，計(jì)劃會(huì)在2020年完成基于TAPI接口的第三方編排器開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)跨域跨廠家協(xié)同。支持業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)管理和調(diào)度，支持智能化運(yùn)維。

（3）ACTN架構(gòu)方案

相較于分布式網(wǎng)絡(luò)控制方式而言，SDN網(wǎng)絡(luò)采用邏輯集中控制機(jī)制，由于擁有全局視角，可以提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。隨著云計(jì)算、數(shù)據(jù)中心遷移及分組與光融合應(yīng)用需求的增加，SDN網(wǎng)絡(luò)憑借強(qiáng)大的服務(wù)層資源抽象能力，能實(shí)現(xiàn)跨多個(gè)專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)快速發(fā)放。ACTN控制器系統(tǒng)以SDN對(duì)TE網(wǎng)絡(luò)資源的控制為基礎(chǔ)，為SDN傳送網(wǎng)絡(luò)提供了一種全新的控制器架構(gòu)，ACTN控制器系統(tǒng)是由三類(lèi)控制器組成的層次化控制器系統(tǒng)模型，如圖5所示，其中三類(lèi)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(gòu)及控制器功能基本層次化模型

2.2 異廠商跨域協(xié)同測(cè)試

為驗(yàn)證基于ACTN架構(gòu)的SDN兩級(jí)協(xié)同實(shí)現(xiàn)跨域OTN解耦互通與業(yè)務(wù)發(fā)放，驗(yàn)證集團(tuán)先進(jìn)架構(gòu)的可用性，山東聯(lián)通基于現(xiàn)網(wǎng)搭建測(cè)試環(huán)境，選定測(cè)試環(huán)境進(jìn)行測(cè)試，即烽火、華為設(shè)備通過(guò)NNI灰光、UNI兩種方式跨域?qū)樱旌辖M網(wǎng)。端到端透?jìng)鳂I(yè)務(wù)路徑：華為CPE-華為本地網(wǎng)-華為省網(wǎng)-烽火本地網(wǎng)-烽火CPE。省內(nèi)烽火集中化工作同步進(jìn)行，目前已部署控制器，測(cè)試場(chǎng)景烽火域納管網(wǎng)元主要為臨時(shí)測(cè)試網(wǎng)元（FONST 6000及FONST 1000 U2設(shè)備）。華為域均為現(xiàn)網(wǎng)在用網(wǎng)元，新增末端CPE OSN 1800IE設(shè)備。

測(cè)試完成：控制層NCE-S進(jìn)行跨域統(tǒng)一管控，實(shí)現(xiàn)拓?fù)洳榭?、時(shí)延測(cè)量、基于約束路由的E2E業(yè)務(wù)下發(fā)、狀態(tài)變更同步等。

2.3 后續(xù)應(yīng)用建議

由于各廠商對(duì)于SDN管控支持情況進(jìn)度不一，目前的測(cè)試僅考慮了透?jìng)鹘M網(wǎng)業(yè)務(wù)的跨域?qū)崿F(xiàn)（含UNI和NNI兩種方式），對(duì)于EOO和EOS類(lèi)業(yè)務(wù)，2021年需重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)基于PEOTN網(wǎng)絡(luò)的上述兩種業(yè)務(wù)組網(wǎng)及入云，以及對(duì)應(yīng)業(yè)務(wù)的B/O域流程打通，包含省內(nèi)NCE-S北向?qū)拥谌骄幣牌髋c應(yīng)用層打通，進(jìn)而全面支撐云網(wǎng)協(xié)同業(yè)務(wù)（含MPLS-TP入云、EOO入云及EOS入云）。EOO和EOS類(lèi)業(yè)務(wù)的異廠商跨域協(xié)同，需視各廠商的開(kāi)發(fā)力度進(jìn)行現(xiàn)網(wǎng)驗(yàn)證和跟蹤。

3 結(jié)束語(yǔ)

基于SDOTN的跨域業(yè)務(wù)協(xié)同，對(duì)于光傳送網(wǎng)現(xiàn)網(wǎng)架構(gòu)下的SDN化演進(jìn)有重要意義，本文從異廠商物理網(wǎng)絡(luò)對(duì)通和管控層對(duì)通兩個(gè)方面進(jìn)行論證分析，以省內(nèi)華為-烽火、華為-中興現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試案例進(jìn)行輔助，總結(jié)異廠商基于ACTN架構(gòu)的光域SDN北向?qū)臃桨讣凹夹g(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，進(jìn)而為全面實(shí)現(xiàn)異廠商網(wǎng)絡(luò)一體化打下基石。SDOTN可實(shí)現(xiàn)基于業(yè)務(wù)算路策略和路徑約束、時(shí)延可視的端到端跨域OTN業(yè)務(wù)編排與快速發(fā)放，且具備跨域業(yè)務(wù)保護(hù)恢復(fù)等功能，支持多廠商O(píng)TN設(shè)備混合組網(wǎng)，并且對(duì)網(wǎng)絡(luò)層互通的NNI、UNI兩種方式均進(jìn)行了支持驗(yàn)證，有助于構(gòu)建靈活高效智能一體化政企精品網(wǎng)。后續(xù)根據(jù)各廠商的開(kāi)發(fā)情況，需進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)EOO和EOS類(lèi)業(yè)務(wù)的異廠商跨域協(xié)同。