孟海軍
(中國(guó)信息通信研究院 技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所,北京 100191)
0 引言
光網(wǎng)絡(luò)作為支撐能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施,保證了各類典型業(yè)務(wù)的安全性、實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和可靠性。隨著能源互聯(lián)網(wǎng)配電自動(dòng)化、高級(jí)計(jì)量、分布式能源接入、用戶雙向互動(dòng)等業(yè)務(wù)的快速發(fā)展[1],各類光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信終端的通信需求爆發(fā)式增長(zhǎng),迫切需要構(gòu)建安全可信、接入靈活、雙向?qū)崟r(shí)互動(dòng)的“泛在化、全覆蓋”通信接入網(wǎng),并采用先進(jìn)、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(duì)光網(wǎng)絡(luò)通信提出的新需求。
傳統(tǒng)光通信網(wǎng)絡(luò)在業(yè)務(wù)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(wù)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(luò)切片為不同業(yè)務(wù)類型進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)承載。傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)中,一張同步數(shù)字體系(Synchronous Digital Hierarchy,SDH)網(wǎng)絡(luò)單獨(dú)承載生產(chǎn)控制類的業(yè)務(wù),無法完成生產(chǎn)控制類和管理信息類業(yè)務(wù)在同一張物理網(wǎng)絡(luò)上的差異化承載,技術(shù)單一且無軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network,SDN)特性,網(wǎng)絡(luò)資源利用率低。光業(yè)務(wù)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(shí)在SDN 網(wǎng)絡(luò)管控、業(yè)務(wù)靈活配置等方面具有顯著優(yōu)勢(shì),因此,在光網(wǎng)絡(luò)典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景中的OSU 管控技術(shù)成為業(yè)界討論的熱點(diǎn)。
1 OSU 管控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展
國(guó)際方面,ITU-T G.7702 制定了SDN 的總體應(yīng)用架構(gòu),目前主要應(yīng)用于軟件定義的光傳送網(wǎng)(SDOTN);同時(shí)ITU-T 打造的G.770x 系列標(biāo)準(zhǔn)包括了通用控制組件、SDN 架構(gòu)和自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)(Automatically Switched Optical Network,ASON)控制架構(gòu)等內(nèi)容,形成了完整的控制標(biāo)準(zhǔn)體系。在面向OTN 網(wǎng)絡(luò)的SDN 北向接口管控模型方面,IETF、ONF 等標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)了跨廠家、跨域的標(biāo)準(zhǔn)化接口管控。
國(guó)內(nèi)方面,CCSA TC6WG1 自2020 年已先后立項(xiàng)了《基于光業(yè)務(wù)單元(OSU)的光傳送網(wǎng)(OTN)管控技術(shù)要求》《基于光業(yè)務(wù)單元(OSU)的光傳送網(wǎng)(OTN)設(shè)備測(cè)試方法》等系列標(biāo)準(zhǔn),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(bào)告已發(fā)布,《基于光業(yè)務(wù)單元(OSU)的光傳送網(wǎng)(OTN)管控技術(shù)要求》通過意見稿上會(huì)討論,《基于光業(yè)務(wù)單元(OSU)的光傳送網(wǎng)(OTN)設(shè)備測(cè)試方法》處于在研狀態(tài)。另外,《接入型光傳送網(wǎng)(OTN)設(shè)備管控技術(shù)要求》也完成了對(duì)OSU 技術(shù)的擴(kuò)展研究。國(guó)內(nèi)OSU 管控技術(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的快速研制,為OSU 技術(shù)在光通信領(lǐng)域典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景的現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用鋪平了道路。
2 OSU 網(wǎng)絡(luò)管控架構(gòu)
OSU 管控架構(gòu)由物理網(wǎng)絡(luò)層、管控系統(tǒng)層和應(yīng)用服務(wù)層構(gòu)成。其中,物理網(wǎng)絡(luò)層包括OSU 單域或多域物理網(wǎng)絡(luò),管控系統(tǒng)層包括單域管控系統(tǒng)和多域管控系統(tǒng),應(yīng)用服務(wù)層包括應(yīng)用App 或OSS/BSS等。OSU 網(wǎng)絡(luò)管控架構(gòu)參見圖1。

圖1 OSU 網(wǎng)絡(luò)管控架構(gòu)
(1)OSU 物理網(wǎng)絡(luò)由轉(zhuǎn)發(fā)面的OSU 設(shè)備構(gòu)成,負(fù)責(zé)通過單域管控系統(tǒng)南向接口接收下發(fā)的網(wǎng)絡(luò)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(luò)可以是單域網(wǎng)絡(luò)或多域網(wǎng)絡(luò)。多域OSU 網(wǎng)絡(luò)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(luò),包括單域網(wǎng)絡(luò)資源管理、網(wǎng)絡(luò)切片編排、業(yè)務(wù)參數(shù)配置、網(wǎng)絡(luò)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(wù)封裝等功能模塊,完成管控需求到網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)的映射,最后通過南向接口將網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)下發(fā)到OSU 設(shè)備;南向接口用于與OSU 設(shè)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(luò),包括多域網(wǎng)絡(luò)資源管理、跨域業(yè)務(wù)參數(shù)配置、跨域網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(wù)編排邏輯,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)跨域鏈路資源,完成跨域業(yè)務(wù)拆分和跨域資源分配計(jì)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(yīng)用層App 的輸入和輸出交互。
(4)應(yīng)用服務(wù)層用于通過各種方式使用多域管控系統(tǒng),包括應(yīng)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(wù)層轉(zhuǎn)化封裝為結(jié)構(gòu)化的請(qǐng)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(luò)管控接口
面向光網(wǎng)絡(luò)多行業(yè)典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景包括源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)4 大類,典型業(yè)務(wù)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(wù)管理需要不同的管控接口來完成。光網(wǎng)絡(luò)典型顆粒業(yè)務(wù)管控需求分析見表1。

