OTN： 英文全稱：optical transport network。中文意思為光傳輸網(wǎng)絡。OTN傳輸技術具有高速的特點，可以滿足大容量網(wǎng)絡的帶寬需求，可以為寬帶接入網(wǎng)和光纖網(wǎng)的改造提供有力支撐。從目前的整體情況來看，OTN傳輸技術已經比較成熟，廣泛應用于各大運營商的干線傳輸網(wǎng)絡建設，推動了相關業(yè)務的發(fā)展。在省級干線網(wǎng)絡中，可以應用400G-OTN傳輸技術。由于400G-OTN中引入了高階調制技術，調制方式可以變得更加多樣化，可以滿足不同應用場景的需求。

例如，在城域承載的應用場景中，可以采用單載波16QAM進行調制，在骨干承載的應用場景中，可以采用雙載波16QAM或雙載波QPSK進行調制。雙載波16QAM的頻譜效率可以達到5.33bit/s/hz，技術實現(xiàn)難度相對較低。因此，推薦使用這種調制方法。在省級干線網(wǎng)中應用400G-OTN傳輸技術時，可以根據(jù)不同的應用場景構建相應的網(wǎng)絡模型。

例如，在業(yè)務量較小的場景下，可以根據(jù)透傳信令指示的方向要求部署400G光電層設備，合理配置分支側端口，滿足業(yè)務調度需要。又比如，在中等流量的場景下，可以結合傳輸距離，在流量相對集中的骨干節(jié)點部署400G通道，根據(jù)透傳需要配置電層集群的交叉功能和中轉，可以有效解決本地流量突然增加造成的網(wǎng)絡資源浪費問題。再比如，對于流量大、粒度復雜的應用場景，可以根據(jù)電路的傳輸距離來劃分網(wǎng)絡架構。然后根據(jù)透傳中轉的需要，在骨干層部署400G通道，并在各個關鍵節(jié)點配置電路層的集群交叉功能，保證遠距離的上行業(yè)務傳輸層可以有效遷移。

OTN傳輸技術主要用于移動網(wǎng)絡建設初期的骨干傳輸網(wǎng)絡建設，但隨著移動網(wǎng)絡技術的發(fā)展，越來越多的用戶對4G、5G、家庭寬帶、互聯(lián)網(wǎng)電視等業(yè)務表現(xiàn)出強烈的需求。因此，從目前的情況來看，OTN傳輸網(wǎng)絡正在逐步下沉到移動城域傳輸網(wǎng)絡的建設中，用于滿足傳輸網(wǎng)絡大寬帶、大容量的業(yè)務需求，不斷提高光纖芯的利用率。

移動網(wǎng)絡容量根據(jù)移動網(wǎng)絡業(yè)務的需求確定，城域網(wǎng)OTN網(wǎng)絡的單波速率可以是10G、40G或100G。當現(xiàn)有城域網(wǎng)專線業(yè)務增加時，可將單波40G或100G-OTN系統(tǒng)建設到核心匯聚層，對應的通道數(shù)為40波或80波。OTN網(wǎng)絡站可采用光復用終端站（OTM站），用于搭建光電混合子架，可承載多速率業(yè)務，具有波分側光接口調度功能，用于上傳或登錄所承載的服務。還可以采用光分插復用站（OADM站），用于實現(xiàn)不同信號之間的交叉?zhèn)鬏?，設置在業(yè)務需求大的站。

在OTN傳輸技術的應用中，可以根據(jù)城域網(wǎng)的流量需求，構建核心層、匯聚層、接入層三層網(wǎng)絡架構，并結合點對點組網(wǎng)采用傳輸端到端服務以及以鏈式組網(wǎng)的形式，將網(wǎng)絡中的各個節(jié)點串聯(lián)起來，支持線性保護，主要應用于光傳輸網(wǎng)絡的接入層，還可以采用環(huán)形網(wǎng)絡的形式，建立雙向自愈環(huán)形結構，應用于光傳輸網(wǎng)絡的匯聚層；采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡，使節(jié)點設備支持四個或更多光的方向，主要應用于光傳輸網(wǎng)絡的核心層，以減少對光纜的需求，提高線路的利用率。

PTN: 英文全稱：Packet Transport Network。中文表示：”分區(qū)“。PTN是指這樣一種光傳送網(wǎng)絡架構和具體技術：在IP業(yè)務和底層光傳輸媒質之間設置了一個層面，它針對分組業(yè)務流量的突發(fā)性和統(tǒng)計復用傳送的要求而設計，以分組業(yè)務為核心并支持多業(yè)務提供，具有更低的總體使用成本（TCO），同時秉承光傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)優(yōu)勢，包括高可用性和可靠性、高效的帶寬管理機制和流量工程、便捷的OAM和網(wǎng)管、可擴展、較高的安全性等。

