基于PeOTN技术的跨国传送网应用研究

张蓉，杜英田

（中国电信国际有限公司，北京 100010）

1 引言

互联网、云服务、IoT、4K高清视频等应用的蓬勃发展，催生出海量跨国专线业务需求。全球范围来看，国际专线业务以不同云数据中心之间的长距离、大带宽颗粒、低时延、智能化专线为主，目标客户聚焦在国际主流运营商、OTT企业、云服务商当中。传统传送网（如SDH/MSTP）承载此类业务面临巨大挑战。分组增强型光传送网（Packet enhanced Optical Transport Network，PeOTN或POTN）的出现，为解决前述业务的承载难题带来了转机。

2 国际专线业务特点及面临的挑战

2.1 国际专线业务特点

国际专线业务需求主要来自于跨国运营商客户、OTT及云服务提供商、跨国企业客户等。与国内政企大客户的传统专线业务相比，国际专线业务具有以下特点。

（1） 接口以太化：传统TDM的接口（E1、STM-n等)日渐减少，以太接口已经成为主流。

（2）带宽颗粒大：100 Mbit/s～10 Gbit/s为主要带宽需求，部分OTT客户的100 Gbit/s速率需求也较为普遍。

（3）时延要求苛刻：部分金融客户要求超低时延专线满足其高频交易需求，时延精度精确到0.1 ms甚至0.01 ms。

（4）智能化要求高：越来越多的客户提出基于GE接口的100 Mbit/s～1 Gbit/s、基于10GE接口的1～10 Gbit/s中间速率需求，并往往带有速率灵活无损调整及BoD（Bandwidth on Demand，）等要求。

2.2 国际专线业务面临的挑战

国际专线业务一般通过SDH/MSTP、OTN、PTN等网络承载。表1简列了各类专线承载方式的特点，不难发现SDH/MSTP、OTN、PTN等网络在承载国际专线业务时各有所长，但又均面临一定挑战，没有哪一种单一网络可以满足全部国际专线的承载需求。

表1 国际专线业务现有主要承载方式比较

值得一提的是，运营商在全球范围内进行网络部署时，特别是在欠发达国家和地区，一般通过租用合作伙伴机房的方式安装网络设备。受制于当地机房空间、电力等条件限制，同时部署SDH/MSTP/OTN/PTN等多种网络设备以期满足多种业务承载需求的想法往往是不现实的。在这种情况下，对融合多种技术可同时承载多种业务的复合式网络的渴求就变得更为迫切了。分组增强型光传送网的产生则有效解决了这一痛点。

3 分组增强型光传送网

分组增强型光传送网（Packet enhanced Optical Transport Network，PeOTN）是在OTN网络的基础上，增加分组交换的处理能力，可实现对OTN、TDM、分组业务的统一交叉调度和传送的多业务复合型OTN网络，同时具备ODUk交叉、分组交换、VC交叉以及OCh交叉能力。

PeOTN网元一般由传送平面、控制平面、管理平面和DCN模块组成，管理平面通过管理总线与控制平面、传送平面和DCN相连，控制平面通过控制总线与传送平面和DCN相连。PeOTN设备的系统架构如图1所示。

PeOTN支持分组处理功能和分组交换功能，可实现以太网信号到ODUk的适配、QoS保证、以太网OAM处理以及以太网分组报文无阻塞转发等功能。PeOTN设备通过“分组—ODUk”适配功能完成以太网信号与ODUk通道的层间适配：首先完成分组业务处理（QoS、OAM等），然后再将以太网帧封装映射到ODUk通道中。

图1 分组增强型光传送网络系统结构图

PeOTN网络相当于在OTN设备上增加了一台以太网交换机，可支持丰富的以太网功能。主要包括：

（1）支持传输链路带宽灵活配置。

（2）支持转发/过滤以太网数据帧的功能。

（3）支持以太网端口流量控制。

（4）支持VLAN处理，包括基于端口透传的业务处理、VLAN交换、VLAN剥离与添加等。

（5）支持以太网网络和接入链路的OAM机制，包括故障管理和性能管理功能。

（6）支持以太网流分类和各种QoS策略，包括流分类、流标记、流量监管、流量整形、拥塞控制和队列调度等。

目前，主流设备厂商基本都推出了符合PeOTN标准的产品，并且也提供了原有OTN设备向PeOTN平滑升级的解决方案。运营商无需更换主设备，仅通过主设备软件升级和新购分组支路单板及统一线路侧单板便可实现OTN向PeOTN的升级，可最大限度利旧原有设备，从而大幅节省网络投资。

