孟海軍
（中國信息通信研究院 技術(shù)與標準研究所，北京 100191）
0 引言
光網(wǎng)絡作為支撐能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要基礎設施，保證了各類典型業(yè)務的安全性、實時性、準確性和可靠性。隨著能源互聯(lián)網(wǎng)配電自動化、高級計量、分布式能源接入、用戶雙向互動等業(yè)務的快速發(fā)展[1]，各類光網(wǎng)絡設備、通信終端的通信需求爆發(fā)式增長，迫切需要構(gòu)建安全可信、接入靈活、雙向?qū)崟r互動的“泛在化、全覆蓋”通信接入網(wǎng)，并采用先進、可靠、穩(wěn)定、高效的新興通信技術(shù)及系統(tǒng)予以支撐，這是能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對光網(wǎng)絡通信提出的新需求。
傳統(tǒng)光通信網(wǎng)絡在業(yè)務方面的整體特征是數(shù)據(jù)量較小，且生產(chǎn)控制類和管理信息類業(yè)務的隔離性、可靠性區(qū)分明顯[2]，因此非常適合劃分不同的網(wǎng)絡切片為不同業(yè)務類型進行網(wǎng)絡承載。傳統(tǒng)光網(wǎng)絡中，一張同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）網(wǎng)絡單獨承載生產(chǎn)控制類的業(yè)務，無法完成生產(chǎn)控制類和管理信息類業(yè)務在同一張物理網(wǎng)絡上的差異化承載，技術(shù)單一且無軟件定義網(wǎng)絡（Software Defined Network，SDN）特性，網(wǎng)絡資源利用率低。光業(yè)務單元（Optical Service Unit，OSU）技術(shù)支持N×2.6 Mbit/s 顆粒度承載[3]，能夠有效提高小帶寬資源利用率，同時在SDN 網(wǎng)絡管控、業(yè)務靈活配置等方面具有顯著優(yōu)勢，因此，在光網(wǎng)絡典型業(yè)務場景中的OSU 管控技術(shù)成為業(yè)界討論的熱點。
1 OSU 管控技術(shù)標準化進展
國際方面，ITU-T G.7702 制定了SDN 的總體應用架構(gòu)，目前主要應用于軟件定義的光傳送網(wǎng)（SDOTN）；同時ITU-T 打造的G.770x 系列標準包括了通用控制組件、SDN 架構(gòu)和自動交換光網(wǎng)絡（Automatically Switched Optical Network，ASON）控制架構(gòu)等內(nèi)容，形成了完整的控制標準體系。在面向OTN 網(wǎng)絡的SDN 北向接口管控模型方面，IETF、ONF 等標準組織制定了基于YANG 語言的管控信息模型，并通過RESTconf協(xié)議實現(xiàn)了跨廠家、跨域的標準化接口管控。
國內(nèi)方面，CCSA TC6WG1 自2020 年已先后立項了《基于光業(yè)務單元（OSU）的光傳送網(wǎng)（OTN）管控技術(shù)要求》《基于光業(yè)務單元（OSU）的光傳送網(wǎng)（OTN）設備測試方法》等系列標準，開展了《基于OSU 的OTN 管控技術(shù)研究》等課題研究[4]。其中，《基于OSU 的OTN 管控技術(shù)研究》研究報告已發(fā)布，《基于光業(yè)務單元（OSU）的光傳送網(wǎng)（OTN）管控技術(shù)要求》通過意見稿上會討論，《基于光業(yè)務單元（OSU）的光傳送網(wǎng)（OTN）設備測試方法》處于在研狀態(tài)。另外，《接入型光傳送網(wǎng)（OTN）設備管控技術(shù)要求》也完成了對OSU 技術(shù)的擴展研究。國內(nèi)OSU 管控技術(shù)行業(yè)標準的快速研制，為OSU 技術(shù)在光通信領域典型業(yè)務場景的現(xiàn)網(wǎng)應用鋪平了道路。
2 OSU 網(wǎng)絡管控架構(gòu)
