孟海軍
（中國信息通信研究院 技術與標準研究所，北京 100191）
0 引言
光網絡作為支撐能源互聯網發展的重要基礎設施，保證了各類典型業務的安全性、實時性、準確性和可靠性。隨著能源互聯網配電自動化、高級計量、分布式能源接入、用戶雙向互動等業務的快速發展[1]，各類光網絡設備、通信終端的通信需求爆發式增長，迫切需要構建安全可信、接入靈活、雙向實時互動的“泛在化、全覆蓋”通信接入網，并采用先進、可靠、穩定、高效的新興通信技術及系統予以支撐，這是能源互聯網發展對光網絡通信提出的新需求。
傳統光通信網絡在業務方面的整體特征是數據量較小，且生產控制類和管理信息類業務的隔離性、可靠性區分明顯[2]，因此非常適合劃分不同的網絡切片為不同業務類型進行網絡承載。傳統光網絡中，一張同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）網絡單獨承載生產控制類的業務，無法完成生產控制類和管理信息類業務在同一張物理網絡上的差異化承載，技術單一且無軟件定義網絡（Software Defined Network，SDN）特性，網絡資源利用率低。光業務單元（Optical Service Unit，OSU）技術支持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，同時在SDN 網絡管控、業務靈活配置等方面具有顯著優勢，因此，在光網絡典型業務場景中的OSU 管控技術成為業界討論的熱點。
1 OSU 管控技術標準化進展
國際方面，ITU-T G.7702 制定了SDN 的總體應用架構，目前主要應用于軟件定義的光傳送網（SDOTN）；同時ITU-T 打造的G.770x 系列標準包括了通用控制組件、SDN 架構和自動交換光網絡（Automatically Switched Optical Network，ASON）控制架構等內容，形成了完整的控制標準體系。在面向OTN 網絡的SDN 北向接口管控模型方面，IETF、ONF 等標準組織制定了基于YANG 語言的管控信息模型，并通過RESTconf協議實現了跨廠家、跨域的標準化接口管控。
國內方面，CCSA TC6WG1 自2020 年已先后立項了《基于光業務單元（OSU）的光傳送網（OTN）管控技術要求》《基于光業務單元（OSU）的光傳送網（OTN）設備測試方法》等系列標準，開展了《基于OSU 的OTN 管控技術研究》等課題研究[4]。其中，《基于OSU 的OTN 管控技術研究》研究報告已發布，《基于光業務單元（OSU）的光傳送網（OTN）管控技術要求》通過意見稿上會討論，《基于光業務單元（OSU）的光傳送網（OTN）設備測試方法》處于在研狀態。另外，《接入型光傳送網（OTN）設備管控技術要求》也完成了對OSU 技術的擴展研究。國內OSU 管控技術行業標準的快速研制，為OSU 技術在光通信領域典型業務場景的現網應用鋪平了道路。
2 OSU 網絡管控架構
OSU 管控架構由物理網絡層、管控系統層和應用服務層構成。其中，物理網絡層包括OSU 單域或多域物理網絡，管控系統層包括單域管控系統和多域管控系統，應用服務層包括應用App 或OSS/BSS等。OSU 網絡管控架構參見圖1。
圖1 OSU 網絡管控架構
（1）OSU 物理網絡由轉發面的OSU 設備構成，負責通過單域管控系統南向接口接收下發的網絡配置信息，并通過控制面協議完成管控信令的轉發，OSU 物理網絡可以是單域網絡或多域網絡。多域OSU 網絡可通過跨域鏈路完成跨域信令轉發。
（2）單域管控系統用于管控單域OSU 網絡，包括單域網絡資源管理、網絡切片編排、業務參數配置、網絡資源分配等功能，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、業務封裝等功能模塊，完成管控需求到網絡配置參數的映射，最后通過南向接口將網絡配置參數下發到OSU 設備；南向接口用于與OSU 設備的信令交互，北向接口用于與上層多域管控系統的信令交互。
（3）多域管控系統用于管控多域OSU 網絡，包括多域網絡資源管理、跨域業務參數配置、跨域網絡資源分配等功能，由用戶管理GUI、控制器模塊、層間接口構成。其中，用戶管理GUI 用于接收用戶的多域OSU 網絡的管控需求；控制器模塊接收到跨域管控需求后，通過業務編排邏輯，結合網絡跨域鏈路資源，完成跨域業務拆分和跨域資源分配計算，并將結果分別下發到各單域管控系統；層間接口用于與應用層App 的輸入和輸出交互。
