《面向泛在入算的OTN P2MP品质专线研究报告》

目 录一、OTNP2MP专线发展概貌 1二、OTNP2MP专线需求分析 2（一）视频监控 2（二）政务行业 3（三）商务楼宇&产业园区 5（四）需求总结 5三、OTNP2MP专线总体架构 7四、OTNP2MP专线关键技术 10（一）安全硬隔离 10（二）稳定低时延 12（三）快速易交付 13（四）承载高可靠 15（五）智能简运维 17五、总结和展望 20图目录图1地方政务外网OTN架构 4图2OTNP2MP组网技术架构 8图3OTNP2MP专线方案一架构图 9图4OTNP2MP端到端硬隔离技术 图5OTNP2MP接入段加密技术 图6OTNP2MP传送段加密技术 12图7OTNP2MP固定时隙传输机制 13图8OTNP2MP双波长技术 13图9P2MP业务和P2P业务交付流程对比 14图10OTNP2MP专线多重保护 15图OTNP2MPB保护组网 16图12OTNP2MPC保护组网 16图13智能管控系统整体架构 18图14专线带宽灵活调整 19一、OTNP2MP专线发展概述随着企业数字化转型的加速及行业应用的创新，泛在入算使得企业对快速获得高品质网络服务的诉求愈发强烈，企业侧最后一公里的快速接入能力成为关键焦点。目前基于光传送网（OTN）等技术的高品质政企专线获得业界广泛认可，但尚未末端广泛覆盖。基于无源光网络（PON）点到多点技术的光接入网已经覆盖到千家万户、城市商务楼宇和产业园区。探索光接入网的广覆盖和高品质政OTNOTN点到多点（P2MP）专线解决方OTN品质专线新的关注热点。2023年2月中国信息通信研究院发布了《全光运力研究报告（2022年OTNP2MP技术实现方式提出三种方案：一PON设备部署方式，客户终端设备（CPE）采用以太网（ETH）封装，固定时隙分配回传接入算力资源，保障硬隔离；二是在方案一基础上，将光业务单元（OSU）技术延伸到终端CPE，实现小颗粒灵活接入；三是末端CPE采用子载波接入，实现从末端用户至算力资源的大颗粒业务承载。国内多家运营商开始基于方案一开展试商用，充分复用现有的光分配网络（ODN）光纤资源，将高品质OTN政企专线快速预覆盖商务楼宇、产业园区、重点公共场所、交通路口等场景，实现有家宽就能发展政企专线。2021年，中国联通、中国移动、中国电信三大运营商在广东、山东、四川等地开展OTNP2MP专线试点。2022OTNP2MP商用专线在东莞市中医院投入应用；2023OTNP2MP构筑高安全视频专网，400个摄像头画面一跳直达进入视频云端。OTNP2MP专线将OTN政企专线的高品质通过广覆盖的ODN网络延伸到末端，实现中小企业用户快速接入，并在国内进行了小规模试点部署，但仍需进一步开展技术研究和产业推动工作：一是研究各种解决方案的关键技术问题，推动研制相关国际、国内标准，开展专线测评，组织实现多厂家互联互通，为规模商用奠定基础；二是分析挖掘更多政企客户的P2MP专线应用场景，拓展行业应用规模，引导OTNP2MP产业健康发展。二、OTNP2MP专线需求分析（一）视频监控摄像头的高清化、智能化对网络带宽提出更高要求。随着摄像头高清化、智能化的发展，视频监控正从“看得见”演进到“看得清、看得懂”的智能化时代，摄像头分辨率从720P高清升级到2K/4K超高清，带宽从2Mbps~4Mbps提升到20Mbps~50Mbps，网络丢包率要求1×10-3，对视频监控网络的带宽和传输质量提出了更高的要求。视频监控高密集化和云化集中存储，对视频回传网络提出高安全传输要求。公安类、政府类的视频监控按照区级、市级云池高安全集中存储，公共安全监控点位多，以公安一类点为例，一般城市有几万路、中大型城市有十万路以上，属于高密集型汇聚回传场景。