4 利用PeOTN承载国际专线业务方案

4.1 国际专线业务分类

根据接口类型的不同，国际专线业务可分为：波道业务、以太业务和TDM业务。其中以太业务根据速率可变与否，又可进一步分为固定速率业务和可变速率业务。所谓固定速率业务是指业务速率和接口规格一致的业务，如基于FE以太网接口提供100 Mbit/s速率业务。可变速率业务是指在接口不变的情况下业务速率大小灵活可变的业务，如国际业务中非常典型的基于10 GE接口的1～10 Gbit/s中间速率业务。

4.2 PeOTN承载国际专线业务实现方案

图2所示为典型的PeOTN设备配置，左侧为支路侧（客户侧），右侧为线路侧。支路侧通过不同类型的单板实现不同类型业务的接入。通过统一交叉矩阵后，不同类型的业务可统一映射到统一线路单板中，实现不同业务到ODUk的映射。当支路侧只有OTN类型的业务时，也可考虑仅配置OTN支路单板和OTN线路单板，这时的PeOTN设备可被认为是退化成普通的OTN设备。

出于维护便利性的考虑，建议PeOTN网络设备的线路侧配置统一线路单板，从而可以灵活适配各种类型的支路侧业务。支路侧单板则可根据业务类型选用不同类型的业务单板：波道业务和固定速率以太业务可通过OTN支路单板承载，TDM业务可通过SDH支路单板承载，可变速率以太业务可通过以太分组单板承载。PeOTN设备承载国际专线的具体实现方案参见表2。

图2 PeOTN设备配置示意

表2 PeOTN承载国际专线业务实现方案

从表2的国际专线业务承载方案不难看出，PeOTN设备将多种业务统一匹配进ODUk硬管道最终送交光通道层（OCh）传送，从根本上保证了各类客户业务的物理隔离，具有与OTN网络一致的安全性。通过配置不同类型的支路侧业务单板可以分别处理OTN、以太和TDM业务，在单一网元设备上实现了不同业务类型、不同带宽颗粒业务的统一处理传送，网络结构较为简单，网络维护变得更为容易。此外，PeOTN通过分组方式实现对可变速率以太业务的承载，带宽调整颗粒可低至1 Mbit/s，相较OTN网络ODUflex方式下1.25 Gbit/s的带宽调整颗粒而言，粒度更细、带宽调整更为灵活，能够很好地响应国际客户灵活多样的带宽调整需求，从而大幅提升运营商专线产品的市场竞争力。

4.3 国际专线智能化实现方案

PeOTN有助于提升国际专线的智能化水平。近年来，越来越多的国际客户对通信服务提出了智能化的诉求，并且往往集中在网络状态展现、电路时延展现、带宽按需调整等方面。由于分组网天然具有灵活、智能的优势，境内外运营商基于IP网的业务早已实现或部分实现了智能化，可通过自服务门户向客户提供诸如账单查询、故障申告、网络性能展现、流量调整甚至业务自助开通等自服务功能。但是对于专线业务而言，由于传统的SDH/MSTP/OTN网络本身不具备智能灵活的能力，无法响应类似的智能化诉求，因此即使是境外领先运营商也鲜有针对传输专线业务提供智能化方案的先例。但这一切将在部署PeOTN以后有很大改观。利用PeOTN的北向接口，运营商可借助自研的平台，将网管中的业务配置、性能监视等能力提取出来并通过自服务网站向其最终用户开放，从而提供网络状态可视、带宽可调的智能型专线服务。

5 国际传送网中引入PeOTN的部署方案

跨国运营商在母国以外的国家和地区进行网络部署时，一般不具备自建机房的条件，只能租用当地合作伙伴的机房空间。特别是在欠发达国家和地区，往往受制于当地租用机房空间和电力条件的限制，很难在一开始就进行大规模、层次化的节点部署。根据各地实际情况，境外传送网一般采取“由点及面”、“先实现网络能力覆盖，再考虑网络分层”等思路进行部署，与国内层次化的传送网部署思路不甚相同。

以在从未有业务覆盖的A国首次部署网络为例（图3所示），先期选择在该国落地业务量较大的城市部署首个PoP点（Point of Presence，网络服务提供点），一般选用骨干型设备与母国骨干节点采用大颗粒中继互连。由于布点初期业务量的不确定性，出于节省机房空间和电力的目的，该节点一般选用兼具大中小颗粒业务接入能力的设备，既用于大颗粒业务的接入以及骨干中继互连，也用于中小颗粒业务的接入（如图 3（a）所示）。

