基于SDOTN（软件定义光传送网）的跨域协同方案研究

吕文琳 牛文林 陆 源 张立明

1.中国联通山东分公司；2.山东省邮电规划设计院有限公司

0 引言

近年来，光网络的管控一体化受到广泛关注，即通过部署SDN控制器和SDN协同器实现业务的端到端快速下发、端到端业务配置和保护、端到端一体化管控。目前，中国联通全国范围内的OTN网络单域SDN控制器已有较大规模的部署，但主要是基于同厂商的端到端一体化。山东联通OTN网络一体化工作也于2019年根据集团安排进行了统一部署。但是，各省现网从省网至本地核心-汇聚-接入均存在2-3家不同厂商的OTN网络，因此SDN北向解耦互通对于未来OTN网络跨域跨厂商业务互通有着重要意义。

目前实现异厂商业务管控协同的难点主要有两个。第一个难点位于网络层，即异厂商跨域OTN网络接口如何实现互通。以往的方案是通过UNI接口实现，此方案无法传递管理开销，且无法进行ODUk打散复用，业务基本需要逐段配置，难以实现一体化管控。异厂商的NNI灰光对接是下一步异厂商基于物理接口对接的演进趋势。第二个难点位于管控层，目前国际主流的光域SDN控制器北向接口有两种模式，分别由两个不同的标准化组织提出，一是国际互联网工程任务组（IETF）主导的ACTN，国内由华为/烽火负责推进，二是光互联论坛（OIF）主导的传送应用可编程接口（T-API），国内由中兴负责推进。ACTN控制器系统是由三类控制器组成的层次化控制器系统模型，目前是相对成熟的北向方案。研究异厂商基于ACTN架构的光域SDN北向对接方案及测试，并进行应用推广，现阶段对面向5G和DC的智能化OTN网络发展有着积极作用。

1 网络层互通

1.1 互联互通模型

在OTN设备（包括OTN终端复用设备、OTN交叉设备）的组网应用中，主要组网接口有两种：用户－网络之间接口（UNI）和网络－网络之间接口（NNI），其中NNI接口根据管理域的不同进一步细分为外部NNI（E-NNI）和内部NNI（I-NNI）接口，如图1所示。由于I-NNI为单厂家设备组网时单域内部接口，一般不涉及互联互通相关问题，因此，若非特别说明，NNI接口均指E-NNI接口。

图1 用户和网络互通模型

OTN设备之间的互联互通涉及到传送平面、控制平面和管理平面三个平面之间互通，由于目前的OTN网络的管理域和控制域均为省集中SDN管控模式，因此管控互通可以理解成SDN控制器与协同器互通。而传送平面的互通主要包含基于UNI的业务互通（传统模式）和基于NNI的接口互通。UNI接口一般为STM-N（N=1，4，16，64，256等）、以太网（GE、10GE LAN、10GE WAN、40GE、100GE等）或OTUk（k=1，2，3，4）等接口。NNI接口则与OTN网络层次组成密切相关。目前大部分厂商均采用基于灰光的线路板实现（IrDI接口）。NNI物理接口如图2所示。

图2 基于OTUk的NNI互通

1.2 接口选择

不同管理域的OTN对接首先要考虑接口的选择，ITU-T G.709建议的OTN接口结构和功能模块的对应关系如图3所示。

客户信号作为OPU净荷加上开销后映射到OPUk，OPUk又作为ODU净荷加上开销后映射到ODUk，ODUk加上开销和FEC区域后映射到OTUk。这几部分均为电信号，相应的开销均为随路开销，和净荷一同传送。OTUk加上开销后映射到光通道OCh，OCh被调制到光通道载波OCC，n个OCC进行波分复用，合入OMS开销后构成OMSn接口，OMSn加上开销后构成OTSn单元。这几部分均为光信号，相应的开销和通用管理信息一起构成了OTM开销信号OSS，以非随路形式在光监控信道OSC中传送。