由于公共安全监控视频流涉及公众安全隐私属于敏感信息，对传输网络安全等级要求高，需要承载网采用硬管道等技术进行隔离。迫切需要兼具高密度接入能力和硬管道隔离的新技术来保证监控视频回传的高密高安全回传诉求。视频监控网络规模大，需要快交付易运维的部署方案。随着平安城市等项目的大规模部署，视频监控网络已从“部、省、市”延伸到“区、县、乡、村”，随着视频监控点位不断扩大覆盖、补点减少盲区，对网络交付效率提升和运维便捷性的要求越来越高。视频监控涉及端、网、云的多系统，一旦出现故障，多系统定位定界配合复杂，因此，要求传输网络方案在高安全的基础上做到快速故障定位，提高运维管理的效率。（二）政务行业政务外网建设向村镇延伸，局委办接入点密集。20028月中央发布《国家信息化领导小组关于我国电子政务建设指导意见》以来，政务一网通办让群众少跑腿，整合多张政务专网形成统一的新一代电子政务外网。为满足各局委办业务应用要求，电子政务外网以“扁平架构、广覆盖、高可靠、高安全、富能力”思路建设，其OTN技术为主，基本完成省市县级的建设。20225月中共中央办公厅、国务院办公厅印策持续推动下，电子政务网的建设正向村镇级延伸。村镇级政务外网横向需要接入镇级行政服务中心、村镇办公区、行政服务中心村委、医院学校等乡镇级别大量政务单位，通常达到千级以上接入数量。政务业务云化大集中，数据涉及国计民生要求安全高效传输。随着政务业务云化集中，各委办局业务系统均部署在市级/省级政务云，政务业务往往涉及国计民生，首要解决入云过程中的安全承载问题。此外，业务上云后与在本地私有数据中心部署的体验相当，因此政务业务需要通过高安全低时延的入云专线进行传输，上云主要业务系统包括办公、高清视频会议等，局委办政务专线带宽需要100Mbps~500Mbps，端到端线路时延≤50ms，网络可用率≥99.99%，丢包率≤0.1%。1OTN

来源：中国信息通信研究院（三）商务楼宇&产业园区商务楼宇和产业园区内需要提供稳定带宽、稳定时延的网络服务。商务楼宇和产业园区是企业最为聚集的场景，其中金融保险服务类、科技创新类、生物医药类、工业设计类、生产制造类等企业是租赁专线的主力。相关企业正在经历数字化转型升级，出现了办公系统上云、云端软件开发与编译、AI云渲染、芯片云端设计与仿真、视频/游戏云端制作等新的业务模式，要求稳定的大带宽和稳定4K30Mbps30ms时延保障。商务楼宇和产业园区内需要安全可靠的网络服务。云端生产类企业，其入云的内容是企业的核心知识资产，如原代码、芯片设计图、视频或游戏内容等，需要入云专线达到高度安全，防止核心生产业务的数据泄密。此外，云端办公与生产高度依赖于网络的可靠性，一旦网络中断，企业将无法正常运作。商务楼宇光缆资源紧张，需要提高光纤利用率。由于商务楼宇的建设年限差异大，大部分商务楼宇没有机房，入楼光缆资源紧张，运营商在开通专线业务过程中，迫切希望提升光缆利用率，减少业务开通的光缆消耗，提升光纤利用率。（四）需求总结综上分析，视频监控、政务外网、商务楼宇以及产业园区等场景的入云入算总体特征需求如下。星型汇聚业务结构特征明显。视频监控回传、政务外网、楼宇园区等场景均为高聚类场景，大量末端接入，呈星型汇聚结构特征，相比于P2P的OTN精品专线，更适合采用基于P2MP的拓扑结构。专线业务快速开通、易部署。视频监控回传场景存在大量摄像头需要专线接入，专线部署方案的难易度和业务开通快捷度将直接影响项目交付效率，影响客户服务体验。面向入算业务提供高品质承载。