表1 光網(wǎng)絡(luò)典型顆粒業(yè)務(wù)管控需求分析
從接口功能的角度來說,OSU 網(wǎng)絡(luò)管控接口由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾�、業(yè)務(wù)配置管理、切片編排管理接口構(gòu)成。其中,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾戆∣SU 網(wǎng)元管理、OSU 鏈路管理和OSU 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓拢粯I(yè)務(wù)配置管理包括CBR、SDH、EoOSU 等業(yè)務(wù)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(luò)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(wù)的對(duì)象來說,OSU 網(wǎng)絡(luò)管控接口分為北向接口和南向接口。其中北向接口負(fù)責(zé)與多域管控系統(tǒng)的管控信令交互,OSU 網(wǎng)絡(luò)管控北向接口示例參見圖3;南向接口負(fù)責(zé)與OSU 單域物理網(wǎng)絡(luò)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(wù)配置信息。
單域管控系統(tǒng)接收到的業(yè)務(wù)配置參數(shù)包括切片標(biāo)識(shí)、連接類型、業(yè)務(wù)類型、連接方向、業(yè)務(wù)容量、連接端口列表、層協(xié)議、連接信號(hào)類型、保護(hù)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(shè)備下發(fā)業(yè)務(wù)配置等信息。
源、宿節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)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(luò)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(luò)側(cè)端口名稱、網(wǎng)絡(luò)側(cè)時(shí)隙信息、適配類型、交換能力、ODU 信號(hào)類型、支路端口號(hào)(Tributary Port Number,TPN)、業(yè)務(wù)帶寬等信息。
中間節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)配置參數(shù)包括層協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)側(cè)(NNI-1)信息、網(wǎng)絡(luò)側(cè)(NNI-2)信息。層協(xié)議包括OSU、ODU 等;NNI-1 信息包括網(wǎng)絡(luò)側(cè)端口名稱、網(wǎng)絡(luò)側(cè)時(shí)隙信息、適配類型、交換能力、ODU 信號(hào)類型、支路端口號(hào)(TPN)、業(yè)務(wù)帶寬等信息;NNI-2 信息包括網(wǎng)絡(luò)側(cè)端口名稱、網(wǎng)絡(luò)側(cè)時(shí)隙信息、適配類型、交換能力、ODU 信號(hào)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(yàn)證方案
為了滿足光網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)控制類和管理信息類業(yè)務(wù)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(wù)場(chǎng)景,本文設(shè)計(jì)了OSU 管控驗(yàn)證組網(wǎng)和驗(yàn)證內(nèi)容。
OSU 管控驗(yàn)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(shè)備和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)分析儀構(gòu)成。通過管控系統(tǒng)可以端到端驗(yàn)證NE1-NE2 的不同顆粒的典型業(yè)務(wù)配置信息的下發(fā)、更新和刪除,同時(shí)采集業(yè)務(wù)性能和切片管控功能驗(yàn)證。OSU 管控功能驗(yàn)證組網(wǎng)見圖5。

圖5 OSU 管控功能驗(yàn)證組網(wǎng)
通過對(duì)光通信典型業(yè)務(wù)的特征分析,可以得出OSU 驗(yàn)證內(nèi)容由OSU 管控接口測(cè)試、OSU 網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)測(cè)試、OSU 切片管控測(cè)試等構(gòu)成的結(jié)論,OSU 管控功能驗(yàn)證內(nèi)容參見圖6。其中,OSU 管控接口測(cè)試內(nèi)容包括CBR(2M/155M)業(yè)務(wù)測(cè)試、SDH(STM-N)業(yè)務(wù)測(cè)試、EoOSU 業(yè)務(wù)測(cè)試;OSU 網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)測(cè)試內(nèi)容包括OSU 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)時(shí)延性能測(cè)試和OSU 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)帶寬調(diào)整測(cè)試;OSU 切片管控測(cè)試內(nèi)容包括OSU網(wǎng)絡(luò)切片編排測(cè)試和OSU 網(wǎng)絡(luò)切片隔離性測(cè)試。

圖6 OSU 管控功能驗(yàn)證內(nèi)容
5 結(jié)語
本文分析了OSU 管控技術(shù)在光網(wǎng)絡(luò)典型場(chǎng)景的應(yīng)用前景,梳理了OSU 管控技術(shù)國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀,結(jié)合OSU 技術(shù)特點(diǎn)和光通信典型業(yè)務(wù)需求,提出了OSU 管控架構(gòu)和管控接口功能架構(gòu),并詳細(xì)介紹了OSU 管控南北向接口實(shí)現(xiàn)原理,最后提出了OSU 管控功能驗(yàn)證方案,能夠?yàn)镺SU 技術(shù)在光網(wǎng)絡(luò)典型場(chǎng)景的現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用提供管控技術(shù)支撐。