Liquid OTN技术及其应用场景分析

王 铮

（92429部队，山东 青岛 266102）

0 引言

随着城市建设向全光化、智能化迈进，各类数据呈现爆发式增长，对光传送网承载能力、稳定性、可靠性、低能耗以及智能运维方面都提出了新的要求。OTN光网络作为信息社会的重要基石和纽带，具有超大带宽、硬管道、无拥塞、低时延等特点，正以前所未有的方式与更广阔的世界互联。但是，传统的OTN技术受困于连接数量有限、带宽颗粒弹性不足、利用率低、时延高导致使用不灵活等缺陷，无法适配客户对业务的灵活性诉求。为了解决上述问题，同时应对全光承载和第五代固定网络F5G的全面到来，基于光切片为核心的Liquid OTN技术应运而生。

1 Liquid OTN技术

Liquid OTN是华为提出的一种硬管道的OTN技术，在设计时充分融入水的灵活变通、刚柔并济等特质。可分配颗粒度更小的管道(2 M~100 G），支持灵活容器，消除时隙限制。帧结构主要由光转换单元开销(OTU OH）、光路数据单元开销(ODU OH）、光路净荷开销(OPU OH）和帧定位信号(FAS）组成，如图1所示。充分利用了OPUk的净荷区域，将其划分为多个更小的单位净荷块PB，每个PB由TPN和OSU flex组成。TPN为通道号标识符，OSUflex采用定长帧结构，包括开销(OH）和净荷区域(Payload），多路OSUflex复接到OPUk时，每路OSUflex增加索引编号作为在服务层中的唯一通道标识，OSUflex可承载各类固定速率和可变速率业务，在现有的OTN体系上，按照n×2.4 Mbit/s(n≥1）定义带宽，用于承载客户信号。在客户端将业务映射到OSU flex上，再从OSUflex到通道单元容器(TU flex），相同通道号标识符(TPN）的PB对应一个OSUflex，PB是一个最小带宽颗粒，OPU净荷区被划分为多个PB承载周期，TU flex在承载周期内占用多个PB。N表示在一个帧结构中包含OSUflex的个数［1］。

图1 Liquid OTN帧结构

根据不同的应用场景，Liquid OSU有应用于业务接入节点、业务接入到汇聚核心层次两种映射方式。前者为业务直接映射到高阶OSU，随后高阶OSU映射到高阶ODUk，如图2所示；后者首先将低速率业务映射到OSU，由OSU映射到低阶ODUj，最终由ODUj映射到高阶ODUk，如图3所示。

图2 业务接入点OSU

图3 汇聚核心层OSU

Liquid OTN映射层级和复用结构可同时支持ODU和OSU共交叉，将虚容器(VC）、数据包(PKT）、ODUk三合一平台演进为纯OSU交叉功能，业务覆盖原有OTN的业务，如图4所示。

图4 三合一OSU交叉

与传统OTN相比，Liquid OTN最小交叉颗粒为OSU，可支持更多切片，如图5所示。在承载业务方面，传统OTN需要经过VC12－VC4－ODU1－ODU4－OTUCn 5个层次，而通过Liquid OTN承载后只需经过OSUODU4－OTUCn 3个层次，通过减少几层封装与解封装的工作，极大地减小时延。Liquid OTN还可通过光数据单元和光业务单元混合交换兼容传统OTN，实现无缝对接和平滑演进。Liquid OTN兼顾多种交叉调度机制通过ODU＆OSU混合交换，集成ODU＆OSU统一调度平台，无缝兼容传统OTN网络演进［2］。

图5 映射层次简化

2 Liquid OTN技术优势

Liquid OTN在继承OTN技术刚性硬管道优势的同时，引入面向业务的OSUflex灵活容器，破除时隙限制，带宽随需，简化封装层级，统一调度，最终实现无处不在的光联接［3］，其技术优势主要体现在以下方面。

