今天這篇文章，我們來聊聊光通信。 ? 前段時間，通信行業有一個新聞，相信很多讀者都關注到了—— ? “2023年底，國際電信聯盟標準化部門（ITU-T）第15研究組（SG15）的2022-2024研究期第三次全會在瑞士日內瓦召開。在中國代表團的合力推動下，fgMTN和fgOTN的若干項核心標準均報批，標志著新一代細粒度傳輸核心技術國際標準獲得里程碑式進展。” ? fgMTN和fgOTN是什么呢？細粒度傳輸，又是什么意思？ ? 其實，這些概念，和前幾年非常熱門的OSU技術，有非常密切的關系。它們是光通信技術的一個重要發展方向，也是行業研究熱點。 ? 接下來，我就給大家詳細科普一下，這些技術的來龍去脈。 ?

? █ 小顆粒業務的痛點

以前小棗君介紹傳輸網基礎知識（鏈接）的時候，曾經提到過，80-90年代，行業主流的傳輸技術，是SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數字體系）。 ? SDH采用的是TDM（時分復用）方式。它的特點，是標準統一、可靠性高、容易運維，可以提供基本的確定性低時延保證。 ? 進入21世紀后，隨著時代的發展，SDH技術在帶寬（最大僅支持10Gbps）等方面逐漸無法滿足需求。于是，一種新型的光通信技術開始崛起。這個技術，就是大名鼎鼎的OTN（Optical Transport Network，光傳送網）。 ?

OTN既融合了SDH在組網和運維上的一些優點，也兼具了WDM（波分復用）的大帶寬傳送能力。它具備長距離、大容量、硬隔離、低時延、低功耗等優勢，是行業公認的新一代主流技術。 ?

OTN的傳輸能力很強，帶寬極高，所以，率先應用于骨干傳輸網絡，也就是長途干線場景。 ? 傳輸網也是分為多個層級的。最核心的是骨干網，然后往下是城域網（單個城市范圍內的傳輸網）。城域網再往下，是接入網（PON技術、蜂窩基站）。 ?

? 骨干網采取OTN，那么，城域網怎么辦？想辦法也用OTN唄！那就是業界常說的“OTN下沉”。 ? 現在運營商的寬帶業務，并不是只有家庭用戶，也有很多政企用戶。有些政企用戶，對時延、安全、可靠性等要求較高，用的是專線業務。 ? 大部分政企業務連接，對帶寬的要求其實并不高，可能只有幾Mbps。而OTN支持的最小業務顆粒度是1.25Gbps。這就導致一個問題——帶寬浪費。 ?

舉個例子。一輛卡車，用來運輸多個客戶的水果。 ? 卡車提供紙箱，讓每個客戶往紙箱里放水果。卡車司機以為客戶的水果很大，提供了1立方米的紙箱。結果，每個客戶要運送的水果，只是一個蘋果。 ? ? ? ? ? 這種“大箱裝小果”的方式，不僅浪費了空間，還限制了箱子總數量（可以服務的客戶數少了）。 ? 老式的SDH呢，就像一個小三輪。它的紙箱小，但是，裝不了大水果，而且，總體空間也不足。 ? ?

? 大卡車存在空間浪費，小三輪運力不足，這就很尷尬。 ? 除了運營商之外，很多政企客戶也有自己的專網，例如鐵路專網、電力專網、石油專網等。他們也面臨這個問題—— ? 自己的大部分業務都是小帶寬業務（也就是小顆粒業務），SDH技術比較合適，但這個技術要淘汰了，沒得用；OTN技術雖然先進，但不匹配需求。 ? 他們在做承載網方案設計的時候，只能采用“骨干網用OTN，中下層（城域網）用SDH，接入網用PON”的方案，增加了復雜度，也沒辦法形成一個端到端的“硬管道”。 ? 在這種情況下，行業就急需一種新的技術，提供小顆粒的帶寬（更小的紙箱），具備隔離、安全、可靠等特性，能夠完全兼容OTN（ITU G.709），彌補OTN的不足，平滑承接SDH（ITU G.707）的業務。 ?

? ? █?OSU的出現

OTN技術標準成熟于2010年左右。當時，行業就發現了OTN在小顆粒業務場景上的缺陷。 ? 2011年，國內提出了PeOTN（Packet enhanced OTN，分組增強OTN）技術，進行應對。 ? PeOTN方案主要包括引入額外的VC交叉（STM-16容器等）或者分組交換（MPLS隧道等），采用多級映射傳輸業務。 ?