通过图3可以看到，OPUk在支路板内部，无法用于不同系统的对接。ODUk通过背板连接，只有同厂家可以通过该接口对接。OMS对OCC进行复用后包含了该站点所有的业务，不能选择性地处理需跨系统的业务。因此不同系统的OTN对接接口主要为客户侧接口或OCC接口，即可分为支路板对接和线路板对接两大类。中国联通一体化OTN组网方案建议采用异厂家设备NNI侧对接组网方案，NNI接口采用白光/灰光OTUk（IrDI）（k=1，2，3，4），携带OTN信号封装格式，实现业务跨网络穿通，灰光板具备子通道拆分功能，即OTU信号可以拆分为相应的ODUk（k=0/1/2/3/2e/3e2/flex）子通道。另外还可采取混合业务灰光板对通，除具备上述功能之外，还支持Packet业务、VC业务与OTUk信号之间的映射和解映射。

1.3 管理信息再生

不同管理域的OTN系统在对接的时候需要保证管理信息在穿越不同厂家设备子网时将不被终结或失配，从而实现电路端到端管控。ITU-T G.872中定义了域内接口（IaDI）和域间接口（IrDI），IrDI接口要求在接口两端均做3R信号再生。IrDI接口符合ITU-T G.709定义的OTUk帧格式，如图4所示，即通过随路形式的电层开销来提供监控能力。

图4 OTUk电层开销总览图

ODUk开销中分配了两个通用通信通路字节GCC1/GCC2，用于ODUk在跨域时进行管理通信。OTUk开销中分配了一个通用通信通路字节GCC0，用于域内的网元间管理通信。

硬件对IrDI接口的支持能力分为两种：（1）透传方式只能识别并透传IrDI接口中的整个OTUk；（2）结构化方式可识别并分别处理IrDI接口中包含的多个低阶ODUk。

如果某个OTN站点接入了多个小颗粒业务，分别封装为低阶ODUk后复用进一个高阶OTUk，到达一个转接点后需交叉到不同线路方向，就需要采用支持结构化方式的硬件，才能在拆分后的ODUk中保留各自的网管信息。因此在实施对接方案时，无论是利旧还是新增对接业务板，都要核实板卡对IrDI接口和光模块的支持能力，建议采用专用的IrDI板卡进行对接。目前有的厂家已推出通用型的业务板，可通过配置不同的光模块来实现支路板和线路板的功能（俗称“灰光板”），对IrDI接口的支持能力也更完善。

1.4 异厂商灰光对接建议

近期，山东省先后进行了华为-烽火、华为-中兴异厂商OTU4/OTU2灰光对接测试，主要探索透传链路设置、时隙分配及业务映射等。测试结论是，在满足以下3个基本条件的情况下，通过异厂家OTN设备基于标准OUTk NNI接口的互联，业务能够成功互通，并且能实现跨域业务保护/恢复、告警传递等功能。

（1）透传链路设置

对于100G链路OTU4对接，骨干透传链路设置TCM1-6（一般选择TCM6，避免冲突）、GCC1、GCC2为透传模式；对于10G链路OTU2对接，骨干透传链路设置RES_ODU、GCC1/GCC2为透传模式。两端FEC前向纠错一致时，可关闭。

（2）时隙分配

分配模式：异厂家互联端口处，设置时隙分配方式为指定（手工）分配时隙，即非自动分配时隙模式；时隙序号：异厂家互联端口处，承载业务的物理时隙序号须保持一致。（注：逻辑序号可以不一致。）

（3）业务映射和封装方式

各个厂家对业务的映射和封装方式应该保持一致，同时显示各种映射方式的PT值，便于对业务的复用和解复用；①对于STM-16、STM-64业务，映射方式统一设置为同步映射（PT=0×03）方式；②对于GE业务，映射方式统一设置为TTT+GMP（PT=0×07）映射方式；③对于10GE业务，映射方式统一设置为GFP（PT=0×05）模式。