高清视频入云、政务业务云端办理、企业云端生产均需要可承诺的带宽、稳定低时延网络来保障良好体验，同时也需要高可靠的网络保护体系，当出现光纤异常中断等故障时，能够快速恢复业务；核心业务数据安全等级高，要求业务硬隔离，避免数据泄露。泛在入算业务低成本接入。P2MP点到多点架构优势和广泛覆盖优势，为用户提供无处不在的业务接入能力，打造算力泛在入口，融合OTN高品质网络优势，在满足用户品质入算的前提下，实现低成本P2MP接入，差异化承载的灵活入算能力，保障算力即时可取，不仅满足以视频监控为主的业务场景的低成本接入需求，也OTN精品专线实现大中小企业专线对算力等新兴业务融通承载的又一新的应用空间。视频监控、政务外网、商务楼宇以及产业园区等场景对网络提出了高品质、快速开通易部署、低成本泛在接入等诉求，OTNP2MP技术成为可选的泛在入算专线重要解决方案。三、OTNP2MP专线总体架构光接入网基于ODN点到多点星型组网架构有利于节省光缆资源，其无源分光器无需配电设施部署快速便捷，已成为运营商覆盖最广的接入网络。光传送网采用时分复用或波分复用的硬管道技术，可提供2Mbps~100Gbps+的全颗粒、高安全、大带宽的专线承载能力，适用于有高品质要求的专线用户，但末端网络覆盖不足。OTNP2MPOTNODN点到多点星型组网架构优势，实现企业客户的快速接入。OTNP2MPOTN泛在接入技术，ODN接入光缆作为接入层物理介质，以点到多点方式快速接入用户业务。当前P2MP接入技术具有三种实现方案，且处于不同的发展阶段2所示。合/分波器2OTNP2MP合/分波器

来源：中国信息通信研究院1局端设备……1局端设备……2OTN城域网3ODUk/OSU方案一局端设备……OTN城域网OSUP2MPODUk/OSU方案二局端设备子载波1单个载波……123……N子载波n-1OTN网络设备OTN城域网子载波n方案三ODUkCPECPECPECPEODN网络设备CPECPE123ODN网络设备CPECPECPEODN合/分路器ODN合/分路器方案一PONCPEETH封装，局端采用固定时隙分配技术，P2MPOTN接口与OTNOTN网络，通过智能管控系统可实现业PON网络动态时隙分配机制带来的拥塞、抖动等难题，保障用户独立承载，保障带宽并优化时延性能。OTNP2MP专线方案基于视频监控回传和商务楼宇专线场景已在运营商现网小规模试商用。方案一的总体架构见3。传送接入端到端管控接入管控传送接入端到端管控接入管控传送管控OTNP2MP摄像头 CPE分光器OTN局端城域OTNOTNP2M分光器 局端干线OTN园区网络OTNP2MPCPE行业云商业楼宇

接入网

传送网

企业总部来源：中国信息通信研究院图3OTNP2MP专线方案一架构图方案二OSUOSU技术CPEOTNOSU接入。在末端CPEOSUMM小颗粒业务承载需求。OSU技术标准的推进，OTNP2MP解决方案可实现端到端OSU硬管道传输，OTNP2MPCPEETH端口的数据封装OSU帧，OTNP2MPCPE和局端之间的光链路层采用固定时隙承载OSU帧，OTNP2MP局端芯片支持OSU帧转发并通过内置的OTNOTNOSU硬管道传输。方案三P2MPG到数百GITU-TSG15Q6中开展相干子载波的技术及应用场景研究。本次报告重点研究方案一基于接入侧采用固定时隙分配方式的OTNP2MP品质专线解决方案；而方案二基于末端CPE引入国内OSU技术和方案三基于子载波实现的P2MP技术，鉴于依赖于标准推进的进程，本次研究报告不做详细展开。四、OTNP2MP专线关键技术（一）安全硬隔离端到端网络硬隔离OTNP2MP接入侧采用固定时隙分配（TDM）机制，P2MP局端设备将时隙分配给不同的P2MPCPE，每个P2MPCPE只能在其分配的时隙中传输数据，避免不同CPE之间的冲突和干扰，以实现各业务数据时隙隔离，同时免除带宽时隙申请、协商、分配的流程，降低数据传输时延，消除动态带宽时隙引入的抖动。OTNP2MPOTNOTN对接，并直通OTNOTNOSU或ODUOTNOSU或ODU硬管道实现业务之间端到端硬隔离。OTNP2MPCPE1OTNP2MPCPE1分光器23局端