PeOTN的業務映射層次 ? 這些方式，就像另外找些小盒子，先裝水果，然后再往卡車的箱子里放。雖然也能利用空間，但增加了操作步驟（封裝次數），提升了運維復雜度和時延。方式還增加了硬件單板，導致成本升高。 ? 因為缺點實在太多，PeOTN一直沒能成功，逐漸被行業放棄。 ?

2018年2月，ITU采納了OTN小顆粒的需求，并啟動相關研究。 ? 很快，一個新的解決方案，逐漸浮出水面，那就是——OSU。 ? OSU，英文全名叫Optical Service Unit，光業務單元。 ? 它是基于傳統OTN的進一步演進升級，通過新增了一個OSU容器，把信號按照N x 2.6Mbps(N=1,2,3....)的方式進行拆分，可以實現從2Mbps到100Gbps的多種顆粒度業務接入和傳輸需求。 ?

? 傳統OTN，采用固定時隙的方式劃分業務，分為ODUk（k=0,1,2,3,4）顆粒，時隙中最小顆粒是ODU0（1.25Gbps），最大顆粒是ODU4（100Gbps）。 ? 如果是單個100G線路，接入用戶的數量，是80個（100÷1.25）。 ? OSU，采用非固定時隙的凈荷方式劃分業務，即業務按照凈荷塊PB（Payload Block）劃分顆粒，一個PB為2.6Mbps，即業務被劃分為Nx2.6Mbps（N=1,2,3,4..）顆粒。 ? 采用OSU技術可以靈活設置PB的帶寬。PB的帶寬決定了OSU可以支持的客戶業務的最小顆粒度。 ? 同樣是100G線路，采用OSU之后，單個線路接入用戶的最大數量可以從80個提升到4000個。更多的業務連接數（通道），能夠更好地滿足政企市場的需求。 ?

? 還是以卡車運輸水果為例。 ? OSU，等于定制了更小規格的箱子，增加了運輸不同類型水果的靈活性，提升了空間利用率。 ? ?

? OSU還可以大幅減少時延。在傳輸業務中，業務每多一次封裝，時延都會增加。封裝層級越多，則時延越大。 ? 傳統OTN技術采用5層逐級映射封裝，即VC12‐>VC4‐>ODU0‐>ODU4‐>OTUCn 5層封裝復用技術。 ? OSUflex技術采用3層逐級映射封裝，即OSUflex‐>ODUflex‐> OTUCn 3層逐級映射封裝。封裝次數少，可以大幅降低處理時延，滿足時延敏感的業務場景需求。 ?

? OSU還有一個優點，就是實現秒級無損帶寬調整。

傳統通信技術通常難以對帶寬進行快速調整，而OSU技術的應用，實現了秒級無損帶寬調整，提高了網絡的靈活性和適應性。（具體原理，下次專題介紹。） ?

? ? █ OSU的標準起步

2019年，國內多家企業，陸續提出了OSU的場景、需求及解決方案。 ? 2019年，華為推出了基于OSU的Liquid OTN方案。2020年9月，中興推出基于OSU的Pixel OTN解決方案。同年，烽火通信也推出OSU的小顆粒專線解決方案。 ? 2019年12月起，國內CCSA立項了“光業務單元(OSU)技術要求”和“基于OSU的OTN設備技術要求”行標。 ? 2020年1月，在瑞士日內瓦舉行的SG15全會上，G.osu作為ITU-T Q11/SG15的一個新的工作項目，得以立項。

? 運營商這邊，在OSU技術路線上也有動作。 ? 中國電信表現積極，在一開始就牽頭和主導了OSU行業標準的制定，并且力推M-OTN（Metro-optimized OTN，城域OTN）/OSU的商用部署。 ? 2022年1月，中國電信研究院和江蘇電信聯合中興通訊、格林威爾和華環，在江蘇完成業界首次跨廠商、跨地市的OSU現網試點。 ? 2022年5月，中國電信宣布將OSU技術納入接入型M-OTN集采，共14萬端。 ?

M-OTN架構示意 ? ? 再看看中國移動。 ? 眾所周知，從2018年開始，中國移動一直都是悶頭在搞自己的SPN（切片分組網，基于以太網傳輸架構，繼承了PTN傳輸方案的功能特性）路線。 ? OSU出現之后，2021年6月16日，中國移動發布了一份白皮書——《中國移動SPN小顆粒技術白皮書》，推出SPN小顆粒技術FGU（Fine Granularity Unit，“Fine?Granularity”的中文意思就是“細粒度”）。 ? FGU對標的，就是OSU。它繼承了SPN高效以太網內核，將硬切片的顆粒度從5Gbps細化為10Mbps，以滿足小顆粒業務承載需求。 ? 相對來說，那一時期的中國聯通，在OSU方面并沒有太多動靜。 ? ?

