2.7 多业务承载的OTN 及OSU 技术
OTN 是一种可以在WDM 光域内实现业务信号传送、复用、路由选择、监控的技术。它兼顾了SDH 的业务承载、传送、复用的优势，以及WDM 大容量、高速率传输的优势。本节主要介绍利用OTN 进行多业务承载传送的发展历程和发展趋势。
2.7.1 分组增强型OTN 技术
分组增强型OTN 技术是将早期SDH 业务、分组传送网业务和OTN 业务通过统一交换的方式 ，融合在同一端设备中完成不同类型、不同颗粒大小业务的任意交换，既具备多业务承载的广泛兼容能力，又避免了占用过多的机房空间、管理维护复杂等问题。
统一交换是指在同一个交换矩阵上实现不同类型、不同颗粒大小业务的任意交换，包括OTN 的光通道传送单元（OTUk）、SDH 的VC12/VC4、以太网数据、ATM 信元等业务。统一交换实现的原理如图2-42 所示。无论什么类型的业务，采用统一的交换矩阵，只是在进入交换矩阵的入口时，才将该业务适配到交换矩阵所接受的统一格式或信元，在完成交换后的出口，再将该输出信号适配回原有的信号格式。采用统一交换架构的设备交换容量大，单级可达100Tbit/s，易于扩展和集群实现超大容量的电交叉，并且采用统一交换的总交换带宽是共享的。
为了适应业务IP 化和网络IP 化的发展趋势，分组增强型OTN 设备还引入了MPLSTP（一种面向连接的分组交换网络技术）功能，在传统MPLS 技术的基础上，针对数据平面、运行管理与维护（OAM）、控制平面、保护倒换和网管五大方面进行了功能继承或提升，使其能够适合传送网的能力。推动城域传输网向着统一、融合的扁平化网络演进，推进传送网向“智慧光网”方向演进。该技术在目前的网络中被大规模部署、应用。
图2-42 统一交换实现的原理
2.7.2 OSU 技术的关键功能特性
分组增强型OTN 技术定位于骨干网和城域网，客户侧接入业务一般从GE 到100GE，对应OTN 的ODU0 到ODU4 的带宽颗粒。而政企、专网、金融、能源、交通等专线应
用的带宽需求主要在100Mbit/s 以内，其中2Mbit/s ～ 10Mbit/s 专线的需求存量仍然较大，10Mbit/s 以上的专线增速加快，新增客户电路预计普遍提速至50Mbit/s ～ 100 Mbit/s，业务接口类型以以太网接口为主，TDM 接口逐步减少。
另外，在业务服务方面，金融和专网用户对电路有安全、保密的要求；能源、交通等有物理隔离的要求；工业、医疗等入云专线和金融专线对时延有严格的要求。还有其他各种行业业务对抖动性能、带宽独占、双向时延一致、时延恒定等业务特性有差异化的要求。
OSU 是OTN 中用于支持Mbit/s 及以上速率业务的承载容器，其网络功能能够兼容现有的OTN 架构，并且能针对上述的业务服务需求提供差异化的网络业务。
OSU 的基本功能主要包括业务适配和交叉调度。业务适配功能包括支持CBR 业务时钟透传、支持VC-n 业务网络时钟同步、支持多路复用到光数据单元等。交叉调度功能包括单向、双向、环回、广播等多种交叉连接方式。
业务颗粒方面，现有OTN 以1.25Gbit/s 时隙为步长，无法支持更精细的带宽（如百兆连接）。OSU 技术帧结构的最小粒度仅为2.6Mbit/s，类似信元结构，可以进行更精细化的带宽管理，面向业务提供灵活容器，能有效应对1Gbit/s 以下客户信号承载效率低、承载分组业务灵活性不足等问题。
业务连接数方面，现有OTN 的OTU4 容器最多支持80 个时隙，无法满足分组业务方向数的要求，业务部署的灵活性受限。OSU 技术的支路端口号（TPN，Tributary Port Number）采用随路和灵活时隙映射复用技术，使得一个OTU4 中可承载近4000 条业务，极大地增强了业务接入的数量和部署的灵活性。
