華為小型化OTN解決方案，打造安全可靠的行業(yè)場站智能化全光底座

  ICC訊 能源交通行業(yè)關系國計民生和國家安全，通信網作為關鍵基礎設施，其安全性和可靠性對電力、交通等生產業(yè)務系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行至關重要。近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，數(shù)智化技術的應用，持續(xù)為生產業(yè)務系統(tǒng)帶來更高效、更安全、更智能的變化，一張安全可靠、技術領先、面向未來的下一代全光通信網底座，將為行業(yè)生產提供有力支撐。

  行業(yè)生產業(yè)務變化，對通信網絡提出更高的要求

  在電力：隨著新能源快速發(fā)展，年平均新增超1.2萬新能源場站進場，總裝機容量未來5年翻一倍，未來10年翻3~4倍，可達18億千瓦時;輸變電平均年度新增超3000站，未來5年可達總計近10萬站點;開關站/環(huán)網柜配電自動化控制點數(shù)持續(xù)增加，未來5年將從十萬級提高到近百萬級;用電側，千萬充電樁快速部署，預計覆蓋至少6億用戶。核心生產業(yè)務如繼保、安穩(wěn)等要求小顆粒、低時延、高可靠通信，分布式調度、視頻物聯(lián)應用、集控協(xié)同則要求更加靈活、高效的通信，電力通信網向更多站點，更大帶寬，更多連接，更高可靠演進。

  在鐵路：5G-R演進已正式進入日程，預計2025年正式啟動5G-R規(guī)模建設，全國涉及近10萬公里線路的GSM-R網絡改造，以及超5萬公里線路的網絡新建;同時，區(qū)間視頻補強帶動班組信息化改造，全國超50萬線存量PSTN網絡待升級xPON以支持業(yè)務綜合接入。鐵路通信網未來演進面向更靈活、更可靠、更兼容以及更多連接。

  在城軌：軌道交通向四網融合發(fā)展，隨著市域線的建設加快，樞紐換乘站的數(shù)量增長3倍，從單線路運營逐步走向網絡化運營，車站內的業(yè)務網絡，如視頻、PIS、OA、AFC、ISCS需要做到安全隔離的一網承載。同時城軌列控系統(tǒng)從車地通信CBTC向車車通信TACS演進，分散運維走向集中統(tǒng)一運維，管理難度持續(xù)增大，這就要求簡化城軌通信網架構，持續(xù)提升性能，并賦予網絡靈活的可擴展性，適應未來線網融合運營的趨勢。

  在高速：高速收費質量提升，介質計費向在線實時計費變化，準確率要求進一步提高;視頻檢測優(yōu)化，滿足“可視、可管、可測、可服務”的四可目標。全國來看，國干超500站，省干近2500站，路段近2萬站，單省信息接入點近5萬個亟需改造升級。高速通信網需同步滿足路段現(xiàn)網SDH業(yè)務平滑遷移以及干線傳輸網絡一體化整合改造。

  行業(yè)生產通信網從傳統(tǒng)高安全、高可靠，向集約化監(jiān)測、現(xiàn)代化管理并重的需求升級

  新型行業(yè)生產通信具有較高技術性要求，具備以下幾點特征：

  一是帶寬升級方面，從信息化到數(shù)字化再到智能化，生產網面向設備連接，帶寬需求跟隨數(shù)智化節(jié)奏，逐步呈現(xiàn)代際特征，千兆帶寬到站點已逐步成為演進的下一跳;

  二是業(yè)務接口方面，行業(yè)生產設備的更新迭代周期偏長，平均在15至30年，而核心控制類業(yè)務，顆粒度小，時延敏感，可靠性要求高，即使部分接口以太化，但網絡提供確定性服務質量仍是剛需，可承諾的帶寬、時延、抖動仍然有強指標要求。因此小顆粒業(yè)務長期看仍會存在，行業(yè)的E1/PCM等接口將有較長的長尾時間;

  三是系統(tǒng)隔離方面，生產的各類子業(yè)務系統(tǒng)多，不同系統(tǒng)業(yè)務單元對通信網要求各異，因此專網專用，保障業(yè)務單元之間的通道隔離，是行業(yè)內共識;

  最后是業(yè)務承載方面，隨著信息化、數(shù)智化應用逐漸增多，以視頻、物聯(lián)感知類應用為主，帶來網絡連接數(shù)大幅增長，因此通信網要保障如此大量的終端、物聯(lián)類設備接入，需要一定的IP感知能力，并能簡化管理。