2.1 颗粒方面

OSUflex的新定义，解决了传统ODU0以1.25 Gbit/s为初速率的颗粒度限制，可以与现有的SDH，PDH，ETH等业务颗粒种类进行无缝匹配。

2.2 业务封装容器方面

通过引入OSU映射方式，基于Quark交换架构可容纳多种承载技术，业务带宽匹配更加灵活。OSU容器提供绝对的隔离能力，能够有效预防外部攻击和不同类型业务容器之间的干扰。

2.3 连接数方面

单波100 G可满足1 000个ODU0的连接数，单根光纤可实现48万个硬切片，业务通联能力提高12.5倍。

2.4 时延方面

优化封装层次，减少映射层级，2层封装架构，满足单站时延＜10 μs的精度要求，足以保障核心业务响应迅速，免受干扰。2 M业务只需两层就可传送到线路侧，单站时延降低了70%，有效确保了对时延敏感业务的定向需求。

2.5 带宽调整方面

具有2 M~100 G带宽按需调配特点，支持带宽无极无损调整，可较好适配财务收费系统、视频会议、5G业务以及品质专线等业务的多类型速率接口。

2.6 业务形态包容方面

Liquid OTN可满足SDH，PCM，PKT和OTN多种业务类型，将多种设备形态合一，兼容现有传输网络资源的同时，还可满足未来向更丰富传输手段的平滑演进，便于网络维护和业务生存。

3 Liquid OTN技术主要应用

Liquid OTN是OTN技术的扩展与演进，引领下一代光传送技术的代际演进，可以适应于任何网络，为专线、5G等先进技术提供支撑。

3.1 品质专线

Liquid OTN通过更小颗粒弹性灵活容器，为品质专线提供精细化按需随选带宽资源，匹配市场中海量存在的小带宽、高品质、低成本专线诉求，将品质专线延伸至更广泛领域，助力品质专线升级。政府、公共事业、金融等机构将是专线业务主要应用场景，Liquid OTN用于承载专线业务，具有以下优势。

极简承载架构：采用Quark交换架构逐步收编多种承载技术，简化承载架构，实现单bit传输成本最优。

带宽无损调整：支持2 Mbit/s到200 Gbit/s无极无损带宽调整，面向中小企业，个人业务也可按需保障；还可满足政企业务临时性、计划外带宽需求，通过选择相应模式，实现精细化资源管控。

可用率大幅提升：采用ASON 2.0技术，可实现专线业务秒级自愈，专线可用率达到99.99%以上。网络内置智能运算芯片可提前预测业务故障、主动进行系统干预，优化配置模式，实现智能运维。

极致传输时延：在时延指标成为彰显网络竞争力重要参数的当下，大幅简化的网络传输层次，采用OTN极简网络和Liquid OTN技术相结合，提供差异化分级时延，可实现专线业务ms级别超低时延，在时延敏感领域应用前景广泛。

TTM(产品上市时间）变现：华为iMaster NCE智能管控系统支持网络资源实时可视化管控，专线业务申请开通时间缩短至小时级。

3.2 视频业务承载

OTN网络为视频业务提供高品质用户体验，基于Liquid OTN技术，打造面向VR的最佳视频承载方案。通过Liquid OTN为VR用户提供专属云通道，依据VR需求快速建立和调整。通过大带宽、低时延、零丢包等网络能力保障Cloud VR业务，实现规模商用，并为用户提供极致体验。

3.3 智能电网业务承载

电力作为国家重要的战略行业，智能电网需要实时控制的继电保护业务，要达到99.99%的可靠性和小于5 ms的严格时延要求。随着电网数据爆发式增长，设备接口速率从4 Mbps至100 Mbps不等，预计在2025年，整网采集数据日增量将超过100 TB。当前电力的光域网络采用多维度方式解决多类型接入业务，组网本质依然是基于SDH，PTN或者PON技术，最终在OTN设备内对多种传输技术进行叠加组合，这种方式虽然解决了多业务承载问题，但同时也存在网络拓扑复杂、日常运维管理困难的弊端。OTN通过ODU和OSU提供从骨干到变电站互联、变电站接入的端到端电力业务网络传送通道，能够实现多种业务的Liquid OTN通用技术承载。通过OXC＋Liquid OTN光电融合平台，最大限度抵近光纤传输物理极限，实现网络时延最低最稳定。能够有效解决电力生产业务、电力园区专线、电力视频监控和电力园区5G业务接入［4］。