城域OTN 干线OTN1123固定时隙分配 OSU/ODU来源：中国信息通信研究院图4OTNP2MP端到端硬隔离技术加密技术确保数据安全OTNP2MPCPE之间的光纤链路层采用国际/国密CPE内置的独立算法生成，不CPECPECPE同时使用密钥进行数据加密。为了进一步提升加密安全性，CPE的密钥定期自动更新，链路层数据用新密钥重新加密，最大限度的确保业务数据安全。来源：中国信息通信研究院图5OTNP2MP接入段加密技术OTNP2MP传送网设备通过在信号处理过程中加入一个用加密算法对净荷进行加密的处理过程，来实现对客户数据的加密。加密所使用的安全管理信息通道采用OPUk开销传递，不介入客户业务。来源：中国信息通信研究院图6OTNP2MP传送段加密技术（二）稳定低时延固定时隙分配技术降低时延和抖动通用的PON传输技术采用动态带宽时隙分配机制，光网络单元（ONU）会根据业务流量需求向光线路终端（OLT）动态申请所需的带宽时隙资源，经过协商计算后，分配给ONU特定的带宽ONU侧业务流量收敛比较高且非保障带宽，易出现带宽竞争，导致业务传输拥塞、缓存堆积、传输时延增加，更严重者会导致业务丢包。OTNP2MP系统采用固定时隙分配机制，OTNP2MPCPE无需向局端申请、协商带宽时隙，P2MP局端直接给OTNP2MPCPE分配固定带宽时隙，免除了带宽时隙申请、协商、分配的流程，降低了数据传输时延。同时，固定的带宽时隙消除了动态带宽时隙引入的抖动。来源：中国信息通信研究院图7OTNP2MP固定时隙传输机制双波长隔离技术消除开窗时延传统PON系统ONU自动发现和测距业务，会周期性引入250us的时延。OTNP2MPCPE支持业务波长和管理波长两种波长通OTNP2MPCPE自动发现、测距业务分配至管理波长，将业ONU开窗机制对业务转发时延的影响。来源：中国信息通信研究院图8OTNP2MP双波长技术（三）快速易交付OTNP2MP解决方案利旧ODN接入光缆作为接入层物理介质，以点到多点方式快速接入用户业务，具有广覆盖省光纤、工程快速交付和业务快速开通等优点。广覆盖省光纤：针对聚类接入场景，OTNP2MP可大幅节省局16个用户需要接入专线为例，P2MP22:16分光器B保护）可P2P32根主干光纤，P2MP方式节省光纤约90%。工程快速交付：无源分光器没有光放大器、再生器等器件，部署时无需取电，灵活便捷，工程交付比有源设备更快速。业务快速开通：局端主干光缆段采用2:N分光器，如2:16分OTNP2MP专线涉及勘察、方案、放缆、跳纤和开通5个环节，但同一分光器下从第二条专线开始仅涉及开通一个环节，可实现业务快速开通。OTNP2MP继承传统接入网无源分光器的星型组网架构后，OTNP2MP品质专线可以像家庭宽带一样的速度完成业务开通，大幅度降低开通成本、大幅度提升开通速度。对应的P2MP业务交付和P2P9所示。数据来源：中国信息通信研究院图9P2MP业务和P2P业务交付流程对比（四）承载高可靠面向客户差异化的可用率要求，OTNP2MP专线解决方案可以提供多重保护，为末端接入和网络传输提供保护，具备链路级、板50ms的快速倒换性能，让用户对网络故障无感知，保障网络的高可靠性。