孟海军
（中国信息通信研究院 技术与标准研究所，北京 100191）
0 引言
光网络作为支撑能源互联网发展的重要基础设施，保证了各类典型业务的安全性、实时性、准确性和可靠性。随着能源互联网配电自动化、高级计量、分布式能源接入、用户双向互动等业务的快速发展[1]，各类光网络设备、通信终端的通信需求爆发式增长，迫切需要构建安全可信、接入灵活、双向实时互动的“泛在化、全覆盖”通信接入网，并采用先进、可靠、稳定、高效的新兴通信技术及系统予以支撑，这是能源互联网发展对光网络通信提出的新需求。
传统光通信网络在业务方面的整体特征是数据量较小，且生产控制类和管理信息类业务的隔离性、可靠性区分明显[2]，因此非常适合划分不同的网络切片为不同业务类型进行网络承载。传统光网络中，一张同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）网络单独承载生产控制类的业务，无法完成生产控制类和管理信息类业务在同一张物理网络上的差异化承载，技术单一且无软件定义网络（Software Defined Network，SDN）特性，网络资源利用率低。光业务单元（Optical Service Unit，OSU）技术支持N×2.6 Mbit/s 颗粒度承载[3]，能够有效提高小带宽资源利用率，同时在SDN 网络管控、业务灵活配置等方面具有显著优势，因此，在光网络典型业务场景中的OSU 管控技术成为业界讨论的热点。
1 OSU 管控技术标准化进展
国际方面，ITU-T G.7702 制定了SDN 的总体应用架构，目前主要应用于软件定义的光传送网（SDOTN）；同时ITU-T 打造的G.770x 系列标准包括了通用控制组件、SDN 架构和自动交换光网络（Automatically Switched Optical Network，ASON）控制架构等内容，形成了完整的控制标准体系。在面向OTN 网络的SDN 北向接口管控模型方面，IETF、ONF 等标准组织制定了基于YANG 语言的管控信息模型，并通过RESTconf协议实现了跨厂家、跨域的标准化接口管控。
国内方面，CCSA TC6WG1 自2020 年已先后立项了《基于光业务单元（OSU）的光传送网（OTN）管控技术要求》《基于光业务单元（OSU）的光传送网（OTN）设备测试方法》等系列标准，开展了《基于OSU 的OTN 管控技术研究》等课题研究[4]。其中，《基于OSU 的OTN 管控技术研究》研究报告已发布，《基于光业务单元（OSU）的光传送网（OTN）管控技术要求》通过意见稿上会讨论，《基于光业务单元（OSU）的光传送网（OTN）设备测试方法》处于在研状态。另外，《接入型光传送网（OTN）设备管控技术要求》也完成了对OSU 技术的扩展研究。国内OSU 管控技术行业标准的快速研制，为OSU 技术在光通信领域典型业务场景的现网应用铺平了道路。
2 OSU 网络管控架构
OSU 管控架构由物理网络层、管控系统层和应用服务层构成。其中，物理网络层包括OSU 单域或多域物理网络，管控系统层包括单域管控系统和多域管控系统，应用服务层包括应用App 或OSS/BSS等。OSU 网络管控架构参见图1。
图1 OSU 网络管控架构
（1）OSU 物理网络由转发面的OSU 设备构成，负责通过单域管控系统南向接口接收下发的网络配置信息，并通过控制面协议完成管控信令的转发，OSU 物理网络可以是单域网络或多域网络。多域OSU 网络可通过跨域链路完成跨域信令转发。
（2）单域管控系统用于管控单域OSU 网络，包括单域网络资源管理、网络切片编排、业务参数配置、网络资源分配等功能，由用户管理图形用户界面（Graphics User Interface，GUI）、控制器、南北向接口构成。其中，控制器是核心，用于处理通过用户管理GUI 接收到的管控需求，并通过模型映射、业务封装等功能模块，完成管控需求到网络配置参数的映射，最后通过南向接口将网络配置参数下发到OSU 设备；南向接口用于与OSU 设备的信令交互，北向接口用于与上层多域管控系统的信令交互。
（3）多域管控系统用于管控多域OSU 网络，包括多域网络资源管理、跨域业务参数配置、跨域网络资源分配等功能，由用户管理GUI、控制器模块、层间接口构成。其中，用户管理GUI 用于接收用户的多域OSU 网络的管控需求；控制器模块接收到跨域管控需求后，通过业务编排逻辑，结合网络跨域链路资源，完成跨域业务拆分和跨域资源分配计算，并将结果分别下发到各单域管控系统；层间接口用于与应用层App 的输入和输出交互。