OSU 管控架構(gòu)由物理網(wǎng)絡層、管控系統(tǒng)層和應用服務層構(gòu)成。其中，物理網(wǎng)絡層包括OSU 單域或多域物理網(wǎng)絡，管控系統(tǒng)層包括單域管控系統(tǒng)和多域管控系統(tǒng)，應用服務層包括應用App 或OSS/BSS等。OSU 網(wǎng)絡管控架構(gòu)參見圖1。
圖1 OSU 網(wǎng)絡管控架構(gòu)
（1）OSU 物理網(wǎng)絡由轉(zhuǎn)發(fā)面的OSU 設備構(gòu)成，負責通過單域管控系統(tǒng)南向接口接收下發(fā)的網(wǎng)絡配置信息，并通過控制面協(xié)議完成管控信令的轉(zhuǎn)發(fā)，OSU 物理網(wǎng)絡可以是單域網(wǎng)絡或多域網(wǎng)絡。多域OSU 網(wǎng)絡可通過跨域鏈路完成跨域信令轉(zhuǎn)發(fā)。
（2）單域管控系統(tǒng)用于管控單域OSU 網(wǎng)絡，包括單域網(wǎng)絡資源管理、網(wǎng)絡切片編排、業(yè)務參數(shù)配置、網(wǎng)絡資源分配等功能，由用戶管理圖形用戶界面（Graphics User Interface，GUI）、控制器、南北向接口構(gòu)成。其中，控制器是核心，用于處理通過用戶管理GUI 接收到的管控需求，并通過模型映射、業(yè)務封裝等功能模塊，完成管控需求到網(wǎng)絡配置參數(shù)的映射，最后通過南向接口將網(wǎng)絡配置參數(shù)下發(fā)到OSU 設備；南向接口用于與OSU 設備的信令交互，北向接口用于與上層多域管控系統(tǒng)的信令交互。
（3）多域管控系統(tǒng)用于管控多域OSU 網(wǎng)絡，包括多域網(wǎng)絡資源管理、跨域業(yè)務參數(shù)配置、跨域網(wǎng)絡資源分配等功能，由用戶管理GUI、控制器模塊、層間接口構(gòu)成。其中，用戶管理GUI 用于接收用戶的多域OSU 網(wǎng)絡的管控需求；控制器模塊接收到跨域管控需求后，通過業(yè)務編排邏輯，結(jié)合網(wǎng)絡跨域鏈路資源，完成跨域業(yè)務拆分和跨域資源分配計算，并將結(jié)果分別下發(fā)到各單域管控系統(tǒng)；層間接口用于與應用層App 的輸入和輸出交互。
（4）應用服務層用于通過各種方式使用多域管控系統(tǒng)，包括應用App、OSS/BSS 等，由用戶操作GUI、需求參數(shù)封裝、層間接口調(diào)用等構(gòu)成。用戶的需求通過操作界面輸入，并在服務層轉(zhuǎn)化封裝為結(jié)構(gòu)化的請求數(shù)據(jù)，通過HTTP 等協(xié)議完成層間接口調(diào)用。
3 OSU 網(wǎng)絡管控接口
面向光網(wǎng)絡多行業(yè)典型業(yè)務場景包括源、網(wǎng)、荷、儲4 大類，典型業(yè)務顆粒包括2M、STM-1/4/16、10M/100M（FE/GE 接入）、GE/10GE 這4 種顆粒。不同類型、不同顆粒的業(yè)務管理需要不同的管控接口來完成。光網(wǎng)絡典型顆粒業(yè)務管控需求分析見表1。
表1 光網(wǎng)絡典型顆粒業(yè)務管控需求分析
從接口功能的角度來說，OSU 網(wǎng)絡管控接口由網(wǎng)絡拓撲管理、業(yè)務配置管理、切片編排管理接口構(gòu)成。其中，網(wǎng)絡拓撲管理包括OSU 網(wǎng)元管理、OSU 鏈路管理和OSU 網(wǎng)絡拓撲更新；業(yè)務配置管理包括CBR、SDH、EoOSU 等業(yè)務的創(chuàng)建、更新和刪除；切片編排管理包括OSU 切片創(chuàng)建與編排、OSU 切片調(diào)整和OSU 切片刪除。OSU 網(wǎng)絡管控接口功能架構(gòu)參見圖2。
圖2 OSU 管控接口功能架構(gòu)
從接口服務的對象來說，OSU 網(wǎng)絡管控接口分為北向接口和南向接口。其中北向接口負責與多域管控系統(tǒng)的管控信令交互，OSU 網(wǎng)絡管控北向接口示例參見圖3；南向接口負責與OSU 單域物理網(wǎng)絡的管控信令交互，OSU 管控南向接口示例參見圖4。
圖3 OSU 管控北向接口示例
圖4 OSU 管控南向接口示例（EoOSU）
（1）OSU 多域管控系統(tǒng)通過北向接口向各單域管控系統(tǒng)下發(fā)業(yè)務配置信息。