3.4 轨道交通承载

轨道交通传输系统的承载能力直接决定了轨道交通运营质量的优劣。近20年来，轨道交通承载技术历经多次演变，随着轨道交通向着数字化和云化转型，传统的E1业务逐渐消失，但小颗粒以太网业务需求大幅提升，在轨道交通智能化运营的趋势驱动下，传感器、视频收集等有关车辆运行安全的设备对小颗粒业务物理管道隔离的敏感性会持续增加。基于上述需求，为轨道交通行业Liquid OTN技术的发展提供了方向。轨道交通按照网络层级划分可分为线网骨干网和线路骨干网，前者负责统筹管理轨道交通线路的运力分配，后者作为各种业务信息的基础承载平台，为各子系统以及其他自动控制管理系统提供传输通道。轨道交通的业务特殊性决定了轨道交通传输网“专网专用”的原则，防止网络资源和业务级别冲突，保证各系统间不受干扰，业务安全可靠运行。Liquid OTN技术对于所承载的OTN，TDM均支持物理隔离，在满足刚性管道需求，保证重点业务形成隔离保护的同时，还可支持二级交换技术，解决IP业务流量突发性、大带宽需求。

3.5 5G综合承载

5G作为智能世界的信息连接平台，有超高速、超大连接和低时延等特点，将构筑起万物互联的基础设施，推动各行业深度变革。Liquid OTN光传送方案支持2 Mbit/s颗粒度的网络硬切片，使能垂直行业应用，基于Liquid OTN进行光电两层切片，实现网络切片硬隔离，在硬管道基础上，适配不同类型、不同颗粒的业务接入，为垂直行业提供差异化SLA服务，全面促进5G业务创新和高质量快速发展，为用户带来极致的品质体验。

4 华为OptiXtrans E6600设备介绍

华为OptiXtrans E6600多业务光传送平台基于MS-OTN架构，采用4－in－1技术，将现有传输承载技术完美融合，有效简化了网络结构，降低TCO。作为业界首个内置Liquid OTN技术的光传送平台，OptiXtrans E6600具有高安全、高集成、智能运维的特点，作为智能光网络城市建设的生力军，能够适配社会各行业数字化业务转型需求。

高安全方面：OptiXtrans E6600采用新一代Liquid OTN硬管道光传送技术，支持对各行业核心业务通信提供无差别防攻击保障，达到国家信息安全强制保护级别。小于10 μs的设备设计时延特性，全力保证关键系统快速响应，高效稳定运行。

高集成方面：1台设备可以从容替换4种不同传输特性的通信设备，整合现有通信资源，实现多网融合，空间节省约60%，有效降低了设备堆叠和网络冗余。

超大带宽方面：单子架OTN容量可达2.8 T，单槽位支持200 G接入容量；单波200 G最大支持80波密集波分复用，单纤容量16 T。

智能运维方面：OptiXtrans E6600配置SDN功能，配合华为智能管控平台，对通信网络提供全方位的管理控制分析能力，网络资源可视化和业务快速发放的设计，将网络运维效率提升30%，搭载网络健康诊断预测功能，网络故障判别准确率高达90%。

当前，交通能源、政府企业、医疗教育、金融制造等行业作为智慧城市生命体的主体躯干，通信网络的安全防护必须符合国家信息安全强制要求，拥有Liquid OTN技术OptiXtrans E6600系列产品，将稳固全光城市建设底座，加速城市智能互联的推广普及。

5 结语

Liquid OTN将加速光传送网从物理承载网络向业务承载网络的演进，以其百倍联接、无极变速和毫秒时延的突出技术亮点满足各行业高品质联接诉求。随着智简全光网战略的不断纵深，Liquid OTN将成为第五代固定宽带网络的核心技术，如水一般融入日常生活，让光联接无处不在，推动全球光网络产业的繁荣，实现产业创新与商业创新的协同发展。