来源：中国信息通信研究院图10OTNP2MP专线多重保护50ms保护方案因路政施工等原因可能会造成接入层光纤断裂，导致业务中断或受损，为保障高品质的企业专线用户使用体验，OTNP2MP专线B和C两种末端接入保护方式。TypeB保护：保护分光器至局端之间主干光纤链路，当OTNP2MP局端支路端口或主干光纤发生故障时，可以自动切换到另外一根主干光纤，倒换时间小于50ms；当原故障恢复后，可实现业务自动回切到原链路，典型组网如图11所示。来源：中国信息通信研究院图11OTNP2MPTypeB保护组网CCPECPE与OTNP2MP局端之间链路故障或者主干光纤故50ms12所示。来源：中国信息通信研究院图12OTNP2MPTypeC保护组网50ms保护方案在OTNP2MP专线解决方案中，OTNP2MP局端设备OTN双端口上行与城域OTN网络对接，支持ODUk或OSU的SNCP保护。当工作路径发生故障时，业务切换到保护路径，倒换时间小于50ms。根据实际网络需求，可以选择部署端到端SNCP保护或者多段SNCPSNCP支持抗多次光纤中断。城域OTN网络具有丰富的资源，部署OTNASON的下列保护恢复机制支持抗多次断纤能力，保障大网可用率。ODUk/OSUSNCP1+1保护+ASON：第一次故障时，通SNCP1+150ms；当主备路径都故障时，则采用重路由恢复。ODUk/OSU1+1保护：在资源充足的情况下，为工作路径和保护路径均配置重路由机制，始终能提供1+1保护，保护倒换时50ms。光线路侧纠错技术信号在业务的端到端传输过程中，不可避免会出现劣化、误码。前向误码纠错技术（FEC）可利用冗余编码，对可能产生的错误比特进行纠正，实现物理层无误码传输。OTNP2MPFEC纠错技术。OTNP2MPCPEOTNP2MPFEC类型能够达成10-12的纠错能力，传送网OTNFEC纠错类型，如FEC、高级FEC（AFEC、高性能FEC（FEC、2代高性能FC（FE2、软判决FC（SFC、2代软判决FC（SF2，满足短距和长距光缆多种场景下的误码10-15的纠错能力，实现物理层高质量传输。（五）智能简运维OTNP2MP专线解决方案智能管控系统，支持传统的分段管理方式，支持端到端的业务管控，为企业客户提供全新的智能化体验。来源：中国信息通信研究院图13智能管控系统整体架构业务端到端快速开通传统的OTN专线具备一键端到端的业务开通能力，OTNP2MP专线继承了同样的优点。接入管控和传送管控分别获取接入网络以及传送网络的拓扑和资源，传送接入端到端管控感知域间的资源，进行全网拓扑及资源整合。业务发放时，由传送接入端到端管控完成域间算路，并将一条端到端的业务分解成接入域和传输域两段，通过基于Rest的管控层间接口分别下发给接入管控和传送管控，并由其在各自域内完成设备的配置下发，可以实现业务端到端开通，满足业务自动化发放；开通策略上可支持业务端到端时延预估，支持基于最优时延的路由计算，满足用户时延诉求。带宽灵活无损调整管控系统可以基于客户请求、预约或业务监测结果，对专线业务的带宽进行调整，可以随时满足用户的临时带宽提速诉求。在调整带宽时，由传送接入端到端管控组件将目标带宽下发到接入管控和传送管控，接入侧通过调整所分配固定时隙长度实现带宽调整，OSUODU管道大小调节实现业务端到端的带宽无损调整。14

来源：中国信息通信研究院业务端到端运维业务端到端运维管理包括端到端的可视、可管、可维。传送接入端到端管控组件不仅能够实时监测呈现端到端业务的流量状态、时延、丢包及抖动等性能SLA，帮助用户实时了解业务的带宽、时延、抖动等质量信息，还可以对端到端业务的故障进行精确定界及定位，并能够支持用户跳转到故障所在的位置，由接入控制或传送控制进行进一步的域内