單域管控系統(tǒng)接收到的業(yè)務配置參數(shù)包括切片標識、連接類型、業(yè)務類型、連接方向、業(yè)務容量、連接端口列表、層協(xié)議、連接信號類型、保護類型和路由約束等。北向接口連接參數(shù)信息參見表2。
表2 OSU 北向接口連接參數(shù)示例
（2）OSU 單域管控系統(tǒng)通過南向接口向各OSU 設備下發(fā)業(yè)務配置等信息。
源、宿節(jié)點業(yè)務配置參數(shù)包括層協(xié)議、客戶側(cè)（User-to-Network Interface，UNI）信息、網(wǎng)絡側(cè)（Network-Network Interface，NNI）信息。層協(xié)議包括ETH、OSU、ODU 等；UNI 信息包括客戶側(cè)端口名稱、客戶側(cè)虛擬局域網(wǎng)（Virtual Local Area Network，VLAN）信息等；NNI 信息包括網(wǎng)絡側(cè)端口名稱、網(wǎng)絡側(cè)時隙信息、適配類型、交換能力、ODU 信號類型、支路端口號（Tributary Port Number，TPN）、業(yè)務帶寬等信息。
中間節(jié)點業(yè)務配置參數(shù)包括層協(xié)議、網(wǎng)絡側(cè)（NNI-1）信息、網(wǎng)絡側(cè)（NNI-2）信息。層協(xié)議包括OSU、ODU 等；NNI-1 信息包括網(wǎng)絡側(cè)端口名稱、網(wǎng)絡側(cè)時隙信息、適配類型、交換能力、ODU 信號類型、支路端口號（TPN）、業(yè)務帶寬等信息；NNI-2 信息包括網(wǎng)絡側(cè)端口名稱、網(wǎng)絡側(cè)時隙信息、適配類型、交換能力、ODU 信號類型、支路端口（TPN）等信息。南向接口連接參數(shù)信息參 見表3。
表3 OSU 管控南向接口連接參數(shù)示例
4 OSU 管控功能驗證方案
為了滿足光網(wǎng)絡生產(chǎn)控制類和管理信息類業(yè)務的功能需求，結(jié)合整體向大小顆粒并存、帶寬需求提升的綜合業(yè)務場景，本文設計了OSU 管控驗證組網(wǎng)和驗證內(nèi)容。
OSU 管控驗證組網(wǎng)由OSU 協(xié)同編排系統(tǒng)、OSU單域管控系統(tǒng)、城域OTN、OSU OTN 設備和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡分析儀構(gòu)成。通過管控系統(tǒng)可以端到端驗證NE1-NE2 的不同顆粒的典型業(yè)務配置信息的下發(fā)、更新和刪除，同時采集業(yè)務性能和切片管控功能驗證。OSU 管控功能驗證組網(wǎng)見圖5。
圖5 OSU 管控功能驗證組網(wǎng)
通過對光通信典型業(yè)務的特征分析，可以得出OSU 驗證內(nèi)容由OSU 管控接口測試、OSU 網(wǎng)絡及業(yè)務測試、OSU 切片管控測試等構(gòu)成的結(jié)論，OSU 管控功能驗證內(nèi)容參見圖6。其中，OSU 管控接口測試內(nèi)容包括CBR（2M/155M）業(yè)務測試、SDH（STM-N）業(yè)務測試、EoOSU 業(yè)務測試；OSU 網(wǎng)絡及業(yè)務測試內(nèi)容包括OSU 網(wǎng)絡業(yè)務時延性能測試和OSU 網(wǎng)絡業(yè)務帶寬調(diào)整測試；OSU 切片管控測試內(nèi)容包括OSU網(wǎng)絡切片編排測試和OSU 網(wǎng)絡切片隔離性測試。
圖6 OSU 管控功能驗證內(nèi)容
5 結(jié)語
本文分析了OSU 管控技術(shù)在光網(wǎng)絡典型場景的應用前景，梳理了OSU 管控技術(shù)國際國內(nèi)標準化現(xiàn)狀，結(jié)合OSU 技術(shù)特點和光通信典型業(yè)務需求，提出了OSU 管控架構(gòu)和管控接口功能架構(gòu)，并詳細介紹了OSU 管控南北向接口實現(xiàn)原理，最后提出了OSU 管控功能驗證方案，能夠為OSU 技術(shù)在光網(wǎng)絡典型場景的現(xiàn)網(wǎng)應用提供管控技術(shù)支撐。