当首个PoP点（PoP1）建成以后，随着当地业务的逐步开展，该国其他城市落地的业务需求将逐渐显现。当落地其他城市的业务需求足够大以后，可建设第二PoP节点（PoP2），此时方有必要考虑网络分层的问题。PoP2节点应根据业务带宽颗粒的大小酌情设置为骨干节点或者接入节点。

对于业务需求主要以大带宽颗粒为主的城市，可考虑将PoP2节点设置为骨干节点，与骨干节点PoP1以及母国核心节点PoPA、PoPB互连。与PoP1节点初期部署时的思路类似，为节省机房空间及电路，PoP2节点应同时兼具中小颗粒业务的接入能力（如图3（b）所示）。当后续中小颗粒带宽需求持续增多至一定规模后，方考虑在PoP2节点下挂接入节点专门用以承载中小颗粒业务（如图3（d）所示），从而最大限度减小对机房空间和电力的消耗。

对于业务量较小或者需求主要以中小带宽颗粒为主的城市，可直接将POP2节点设置为接入层节点，采用小型化设备仅上联至PoP1节点，专门用于域内中小颗粒业务的接入（如图3（c）所示）。

从上面的例子可以看出，运营商跨国传送网在新区域的部署具有一定的不确定性，初期往往会同时有大颗粒和中小颗粒等多种规格的业务需求。如果一开始就完全采用严格分层的模式，网络结构虽然清晰，但投资较高，成本压力较大。采用灵活的网络部署可以最大限度节省投资。然而，灵活的“暂不分层”的部署思路对网络设备选型提出了较高要求，即设备应同时支持大颗粒业务和中小颗粒业务。传统的OTN设备只能实现大颗粒业务接入，而SDH/MSTP可实现中小颗粒的业务接入，这相当于要求在同一PoP点内部署两套设备，仍然不够经济。加之SDH/MSTP的生命周期进入终末期，无法满足国际传送网部署的特殊需求。

PeOTN设备的出现则可以完美地契合上述网络部署思路。在某国初次部署节点时，可以采用PeOTN设备作为骨干设备，支路侧同时配置OTN单板、以太网分组单板以及少量TDM单板，满足多种类型、多种带宽颗粒业务的混合接入需求。后续当业务持续发展需要考虑网络分层时，原骨干设备将只用作大颗粒业务接入以及骨干中继的交叉调度，其上原来承载的中小颗粒业务将下移至其新增下挂的设备上承载，原骨干节点设备上的中小颗粒业务单板亦可同步下移充分利旧，从而在实现网络分层部署的同时达到最大限度节省网络投资的目的。

总之，PeOTN设备特别适合于运营商的跨国组网场景，其兼具中小颗粒业务接入和大颗粒业务调度的双重能力，可以灵活转变网元角色，有效节省投资。

6 PeOTN向SDN演进思路

图3 跨国组网示意

当前，虽然SDN已经成为不可阻挡的发展趋势，但传送网的SDN化工作一直进展缓慢。传统的SDH/MSTP/OTN网络在SDN的发展之路上进展不佳。PeOTN由于其在系统架构设计上就考虑了控制与传送的分离（图1），天然具有向SDN演进的潜质。基于北向接口，运营商可在PeOTN设备厂商的集中式网管和控制器基础之上自主开发业务编排器（Orchestrator），将贴近客户及上层应用需求的业务编排与对底层网元的控制管理进行解耦。运营商可通过业务编排器同时与多厂商平面的控制器进行交互，从而实现对不同厂商设备的集中控制和网络能力调用，大幅降低了异厂商设备混合组网情况下网络运维的复杂度。当然，PeOTN网络的SDN化还有大量工作要做，后续需要各设备商和各运营商协同努力方能实现。

7 结论

国际专线业务有别于国内政企客户的专线业务有其特殊要求，运营商跨国传送网部署方案与纯国内组网方案相比也存在一定差异，二者对于国际传送网的业务组织和建设维护提出了更高、更复杂的要求。PeOTN可利用单一设备实现不同种类、多样带宽颗粒专线业务的统一承载，有效解决了运营商跨国组网时机房条件受限这一痛点。同时，PeOTN在跨国传送网中的部署对于简化网络层次、节省网络建设投资、提升网络智能化水平都大有裨益。未来，随着传送网SDN化步伐的加快，PeOTN与SDN的结合将会是传送网未来发展的方向。