业务带宽灵活控制方面，现有OTN HAO 协议复杂，存在LCR、BWR 交互协议，并且每个站点都必须参与协议交互，导致其实现复杂并且稳定性差。对OSU 带宽调整来说则简单高效很多，它支持可变比特率（VBR，Variable Bit Rate）映射模式，所以在带宽调整期间不需要特殊模式，也无须OSU 路径上的所有不同节点参与带宽调整。
业务映射方面，传统的OTN 承载VC 等小颗粒业务，需要VC 映射封装到SDH 再到OTN，平均需要4 ～ 5 级映射。而当OSU 承载1Gbit/s 以下的业务时，将业务适配映射到OSU 中，再复用到低阶光通路数据单元（ODUj）中，或直接复用到高阶ODUk 中进行传送，映射路径简单，且可以显著降低业务时延。
OSU 技术相比传统的ODUk，除了能够提供精细化的带宽粒度，还能不再依赖传统的OTN 时隙结构，并能有效增强业务承载的灵活性，这些技术优势来源于其引入了信元结构，并携带TPN 标识，打破了TDM 时隙的固定位置，增强了业务灵活性以适配城域网中主流分组业务，又保留了OTN 硬管道、零丢包等传统的优势特性。
TPN 随路是OSU 技术在OTN 上的重大突破，实现了动态化、灵活化和分组化。TPN必须定义为服务层唯一，用于区别各支路端口。TPN 的处理示例如图2-43 所示，在端到端通道中，TPN 需要在OSU 通道经过的每个段层进行终结和再生。
图2-43 TPN 的处理示例
2.7.3 OSU 演进趋势
OSU 目前正处于技术成熟和应用的阶段。
1．从POTN 向OSU 演进
OSU 网络存在两种典型的应用场景，即新建模式和现网升级模式。
在新建网络模式下，需要将多种业务适配到OSU，再将多路OSU 复用到ODUk 进行传送。比如在专线场景下，在客户端增加新的OTN 用户驻地设备（CPE，Customer Premise Equipment），主要考虑城域网边缘应用。
在现网升级模式下，多种新业务适配到OSU，而传统业务依然采用ODUj 进行业务承载，承载新业务的OSU 进一步适配到低阶ODUj。这种方式能够确保网络平滑升级，适合在城域汇聚/ 核心、骨干网部署。
从网络部署上看，可以采用两步升级策略。第一步，城域OSU 网络扩容，骨干网借用现有OTN，通过将OSU 映射到ODUk 中，穿通现有的OTN 中的骨干网络。第二步，将骨干OTN 升级为支持OSU 和ODUk 的骨干网，支持城域网中的OSU 和ODUk 同时接入，如图2-44 所示。
图2-44 OSU 网络部署平滑升级
2．OSU 标准组织演进趋势
在2017 年10 月ITU Q11 小组中间会议上，中国再次提出在城域网场景下OTN 支持低速率业务的需求。提出了在OTN 中承载PDH/SDH 等1Gbit/s 以下客户信号的需求，并提出在SDH 逐步退网的情况下，需要尽快开发基于OTN 的1Gbit/s 以下客户信号承载方案。2018 年2 月Q11 小组正式将OTN 支持1Gbit/s 以下客户信号纳入工作计划，10 月正式提交了G.709.Sub 1G 立项文稿。
2020 年国际电信联盟（ITU）会议分课题讨论，2 月同意成立G.OSU 项目，6 月确认了OSU 应用场景及主要框架。在2021 年4 月全会上，国内文稿从OSU 端到端应用场景入手，并提出了OSU GCC、SDH 承载、OSU 时延测量、OSU 和ODU 混合复用等需求；技术方面，中国持续向Q11 提交联合提案，全面阐述了OSU 信息模型、OSU 复用机制、OSU 承载多路VC 方案、客户信号映射、OSU 比特速率原理、保活帧和OAM 帧机制、无损调整机制等方案。
对于远期的技术演进来说，OSU 要实现小颗粒数据平面泛在多样化、动态化、灵活化，OSU 技术以统一容器的方式进行多业务承载，后期会采用用户自定义可编程OTN 等对任意速率的ODU 管道进行私有定制及流量感知网络的演进，增加网络的灵活性和柔性。