2 管控层互通

2.1 SDN控制器北向方案

（1）标准对比

ACTN与T-API的国际标准从组织流程、影响力，版本兼容性及协同性等方面的对比如表1所示。

表1 ACTN与T-API标准对比分析

（2）SDN北向方案

①中国移动：北向接口基于OMC扩展，基于中国移动规范要求，以及技术平台积累，按照企标《OMC系统通用技术规范》中描述北向支持分离式物理部署。

②中国电信：自研智能综合网管，北向接口基于网管I2接口扩展，综合网管OTMS实现多域协同。

③中国联通：中国联通在智能管控演进方面，紧跟国际标准化组织，SDN北向方案经过严格比选和论证，第一阶段采取的是IETF定义的ACTN标准，采取二级协同部署方式，集团部署一级协同，省内部署二级协同，OTN协同器进行二次迭代开发，后期支持T-API接口，计划会在2020年完成基于TAPI接口的第三方编排器开发，实现跨域跨厂家协同。支持业务动态管理和调度，支持智能化运维。

（3）ACTN架构方案

相较于分布式网络控制方式而言，SDN网络采用逻辑集中控制机制，由于拥有全局视角，可以提高网络资源的利用率。随着云计算、数据中心迁移及分组与光融合应用需求的增加，SDN网络凭借强大的服务层资源抽象能力，能实现跨多个专业网络的业务快速发放。ACTN控制器系统以SDN对TE网络资源的控制为基础，为SDN传送网络提供了一种全新的控制器架构，ACTN控制器系统是由三类控制器组成的层次化控制器系统模型，如图5所示，其中三类控制器分别为CNC、MDSC和PNC，控制器之间的接口分别为CMI、MPI和SBI。

图5 ACTN架构及控制器功能基本层次化模型

2.2 异厂商跨域协同测试

为验证基于ACTN架构的SDN两级协同实现跨域OTN解耦互通与业务发放，验证集团先进架构的可用性，山东联通基于现网搭建测试环境，选定测试环境进行测试，即烽火、华为设备通过NNI灰光、UNI两种方式跨域对接，混合组网。端到端透传业务路径：华为CPE-华为本地网-华为省网-烽火本地网-烽火CPE。省内烽火集中化工作同步进行，目前已部署控制器，测试场景烽火域纳管网元主要为临时测试网元（FONST 6000及FONST 1000 U2设备）。华为域均为现网在用网元，新增末端CPE OSN 1800IE设备。

测试完成：控制层NCE-S进行跨域统一管控，实现拓扑查看、时延测量、基于约束路由的E2E业务下发、状态变更同步等。

2.3 后续应用建议

由于各厂商对于SDN管控支持情况进度不一，目前的测试仅考虑了透传组网业务的跨域实现（含UNI和NNI两种方式），对于EOO和EOS类业务，2021年需重点实现基于PEOTN网络的上述两种业务组网及入云，以及对应业务的B/O域流程打通，包含省内NCE-S北向对接第三方编排器与应用层打通，进而全面支撑云网协同业务（含MPLS-TP入云、EOO入云及EOS入云）。EOO和EOS类业务的异厂商跨域协同，需视各厂商的开发力度进行现网验证和跟踪。

3 结束语

基于SDOTN的跨域业务协同，对于光传送网现网架构下的SDN化演进有重要意义，本文从异厂商物理网络对通和管控层对通两个方面进行论证分析，以省内华为-烽火、华为-中兴现网测试案例进行辅助，总结异厂商基于ACTN架构的光域SDN北向对接方案及技术关键点，进而为全面实现异厂商网络一体化打下基石。SDOTN可实现基于业务算路策略和路径约束、时延可视的端到端跨域OTN业务编排与快速发放，且具备跨域业务保护恢复等功能，支持多厂商OTN设备混合组网，并且对网络层互通的NNI、UNI两种方式均进行了支持验证，有助于构建灵活高效智能一体化政企精品网。后续根据各厂商的开发情况，需进一步实现对EOO和EOS类业务的异厂商跨域协同。