高速F5G全光通信网络演进方案梳理

以下是我对高速F5G全光通信网络演进方案的简单梳理。

1.干线OTN演进方案

高速公路F5G全光通信网络以国干传输网、省干传输网、路段接入网、路侧数据传输网 组成四级网络框架，实现高速公路数据业务的互联互通。为方便描述，本文以下将国干传输 网、省干传输网统称为高速干线网络。当前现有SDH/MSTP网络对高速业务诉求和演进规划 存有带宽瓶颈，高速干线网带宽从10G迈向100G+带宽述求。骨干OTN解决方案用于高速大 容量数据业务长距离传输，业务类型包括：收费、监控、以及数据中心的互联。建网带宽依据 实际情况采用N*10G/100G/200G/400G/800G，N表示波道数，可支持96波及以上。

对于MESH程度较高的网络，在OTN基础网络之上，引入ASON技术。ASON技术是 通过提供自动发现和动态建立连接等功能的分布式控制平面，可实现动态的、基于信令和策略 驱动来自动控制的一种网络机制。ASON在传统OTN管理平面上引入了GMPLS管理平面， 能够实现网元、链路的自动发现，业务路由的自动计算和建议。进而当链路发生故障时，能重路由自动恢复。ASON技术自诞生以来，由于其业务发放快，保护能力强，网络资源 可动态分配以及支持新型业务部署等特点，可持续降低网络TCO，提升网络的高可靠。 ASON业务可基于多样化的重路由恢复策略，可应对各种定制的业务规划需求，例如，可基 于网络拓扑最小条数、最短距离等进行重路由恢复策略。

2.小型化OTN接入网解决方案

路段接入网络实现路段分中心到收费站的通信交互，承载高速公路收费、监控，以及智慧 化业务传输。随着视频监控优化提升，智慧业务发展，路段带宽倍增。SDH 10G带宽受限， 不能支撑业务发展和演进，是亟需解决的问题。路段接入网小型化OTN突破10G带宽，支持 10G/100G，且带宽可持续演进，为高速提供轻量化的部署方案，不仅满足路段接入网当前业 务承载述求，提供硬隔离、确定性低时延、高可靠的承载特点，还能持续支撑高速公路综合承 载网智慧化演进。

小型化OTN解决方案

小型化OTN解决方案依据OTN系列标准。OTN技术标准，是当前活跃的通信标准之 一，ITU-T OTN标准G.709自从2001年发布第一个版本以来，持续更新适配业务的发展。 为了适配网络带宽的持续增长，适配行业通信专线的业务承载，ITU-T标准组织对OTN标准 持续扩展，如图3所示。在ITU-T G.709 2016年V5版本中，定义了超100G（B100G）的 OTN接口标准OTUCn；OTN接口可随着技术发展持续演进到200G、400G、800G…。另 一方面，对OTN通道小颗粒也定义了相应标准。在ITU-T G7.09 2020年V6版本中，定义 了1G以下(Sub 1G)细颗粒的OTN标准fgOTN(G.OSU)，实现10M~1G的小颗粒业务的承载，并于2023年12月正式发布。OTN的技术框架下，IEEE/CCSA标准组织同步定义了光业 务单元(OSU)，OSU面向ETH等VBR业务具备更强的适配性；实现2.6M~100G更大范围 的业务承载，并于2023年正式发布。

接入通信网小型化OTN解决方案具备如下的特点： ● 网络大带宽，突破SDH带宽：支持10G/100G带宽述求。 ● 多业务承载：延续SDH平面业务，多业务承载（ETH/PCM/PDH/SDH/SONET/ OTN/λ）。 ● 网络极简，免光层：小型化OTN网络，免去了光层，采用OTN电层灰光模块进行光纤 直连，即插即用，网络极简。继承SDH的运维习惯，能灵活破环加点，运维人员免再 次培训。 ● 安全可靠，物理隔离：OTN及OTN技术框架下扩展的小颗粒技术，均延续了SDH物 理隔离的技术机制，实现不同业务管道之间的硬隔离，保证业务承载的确定性，包括 确定带宽、确定时延。小型化OTN设备实现单板级、设备级、网络级的多重保护技 术，实现99.999%以上的可靠传输。 ● 业务小颗粒，Sub 1G：在行业通信生产网，存在小于1G的小颗粒带宽业务（如传统 语音、低速控制信号等）。小型化OTN的业务通道，在支持传统1G/10G等业务的同 时，通过小颗粒管道切片的扩展，增加支持Sub 1G的业务带宽承载，延续SDH网络 中小颗粒业务的承载。