█ fgOTN和fgMTN

2020年初G.osu在ITU立項之后，國內產業界非常興奮，以為OSU技術比較穩了。可是，事實上，OSU的標準化，很快遇到了重大挫折。 ? 2021年12月，在SG15全體會議上，SG15當時的主席對OSU提出以下四點質疑，認為G.osu工作項目“沒有取得進展”，并建議關閉（"Reset"，清零）該項目。 ? 四點質疑分別是： ? 1、在每個OSU幀中使用支路端口號（TPN）不是TDM技術； 2、92字節的有效載荷塊導致過大的延遲； 3、采用兩個獨立的sub1G的時分復用復接和交換機理來支持OTN和MTN網絡是不必要的； 4、最佳帶寬顆粒度不應是2.6Mbps。 ? 面對這種情況，國內產業界迅速做出反應，積極與SG15管理團隊、以及Microchip、Nokia等國外公司的參會專家進行溝通，尋找解決方案。 ? 經過十次ITU-T標準會議的反復磋商，最終，事情出現了轉機。 ? 2023年4月，在SG15全會上，專家們討論決定，基于G.osu進行技術改進，并改名為fgOTN。（這個fg，就是剛才的Fine Granularity，有的資料也寫作fine grain。） ?

? 準確來說，Q11/15同意定義兩個適配OTN和MTN服務層的sub-1G層網絡，即：細粒度OTN（fgOTN）和細粒度MTN（fgMTN）。 ? fgOTN大家能理解，fgMTN又是啥？ ? fgMTN是中國移動力推的，還是和他們的SPN有關。MTN是Metro Transport Network，城域傳送網。SPN有三個子層（切片分組層、切片通道層和切片傳送層），其中，切片通道層對應了MTN的段層（Section）和通路層（Path）。前面提到的SPN小顆粒FGU技術，就是工作在這一層。 ?

? 會議上有些專家本來建議把fgOTN和fgMTN合在一起，搞一個就行。但是，中國移動堅持要保留fgMTN，最終獲得成功。這樣一來，他們就形成了完整的SPN/MTN技術架構和標準體系。 ? 基于以上種種，WP3/15管理層提出：fgOTN和fgMTN兩個標準體系的系列標準文檔，應分別集成到各自的服務層標準文檔中（fgOTN G.709, fgMTN G8312）。 ? 具體映射關系如下： ?

? 2023年12月1日，在SG15閉幕全會上，fgOTN/fgMTN第一批核心標準報批，獲得同意進入AAP發布流程。 ? 報批的標準（上圖綠色字體部分）： ? G.709.20（fgOTN總體） G.709.Amd 3（fgOTN接口） G.872 Rev.6（fgOTN架構） ? G.8312.20（fgMTN總體） G.8312 Amd.2（fgMTN接口） G.8310 Amd.1（fgMTN架構） ? 不出意外的話，其余標準有望在2024年7月的全會上獲得通過，進入AAP發布流程。 ?

? █?最后的話

? 好了，以上就是關于小顆粒業務、OSU、fgOTN、fgMTN的介紹。 ? 總結一下： ? SDH面臨淘汰，OTN接班。但是OTN不能很好地支持小顆粒業務，所以，有了PeOTN。PeOTN問題太多，于是，又有了OSU。 ? 國內搞OSU很積極（尤其是中國電信），但是ITU-T標準推進不順利。國內產業界團結起來，把OSU改了一下，變成fgOTN。 ? 最開始，中國移動基于SPN搞了FGU，對標OSU。后來，他們又轉向了fgMTN。 ? 總而言之，fgOTN是SDH（ITU-T G.707）和 OTN（ITU-G.709）的技術演進，是補足了小顆粒業務短板的升級OTN。 ? fgOTN是一種具有完全TDM特性的原生TDM技術，完美傳承了SDH和OTN高可靠，確定性時延等特點。它采用了以10Mbps帶寬為單位的固定時隙分配設計，支持ETH、E1、SDH等多種VBR（可變比特率）和CBR（恒定比特率）業務，可為政企客戶業務連接提供基于剛性硬管道的高品質安全硬隔離解決方案。

審核編輯：黃飛

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