  傳統(tǒng)的SDH網絡面對行業(yè)通信網的新變化特征，也亟需向新制式的網絡遷移，OTN作為電信運營商網絡中的SDH替代方案，已廣泛應用，主要是解決廣域網絡的傳輸帶寬和距離問題，但是基于上述行業(yè)生產網特征，傳統(tǒng)OTN方案實現(xiàn)行業(yè)生產網全場景覆蓋尚存在三大挑戰(zhàn)，需要面向場站和業(yè)務連接來改造和優(yōu)化：

  第一、OTN整體方案中的波分復用能力，給網絡帶來了超T比特的帶寬，但對于工業(yè)場站來說能力過剩，且光層應用帶來了復雜的規(guī)劃、建設、運維等副產品，可以簡化;

  第二、OTN的業(yè)務粒度過大，ODUflex最小硬管道粒度是1.25G，需要引入新標準的fgOTN/OSU更小顆粒硬管道技術，以更好的適配生產網業(yè)務特征;

  第三、改變刻板的OTN使用方式，針對場站業(yè)務，按需設計模型，采用輕量化設備，減少在空間、供電等方面的要求，降低建網成本，更加經濟適用、易部署。

  以fgOTN/OSU為核心，華為打造小型化OTN解決方案滿足站點智能化改造要求。該解決方案具備以下特點：

  一、 fgOTN Ready：國際標準組織ITU-T fgOTN系列標準正式發(fā)布。該標準定義了一個新的細粒度ODU層網絡，面向行業(yè)生產網中獨有的E1/PCM/CPOS等CBR業(yè)務接口，實現(xiàn)將此類小顆粒的生產控制類業(yè)務信號承載在OTN網絡上，并為其提供隔離、安全、可靠和基于TDM的傳輸能力。華為小型化OTN解決方案全面支持ITU-T fgOTN標準，商用進度與標準發(fā)布同步對齊，滿足行業(yè)生產通信網承載核心控制類業(yè)務需求，以100%物理硬管道區(qū)隔不同系統(tǒng)業(yè)務，保障業(yè)務可靠性;

  二、 OTN輕量化：免光層規(guī)劃、設計，實現(xiàn)百G組網，小型化OTN網絡帶寬相比傳統(tǒng)SDH網絡提升十倍以上，低階通道數(shù)量提升五倍以上，較好的匹配場站內日益增多的如視頻回傳、WLAN無線接入、智能巡檢等數(shù)字化應用終端接入要求，以及增強涉控類、時延敏感類業(yè)務的接入能力。在網絡規(guī)劃設計階段，免除了復雜的光參計算和專業(yè)化的波分配置;在建設階段，簡化了物理硬件安裝，基本無需下站調測，模塊即插即用，業(yè)務配置和驗收簡單;在運維階段，時隙化業(yè)務配置，類SDH運維，無額外的學習成本;

  三、 端到端可擴展：工業(yè)場站作為生產網信息化、智能化錨點，小型化OTN基于場站，不僅優(yōu)化了全系列的適用設備形態(tài)，而且提供業(yè)界領先的創(chuàng)新擴展方案，fgOTN/OSU+PON一體化網絡打通，采用硬隔離PON技術實現(xiàn)硬管道的端到端貫通，同時在網管系統(tǒng)NCE上實現(xiàn)融合統(tǒng)一管理，一體化網絡端到端可視，所見即所得，這樣，既可以完成站內的多樣化綜合接入，也滿足向大范圍、分布式的網絡分支末梢做延伸，行業(yè)生產網的管理尺度得到極大提升，實現(xiàn)設備管理、業(yè)務發(fā)放、運營維護全方位的提質增效。

  華為小型化OTN解決方案，面向場站生產網SDH升級場景實現(xiàn)充分適配，可適用于電力輸變電站、油氣場站、鐵路車站、地鐵車站、高速公路收費站等類型站點，充分滿足行業(yè)客戶在數(shù)智時代建設新型業(yè)務系統(tǒng)的網絡訴求。后續(xù)，華為將基于具體行業(yè)應用場景，持續(xù)、進一步細化場景應用模型，完善產品組合、商業(yè)設計，通過小型化OTN方案與行業(yè)深度適配，為客戶打造面向數(shù)字化、智能化時代的生產網全光通信底座。

作者：張彬 華為政企光傳送首席架構師