（4）應用服務層用于通過各種方式使用多域管控系統，包括應用App、OSS/BSS 等，由用戶操作GUI、需求參數封裝、層間接口調用等構成。用戶的需求通過操作界面輸入，并在服務層轉化封裝為結構化的請求數據，通過HTTP 等協議完成層間接口調用。
3 OSU 網絡管控接口
面向光網絡多行業典型業務場景包括源、網、荷、儲4 大類，典型業務顆粒包括2M、STM-1/4/16、10M/100M（FE/GE 接入）、GE/10GE 這4 種顆粒。不同類型、不同顆粒的業務管理需要不同的管控接口來完成。光網絡典型顆粒業務管控需求分析見表1。
表1 光網絡典型顆粒業務管控需求分析
從接口功能的角度來說，OSU 網絡管控接口由網絡拓撲管理、業務配置管理、切片編排管理接口構成。其中，網絡拓撲管理包括OSU 網元管理、OSU 鏈路管理和OSU 網絡拓撲更新；業務配置管理包括CBR、SDH、EoOSU 等業務的創建、更新和刪除；切片編排管理包括OSU 切片創建與編排、OSU 切片調整和OSU 切片刪除。OSU 網絡管控接口功能架構參見圖2。
圖2 OSU 管控接口功能架構
從接口服務的對象來說，OSU 網絡管控接口分為北向接口和南向接口。其中北向接口負責與多域管控系統的管控信令交互，OSU 網絡管控北向接口示例參見圖3；南向接口負責與OSU 單域物理網絡的管控信令交互，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 多域管控系統通過北向接口向各單域管控系統下發業務配置信息。
單域管控系統接收到的業務配置參數包括切片標識、連接類型、業務類型、連接方向、業務容量、連接端口列表、層協議、連接信號類型、保護類型和路由約束等。北向接口連接參數信息參見表2。
表2 OSU 北向接口連接參數示例
（2）OSU 單域管控系統通過南向接口向各OSU 設備下發業務配置等信息。
源、宿節點業務配置參數包括層協議、客戶側（User-to-Network Interface，UNI）信息、網絡側（Network-Network Interface，NNI）信息。層協議包括ETH、OSU、ODU 等；UNI 信息包括客戶側端口名稱、客戶側虛擬局域網（Virtual Local Area Network，VLAN）信息等；NNI 信息包括網絡側端口名稱、網絡側時隙信息、適配類型、交換能力、ODU 信號類型、支路端口號（Tributary Port Number，TPN）、業務帶寬等信息。
中間節點業務配置參數包括層協議、網絡側（NNI-1）信息、網絡側（NNI-2）信息。層協議包括OSU、ODU 等；NNI-1 信息包括網絡側端口名稱、網絡側時隙信息、適配類型、交換能力、ODU 信號類型、支路端口號（TPN）、業務帶寬等信息；NNI-2 信息包括網絡側端口名稱、網絡側時隙信息、適配類型、交換能力、ODU 信號類型、支路端口（TPN）等信息。南向接口連接參數信息參 見表3。
表3 OSU 管控南向接口連接參數示例
4 OSU 管控功能驗證方案
為了滿足光網絡生產控制類和管理信息類業務的功能需求，結合整體向大小顆粒并存、帶寬需求提升的綜合業務場景，本文設計了OSU 管控驗證組網和驗證內容。
OSU 管控驗證組網由OSU 協同編排系統、OSU單域管控系統、城域OTN、OSU OTN 設備和數據網絡分析儀構成。通過管控系統可以端到端驗證NE1-NE2 的不同顆粒的典型業務配置信息的下發、更新和刪除，同時采集業務性能和切片管控功能驗證。OSU 管控功能驗證組網見圖5。
圖5 OSU 管控功能驗證組網
通過對光通信典型業務的特征分析，可以得出OSU 驗證內容由OSU 管控接口測試、OSU 網絡及業務測試、OSU 切片管控測試等構成的結論，OSU 管控功能驗證內容參見圖6。其中，OSU 管控接口測試內容包括CBR（2M/155M）業務測試、SDH（STM-N）業務測試、EoOSU 業務測試；OSU 網絡及業務測試內容包括OSU 網絡業務時延性能測試和OSU 網絡業務帶寬調整測試；OSU 切片管控測試內容包括OSU網絡切片編排測試和OSU 網絡切片隔離性測試。
圖6 OSU 管控功能驗證內容
5 結語
本文分析了OSU 管控技術在光網絡典型場景的應用前景，梳理了OSU 管控技術國際國內標準化現狀，結合OSU 技術特點和光通信典型業務需求，提出了OSU 管控架構和管控接口功能架構，并詳細介紹了OSU 管控南北向接口實現原理，最后提出了OSU 管控功能驗證方案，能夠為OSU 技術在光網絡典型場景的現網應用提供管控技術支撐。