小型化OTN解决方案：SDH的下一代解决方案

SDH带宽瓶颈受限，不能满足产业快速发展的需求，小型化OTN则可面向未来承载收费 站各种新老业务类型。

传统OTN管道颗粒较大、光层规划运维较复杂，小型化OTN方案在OTN方案基础上更 轻量化易运维部署，更适合路段接入网络流量不大时的站点部署，如下为小型化OTN方案与 OTN方案对比。

3.基于PON技术的数据传输解决方案

高速公路数据传输网为收费站、公路沿线、隧道和服务区的收费、监控等数据提供传输通 道。PON技术具备泛在联接、大带宽、融合承载、确定性低时延和安全可靠等特点，其在数 据传输网的应用契合了高速公路智慧化演进诉求。

PON技术介绍

PON（Passive Optical Network）技术是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络，GPON是PON技术中的一种，因其技术、标准和产业链优势，成为PON的主流技术选 择。GPON系列标准由国际电信联盟电信标准分局（ITU-T）制定，当前主流使用的是 GPON和XG(S)-PON标准, 主要参与者包括中国和欧洲等大的运营商和设备商。

PON因为波长规划不重叠、OLT平台支持GPON业务单板与XG(S)-PON业务单板共 存、以及可以共享网管系统和业务发放系统等原因实现了代际之间的共存和平滑演进。

过去10多年，GPON技术由于大带宽、广覆盖、多业务承载和绿色经济性等优势在运营 商取得了巨大成功。近年来随着各行各业数字化转型，对带宽、时延和接入覆盖提出了更高要 求，GPON系列技术逐步从家宽领域向政企行业领域拓展，在教育、医疗、制造和交通等行 业也取得了快速发展和应用。

基于PON技术的数据传输方案

高速公路数据传输网主要分为收费数据传输网和监控数据传输网等，各类业务网络之间独 立组网、物理隔离。收费广场、收费车道、服务区及ETC门架等片区场景的数据传输网采用 等比分光星形组网，高速公路沿线和隧道等线性场景采用不等比分光链形组网。收费和监控数 据传输网建议采用Type C单归属组网，实现从收费站通信机房到车道或路侧的全链路冗余保 护。 OLT部署在收费站通信机房，终结PON协议并实现三层网关和动态路由等功能，作为网络的核心交换设备。 ONU部署在收费车道、ETC门架、收费广场和公路沿线杆站的网络箱或一体化机柜内， 提供ETH/POTS/RS485/RS232/DIDO等多种接入方式，实现摄像头、一体机等终端设备 的就近接入。 ODN是由光纤、一个或多个无源分光器组成，连接OLT和ONU。 根据业务带宽需求选择合适的PON技术，当前阶段收费和监控数据传输网建议选择 GPON技术，智慧化阶段可根据需要选择XGS-PON技术。

全光数据传输网的价值

泛在联接：点到多点无源光网络结构，采用波分复用技术（WDM）实现单纤双向数据传 输，可提供海量接入能力。 绿色经济：无源光分配网络，免布线改动平滑升级带宽，经济高效；无源汇聚分光器替换 有源汇聚网络设备，绿色低碳。 高可靠：GPON系列技术提供了完善的可靠性方案，包含OLT上联链路保护、PON 链路保护和设备级保护，增强全网可靠性。Type C保护组网的故障自愈时间小于30ms。类双 总线结构不存在环网风暴，接入ONU之间故障隔离，抗多点失效。

高安全：支持从终端接入、ONU接入、数据加密、数据完整性和防外部攻击等多维度保 证网络安全。 确定性低时延：动态带宽分配技术为时延敏感业务提供确定性硬管道，收费车道和公路沿 线数据一跳至达收费站，网络传输时延小于1ms。 智能运维：OLT是整个PON网络的智慧大脑，集中纳管全网ONU，ONU无需配置IP 地 址。一屏运维，全网可视可管；ONU即插即用，分钟级开局；一键故障诊断，分钟级定界定 位。