OSU关键技术及标准进展

  光传送网(OTN)具有大带宽、硬管道、多业务承载能力、电信级的OAM机制等技术优势，是业界广泛采用的承载技术，大规模部署于骨干网和城域网，为1Gbps以上速率的客户业务提供优质的管道。

  伴随信息化和云化的发展，专线和视频业务承载需求越来越旺盛。这些客户业务的特点是带宽小、数量多，要求简单快捷的带宽灵活调整，传统OTN技术已经无法为此类业务提供高效承载服务。在这种背景下OSU(Optical Service Unit，光业务单元)技术应运而生。OSU在保留传统OTN硬管道、丰富OAM等优势的前提下，提供更细的时隙颗粒度、更简洁的带宽无损调整机制，支持2M~100Gbps速率客户业务的高效承载，使得OTN具备了从骨干核心下沉到接入末端的能力。

  应用场景和功能

  基于OSU的OTN设备是传统OTN设备的优化和扩展，通过引入OSU技术，可提供低成本、低时延、低功耗的以城域应用为主的综合业务承载方案。基于OSU的OTN设备在网络中的部署如图1所示。

图1 基于OSU的OTN设备在网络中的位置

  为了满足业务高质量传输，OSU技术应支持如下主要功能：

  -支持CBR(固定比特速率)业务时钟透传功能;

  -支持多路OSU复用到ODU功能;

  -支持基于OSU的PM/TCM监控功能，以及AIS/OCI/LCK维护信号下插功能;

  -支持基于OSU的时延测量功能;

  -支持基于OSU的子网链接保护倒换;

  -支持OSU带宽无损调整功能。

  OSU关键技术

  OSU是针对传统OTN技术的技术短板做出的技术改进，改变了传统OTN采用时隙划分帧结构的特性，采用更加灵活的净荷块划分方式，可以实现2M~100Gbps不同颗粒度业务的高效承载，支持k级别的连接数量;简化的带宽无损调整机制能够很好地满足客户业务带宽灵活可变的需求。

  基于PB的帧结构划分方式

  传统OTN采用时隙的方式进行帧结构的划分，最大支持80个时隙，最小的时隙颗粒度为1.25Gbps，这就意味着ODU的最大业务接入数量为80，高效承载的客户业务最小带宽为1.25Gbps。而OSU技术采用了全新的划分方式，ODU帧被划分为若干数量的PB(Payload Block，净荷块)，一个OSU占用一个或多个PB。为了快速识别出PB中承载的客户业务类型，每个PB中包含了一个TPN(Tributary Port Number，支路端口号)，TPN的目的是用来指示该PB中所承载的OSU连接。

  采用OSU技术可以灵活设置PB的带宽。PB的带宽决定了OSU可以支持的客户业务的最小颗粒度，例如将PB设置为2.6Mbps时，OSU可以高效承载VC12客户业务。

  单个ODU可以支持的OSU连接数量由3个因素共同决定：P值大小、TPN长度和ODU复用级数。例如将T P N 的大小定为1 0 b i t 时， 采用OSUODU4的单级映射，一个ODU4最多可以支持1000个10Mbps级别的OSU连接，如果采用OSUODU2ODU4的两级复用结构，一个ODU4理论上可以支持的OSU连接数量为9600个。无论是采用单级映射还是多级映射，一个ODU中可以支持的OSU连接数量相比于传统OTN都得到了极大的提升。

  采用PB划分ODU帧结构的另一个优势是可以简化硬件实现，从两个方面体现：首先，简化了OSU定帧操作，根据ODU开销中的PB边界指示信息就可以很容易地锁定PB边界，无需像传统OTN那样采用比特滑动的方式来寻找帧头;第二，简化了交叉的实现，每个PB长度为192byte，兼容目前主流交叉芯片的交叉信元长度，从ODU解映射出OSU后，进行包封处理后就可以输入给交叉矩阵，从交叉矩阵输出后，进行去包封处理就得到OSU，无需执行ODU交叉所需的切包和重组的过程。

  分组业务映射到OSU

  专线市场中，占比最高的客户业务就是分组业务，因此OSU为了高效承载各种速率等级的分组业务以及满足分组业务的传送需求，采用了如下的实现方式：

  将分组业务恢复到MAC(Media Access Control，媒体访问控制)帧，然后按照以太网的规则进行编码和转码操作，可以通过Idle的插入实现快速转码，降低处理时延，最后将转码后的数据流映射到OSU的净荷中。为了提高OSU承载分组业务的可靠性，将转码后的数据流中的标记比特承载到OSU开销中使用CRC进行保护，并对控制信息和控制块类型进行二次转码使得最小汉明距离增大到2。

  相比传统OTN使用GFP的方式承载分组业务，分组业务到OSU的承载方法在硬件实现上得到了极大的简化，而且在映射过程中无需缓存过多的MAC数据，使得整个映射的时延也得到了降低。

  带宽无损调整机制

  由于OSU采用随路携带TPN的方式，基于OSU的无损带宽调整机制将极大简化。源端调整PB数量后，宿端可以自动跟随适配源端调整，无需整体链路调整操作严格同步，简化调整流程，更方便带宽调整的实现。可以在源端单点下发调整命令，完成整体链路的调整流程，无需逐点下发。OSU本身做为全新技术，从一开始就考虑无损调整的需求，也不会存在兼容的问题，不处理OSU的节点可以在服务层的ODU整体透传。

  OSU的无损带宽调整， 可以支持低至10Mbps速率级别的调整步长，支持更大的调整范围(10M~100G+bps)、更快的调整时间。

  带宽调整包括带宽增加、带宽减少，带宽回退等三种操作，分别对应增加带宽、减少带宽以及出现问题后恢复原始状态的操作。

  标准进展

  国内方面，中国通信标准协会(CCSA)TC6(传送网与接入网)的WG1(传送网)负责OSU标准的制定，在2019年12月的CCSA会议上，完成了《基于光业务单元( OSU) 的光传送网( O T N ) 设备技术要求》和《光业务单元(OSU)技术要求》两个行标的立项，并在2020年11月的TC6 WG1第79次工作组会议完成了《基于光业务单元(OSU)的光传送网(OTN)设备技术要求》征求意见稿的讨论。

  在经过将近1年的多方技术讨论，中国电信在2020年8月实现OSU技术方案的收敛，完成企标《中国电信面向城域优化的光传送网(M-OTN)设备技术要求》的标准化过程;中国移动也启动了《下一代光传送网(NG OTN)设备技术规范》企标的标准化进程，正在召集多厂商进行技术方案的讨论。

  国际方面，2020年1月召开的ITU-T SG15全会完成了G.osu“Optical Service Unit(OSU)path layer network”的立项，关于OSU的开销功能、ODU划分PB的方式也在2020年6月的ITU-TQ11小组的中间会议被采纳。在2020年10月的ITU-T Q11中间会议进行了OSU整体技术方案的第一轮讨论，达成了一些共识，预计在2021年12月完成G.osu的批准(consent)。

  OSU技术的标准化进程正在逐步推进，相关运营商也已经制定了测试和设备集采计划。OSU技术具备的安全隔离、灵活颗粒、泛在连接、超低时延以及极简调整等技术优势，能够满足不同客户的差异化需求，将会在政企专线承载市场上扮演重要的角色。

  作者：中兴通讯 张源斌