功能組成，PTN是基于分組交換、面向連接的多業(yè)務統(tǒng)一傳送技術，不僅能較好地承載以太網(wǎng)業(yè)務，而且兼顧了傳統(tǒng)的TDM和ATM業(yè)務，滿足高可靠、可靈活擴展、嚴格QoS和完善的OAM等基本屬性。從網(wǎng)元的功能結構來看，PTN網(wǎng)元由傳送平面、管理平面和控制平面共同構成。

**SPN: **什么是SPN小顆粒技術？SPN小顆粒技術（FGU，F(xiàn)ine Granularity Unit）繼承了SPN高效以太網(wǎng)內核，將細粒度切片融入SPN整體架構，提供了低成本、精細化、硬隔離的小顆粒承載管道。FGU將硬切片的顆粒度從5Gbps細化為10Mbps，以滿足5G+垂直行業(yè)應用和專線業(yè)務等場景下小帶寬、高隔離性、高安全性等差異化業(yè)務承載需求。SPN承載網(wǎng)絡的小顆粒切片能力將助力5G+垂直行業(yè)及政企專線應用部署的關鍵力量。

為什么需要SPN小顆粒技術 ;

SPN小顆粒技術有哪些優(yōu)勢 ** ;**

SPN小顆粒技術應用場景 。

為什么需要SPN小顆粒技術

當前，5G建設正在如火如荼地進行，垂直行業(yè)應用成為5G產業(yè)鏈關注的焦點，例如電力、交通、政府、銀行等。運營商面向垂直行業(yè)在作為基礎設施的公共物理網(wǎng)絡之上創(chuàng)建的多個相互隔離的虛擬網(wǎng)絡，提供不同程度的隔離能力，相互獨立運行，可獨立生命周期管理。SPN硬隔離切片技術較好的實現(xiàn)了不同行業(yè)不同業(yè)務的安全承載。

隨著5G+ 垂直行業(yè)應用逐步從單一場景向系統(tǒng)化復雜場景發(fā)展以及算力網(wǎng)絡的興起，行業(yè)用戶需求的差異性和應用場景的復雜性，”海量數(shù)據(jù)“和”高效算力“帶來了大量確定性時延、高安全性的1Gbps 及以下帶寬業(yè)務的承載需求。此外，大量的政務專線、金融專線、大企業(yè)專線業(yè)務承載也對SPN的切片隔離度和顆粒度提出了不同要求。

2021中國光網(wǎng)絡研討會發(fā)布的《SPN小顆粒技術白皮書》中調研結果顯示，5G+垂直行業(yè)（含算力業(yè)務）及政企專線最小帶寬需求可達2Mbps；10Mbps以內帶寬的業(yè)務占比較大。當前切片技術粒度均為Gbit/s級別，在千行百業(yè)中小帶寬需求，一方面網(wǎng)絡承載效率低，另一方面對整體網(wǎng)絡帶寬要求更高。因此，與業(yè)務帶寬匹配的小顆粒切片成為SPN技術發(fā)展的方向。

SPN小顆粒技術是一種將細粒度切片技術融入SPN整體架構，提供低成本、精細化、硬隔離的小顆粒承載通道的技術。

SPN小顆粒技術有哪些優(yōu)勢

SPN小顆粒技術保持SPN技術架構不變，只在切片分組層（SPL）、切片通道層（SCL）、切片傳送層（STL）進行了部分增強，如下圖所示。

支持小顆粒技術的SPN架構

• 切片分組層（SPL）：新增CBR (constant bit rate, 固定比特率)業(yè)務類型。SPL層提供基于E1、STM-1等細粒度CBR業(yè)務映射，實現(xiàn)業(yè)務從設備入口到出口的全流程時隙交換，確保業(yè)務硬隔離效果。
• 切片通道層（SCL）：新增FGU(Fine Granularity Unit，小顆粒單元)層，為業(yè)務提供10Mbps粒度硬切片。FGU層是獨立子層，與服務層解耦，可按需靈活選擇承載于MTN通道層、MTN段層和以太網(wǎng)物理層。
• 切片傳送層（STL）：除支持SPN已經定義的50GE、100GE、200GE、400GE等高速以太網(wǎng)物理層接口外，針對行業(yè)應用場景新增10GE端口。物理層中的以太網(wǎng)物理編碼子層（Physical Coding Sublayer，PCS）采用符合以太網(wǎng)底層協(xié)議棧要求的64/66B 編碼塊，保障FGU 與以太網(wǎng)物理層底層協(xié)議棧無縫兼容。