（4）应用服务层用于通过各种方式使用多域管控系统，包括应用App、OSS/BSS 等，由用户操作GUI、需求参数封装、层间接口调用等构成。用户的需求通过操作界面输入，并在服务层转化封装为结构化的请求数据，通过HTTP 等协议完成层间接口调用。
3 OSU 网络管控接口
面向光网络多行业典型业务场景包括源、网、荷、储4 大类，典型业务颗粒包括2M、STM-1/4/16、10M/100M（FE/GE 接入）、GE/10GE 这4 种颗粒。不同类型、不同颗粒的业务管理需要不同的管控接口来完成。光网络典型颗粒业务管控需求分析见表1。
表1 光网络典型颗粒业务管控需求分析
从接口功能的角度来说，OSU 网络管控接口由网络拓扑管理、业务配置管理、切片编排管理接口构成。其中，网络拓扑管理包括OSU 网元管理、OSU 链路管理和OSU 网络拓扑更新；业务配置管理包括CBR、SDH、EoOSU 等业务的创建、更新和删除；切片编排管理包括OSU 切片创建与编排、OSU 切片调整和OSU 切片删除。OSU 网络管控接口功能架构参见图2。
图2 OSU 管控接口功能架构
从接口服务的对象来说，OSU 网络管控接口分为北向接口和南向接口。其中北向接口负责与多域管控系统的管控信令交互，OSU 网络管控北向接口示例参见图3；南向接口负责与OSU 单域物理网络的管控信令交互，OSU 管控南向接口示例参见图4。
图3 OSU 管控北向接口示例
图4 OSU 管控南向接口示例（EoOSU）
（1）OSU 多域管控系统通过北向接口向各单域管控系统下发业务配置信息。
单域管控系统接收到的业务配置参数包括切片标识、连接类型、业务类型、连接方向、业务容量、连接端口列表、层协议、连接信号类型、保护类型和路由约束等。北向接口连接参数信息参见表2。
表2 OSU 北向接口连接参数示例
（2）OSU 单域管控系统通过南向接口向各OSU 设备下发业务配置等信息。
源、宿节点业务配置参数包括层协议、客户侧（User-to-Network Interface，UNI）信息、网络侧（Network-Network Interface，NNI）信息。层协议包括ETH、OSU、ODU 等；UNI 信息包括客户侧端口名称、客户侧虚拟局域网（Virtual Local Area Network，VLAN）信息等；NNI 信息包括网络侧端口名称、网络侧时隙信息、适配类型、交换能力、ODU 信号类型、支路端口号（Tributary Port Number，TPN）、业务带宽等信息。
中间节点业务配置参数包括层协议、网络侧（NNI-1）信息、网络侧（NNI-2）信息。层协议包括OSU、ODU 等；NNI-1 信息包括网络侧端口名称、网络侧时隙信息、适配类型、交换能力、ODU 信号类型、支路端口号（TPN）、业务带宽等信息；NNI-2 信息包括网络侧端口名称、网络侧时隙信息、适配类型、交换能力、ODU 信号类型、支路端口（TPN）等信息。南向接口连接参数信息参 见表3。
表3 OSU 管控南向接口连接参数示例
4 OSU 管控功能验证方案
为了满足光网络生产控制类和管理信息类业务的功能需求，结合整体向大小颗粒并存、带宽需求提升的综合业务场景，本文设计了OSU 管控验证组网和验证内容。
OSU 管控验证组网由OSU 协同编排系统、OSU单域管控系统、城域OTN、OSU OTN 设备和数据网络分析仪构成。通过管控系统可以端到端验证NE1-NE2 的不同颗粒的典型业务配置信息的下发、更新和删除，同时采集业务性能和切片管控功能验证。OSU 管控功能验证组网见图5。
图5 OSU 管控功能验证组网
通过对光通信典型业务的特征分析，可以得出OSU 验证内容由OSU 管控接口测试、OSU 网络及业务测试、OSU 切片管控测试等构成的结论，OSU 管控功能验证内容参见图6。其中，OSU 管控接口测试内容包括CBR（2M/155M）业务测试、SDH（STM-N）业务测试、EoOSU 业务测试；OSU 网络及业务测试内容包括OSU 网络业务时延性能测试和OSU 网络业务带宽调整测试；OSU 切片管控测试内容包括OSU网络切片编排测试和OSU 网络切片隔离性测试。
图6 OSU 管控功能验证内容
5 结语
本文分析了OSU 管控技术在光网络典型场景的应用前景，梳理了OSU 管控技术国际国内标准化现状，结合OSU 技术特点和光通信典型业务需求，提出了OSU 管控架构和管控接口功能架构，并详细介绍了OSU 管控南北向接口实现原理，最后提出了OSU 管控功能验证方案，能够为OSU 技术在光网络典型场景的现网应用提供管控技术支撑。