FGU繼承 SPN 硬切片不感知、不識別業(yè)務報文數(shù)據(jù)的特點，不對用戶報文數(shù)據(jù)做任何改動，支持分組報文在小顆粒硬切片透傳，從而實現(xiàn)對分組技術的兼容。

SPN小顆粒技術盡可能重用現(xiàn)有技術，簡化處理機制，且覆蓋CPE、HUB、接入、匯聚、核心等多種設備類型，滿足現(xiàn)網(wǎng)端到端FGU部署。

華為SPN設備，通過軟件升級和新插入小顆粒處理板的方式，使得現(xiàn)網(wǎng)設備平滑支持小顆粒功能。華為新開發(fā)的小型化SPN設備型態(tài)直接支持小顆粒切片、SDN管控和標準化南向接口，無縫對接SPN承載網(wǎng)全系列設備。

同時SPN兆級小顆粒切片技術完善了FGU OAM功能和切片時隙、帶寬調整機制，形成了以下幾大技術優(yōu)勢：

• 高安全：小顆粒通道通過獨享確定的時隙保證嚴格TDM 特性，通道任一節(jié)點的出端口和入端口時隙通過管控層提前分配并固定。實現(xiàn)硬隔離，確保業(yè)務和算力數(shù)據(jù)安全。
• 高可靠性：FGU OAM與原SPN/MTN通道OAM兼容共存，為每條小顆粒通道提供端到端OAM監(jiān)測能力，插入/提取OAM客戶無感知。小顆粒通道1+1保護功能，在整機掉電、鏈路故障等場景下倒換性能均達到電信級要求。
• 確定性時延：端到端無阻塞時隙交換，實現(xiàn)納秒級業(yè)務抖動，確保穩(wěn)定的業(yè)務傳輸時延。
• 切片帶寬調整無損：完善的時隙和帶寬調整機制，確保小顆粒切片的時隙和帶寬在減小或增大的情況下原有業(yè)務“零丟包”。

SPN小顆粒技術應用場景

5G+ 垂直行業(yè)場景

網(wǎng)絡切片技術作為5G垂直行業(yè)基礎使能技術，可滿足不同行業(yè)、不同業(yè)務SLA 承載需求以及業(yè)務安全性、可靠性、軟硬隔離的需求。5G垂直行業(yè)控制類業(yè)務呈現(xiàn)出小顆粒硬管道隔離的高安全承載需求特點，要求網(wǎng)絡保障低時延與高可靠，SPN 承載網(wǎng)絡的小顆粒切片能力將成為助力5G+ 垂直行業(yè)應用部署的關鍵力量。

以電力行業(yè)為例，遵循電力安全“業(yè)務分區(qū)、網(wǎng)絡專用、橫向隔離、縱向認證”要求，電網(wǎng)切片以安全分區(qū)為顆粒度，可分為 4 個區(qū) ：生產控制區(qū)（又稱安全區(qū) I）、生產非控制區(qū)（又稱安全區(qū) II）、生產管理區(qū)（又稱安全區(qū) III）、管理信息區(qū)（又稱安全區(qū) IV）。各分區(qū)典型業(yè)務示例如下表所示。

表1-1 電力業(yè)務分區(qū)及典型業(yè)務舉例

5G+智能電網(wǎng)生產控制類業(yè)務的關鍵通信指標如下表所示。

表1-2 智能電網(wǎng)生產類業(yè)務關鍵指標

為滿足電力行業(yè)網(wǎng)絡安全要求， 5G 承載網(wǎng)需要按照接入、匯聚和核心三級的網(wǎng)絡架構進行建設，并部署端到端的 MTN 切片，實現(xiàn)業(yè)務硬隔離。承載網(wǎng)基于MTN 硬隔離技術創(chuàng)建獨立網(wǎng)絡切片，確保電網(wǎng)業(yè)務安全可靠 ；超低時延類業(yè)務采用獨立切片承載，確保業(yè)務低時延承載 ；小帶寬切片需求，可以采用10Mbps 級小顆粒技術滿足。

**FGU 應用于5G+ 智能電網(wǎng)場景場景**

政企專線場景

政企專線主要包括政府部門、金融機構客戶、大企業(yè)等重要客戶的專線業(yè)務，業(yè)務訴求差異大。

政企專線場景網(wǎng)絡要求如下表所示。

表1-3 政企專線場景網(wǎng)絡要求

5G回傳網(wǎng)作為綜合承載網(wǎng)，可通過具有TDM硬隔離特性的小顆粒通道承載黨政軍、金融客戶和部分大企業(yè)專線，通過MTN接口分組切片承載無硬隔離需求的企業(yè)專線，并利用軟硬切片技術提供差異化專線服務。

基于對5G傳輸承載網(wǎng)絡需求的廣泛分析，中國移動已經確定，切片分組網(wǎng)絡（SPN）是最佳的技術，用其來支撐下一代網(wǎng)絡架構，帶寬，流量模式，切片，延遲及時間同步。彈性以太網(wǎng)或FlexE與SPN綁定使用靈活實現(xiàn)從一個較大的物理鏈路創(chuàng)建成較小的物理通道，或反之亦然，以保證服務質量（QoS）及在傳輸層間切片的隔離。中國移動已需求ITU組織的SPN-FlexE的標準化。Viavi 通過提供SPN-FlexE測試平臺致力于支持中國移動，同時為網(wǎng)絡設備制造商、芯片開發(fā)商和模塊供應商建立一個共同行業(yè)測試基準，以便更好地驗證基于這種技術的產品。

SPN 2.0基于InBand OAM的端到端隨流實時監(jiān)測功能，能夠對業(yè)務報文進行直接測量，達到實時感知每業(yè)務、每報文粒度SLA的目的，配合Telemetry秒級數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)一管控、計算、可視的能力，實現(xiàn)網(wǎng)絡質量實時可視、主動監(jiān)控，故障快速定界定位。除了在中國移動的規(guī)模應用，SPN憑借其特色的TDM與分組復用深度融合的技術優(yōu)勢和支持確定性、靈活切片等網(wǎng)絡優(yōu)勢，將在智能電網(wǎng)、智慧鐵路、智能礦山等典型的5G+垂直行業(yè)中廣泛應用，成為新一代綜合業(yè)務承載網(wǎng)絡的標桿。

**PON: **英文全稱：Passive Optical Network。即無源光網(wǎng)絡，一種基于點到多點(P2MP)拓樸的技術。“無源”指ODN(光分配網(wǎng)絡)不含有任何電子器件及電子電源，ODN全部由光分路器Splitter等無源器件組成，不需要貴重的有源電子設備。

目前的PON技術分為以下幾種：

• APON：ATM PON，基于ATM的無源光接入技術。上世紀90年代中期由ITU和FSAN提出并標準化，由于容易被用戶認為只能提供ATM業(yè)務，2001年被改稱BPON.遵循ITU-T G.983系列標準。

• EPON：Ether PON，基于以太網(wǎng)的無源光接入技術。2000年11月成立IEEE研究小組(即后來的EFM工作組)，2004年4月工作組形成IEEE 802.3ah系列標準?，F(xiàn)統(tǒng)稱為IEEE 802.3-2005。

• GPON：Gigabit(千兆) PON，基于ATM/GEM的無源光接入技術。FSAN在2001年初提出，ITU和FSAN進行標準化，遵循ITU-T G.984系列標準。

• WDM-PON：基于波分復用的無源光接入技術，尚無統(tǒng)一標準。
  ** PON****技術的特點**
  PON是一種接入網(wǎng)技術，定位在常說的“最后一公里”，即在服務提供商、電信局端和商業(yè)用戶或家庭用戶之間的解決方案。
  PON網(wǎng)絡的突出優(yōu)點是消除了戶外的有源設備，所有的信號處理功能均在交換機和用戶宅內設備完成。而且這種接入方式的前期投資小，大部分資金可以等到用戶真正接入時才投入。它的傳輸距離比有源光纖接入系統(tǒng)的短，覆蓋的范圍較小，但它造價低，無需另設機房，維護容易。因此這種結構可以經濟地為居家用戶服務。
  優(yōu)點：

  1. 多業(yè)務：PON系統(tǒng)要求提供語音，數(shù)據(jù)，視頻等業(yè)務接入，業(yè)務透明性好，實現(xiàn)真正意義的全業(yè)務接入與“三網(wǎng)合一” 。
  2. 高帶寬：EPON目前可以提供上下行對稱的1.25Gb/s的帶寬，并且隨著以太技術的發(fā)展可以升級到10Gb/s。GPON則是高達2.5Gb/s的帶寬。
  3. 長距離接入：光纖的傳輸距離高達數(shù)百公里，所以實際上物理傳輸層的距離瓶頸在收發(fā)光信號的設備光器件上，目前PON標準規(guī)定距離為20km，這樣的長度對社區(qū)網(wǎng)絡來說已是綽綽有余；
  4. 成本相對低：由于PON系統(tǒng)的ODN部分沒有電子部件，無需電源供應，因此容易鋪設，基本不用維護，建設維護成本低。設備相對簡單，系統(tǒng)對局端資源占用很少，系統(tǒng)初期投入低，擴展容易，投資回報率高。
  5. 擴展性好：目前PON網(wǎng)絡一般采用樹型網(wǎng)絡結構，作為一種點到多點網(wǎng)絡，以一種扇出的結構既節(jié)省光纖的資源，同時這種共享帶寬的網(wǎng)絡結構能夠提供靈活的帶寬分配。對終端的接入無需增加主干部分的線路，另外，系統(tǒng)在設計增加了動態(tài)測距和分配時隙的技術，終端的增加和拆除不影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，所以，當系統(tǒng)需要擴充時，所需改動的部分最小，為工程實施提供了靈活的解決方案。
  6. 良好的QoS保證；PON系統(tǒng)設計中，由于本身就是為電信運營商提供多業(yè)務接入而設計的技術方案， G/EPON系統(tǒng)對帶寬的分配和保證都有一套完整的體系。在不同業(yè)務的服務質量、優(yōu)先級保證等技術措施上，提供了多種應用解決手段，實現(xiàn)用戶級的SLA，因此，用戶可根據(jù)接入的設備重要性的不同，分別設置不同的服務等級，對重要的用戶或重要的應用設備，設置及時、可靠的響應機制，從而實現(xiàn)了多業(yè)務、不同服務等級的綜合接入系統(tǒng)。
  7. 無源光網(wǎng)絡是純介質網(wǎng)絡，徹底避免了電磁干擾和雷電影響，極適合在自然條件惡劣的地區(qū)使用。

  缺點：

  1. 建網(wǎng)需要重新布線，但布線成本低于銅纜。
  2. 網(wǎng)絡拓樸以星樹形為主。雖然有環(huán)形保護的變通方案，但成本效率不是最優(yōu)，PON最適合的就是末端接入。
  3. 國內應用規(guī)模尚小，設備成本降低尚未到位。

1.2 PON系統(tǒng)模型

以EPON(以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡)系統(tǒng)為例。

 EPON就是將信息封裝成以太網(wǎng)幀進行傳輸?shù)?span id="64smscoy"    class="hljs-selector-tag">PON。由于以太網(wǎng)相關器件價格相對低廉，并且對于在通信業(yè)務量中所占比例越來越大的以太網(wǎng)承載的數(shù)據(jù)業(yè)務而言，EPON免去了IP數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議和格式轉化，效率高，傳輸速率達1.25 Gbit/s，且有進一步升級的空間，因此EPON受到了普遍關注。

 EPON是一種采用點到多點結構的單纖雙向光接入網(wǎng)絡，其典型拓撲結構為樹型。

 EPON系統(tǒng)由局側的OLT(光線路終端)、用戶側的光網(wǎng)絡單元ONU/ONT(光網(wǎng)絡單元/終端)和ODN (光分配網(wǎng)絡)組成，為單纖雙向系統(tǒng)。在下行方向(OLT到ONU，廣播)，OLT發(fā)送的信號通過ODN到達各個ONU。在上行方向(ONU到OLT，點到點)，ONU發(fā)送的信號只會到達OLT，而不會到達其他ONU。為了避免數(shù)據(jù)沖突并提高網(wǎng)絡利用效率，上行方向采用TDMA多址接入方式并對各ONU的數(shù)據(jù)發(fā)送進行仲裁。ODN也指POS(Passive Optical Splitter)，由光纖和一個或多個無源光分路器等無源光器件組成，在OLT和ONU間提供光通道。

 一般而言，OLT位于網(wǎng)絡側，放在中心局端(CentralOffice，CO)，多為以太網(wǎng)絡交換機或媒體轉換器平臺，提供網(wǎng)絡集中和接入，能完成光/電轉換、帶寬分配和控制各信道的連接，并有實時監(jiān)控、管理及維護功能；ONU位于用戶側(如路邊、建筑物或用戶住處)，采用以太網(wǎng)協(xié)議，實現(xiàn)以太網(wǎng)第二層第三層交換功能。