文/中國信息通信研究院 技術與標準研究所 張海懿 趙文玉 湯瑞 徐云斌

1、引言

隨著全球數字經濟加速發展，政府、金融、電力等領域對高品質傳輸專線的需求不斷增加，帶動光傳送網（OTN）持續向城域邊緣下沉和行業末端節點規模部署。鑒于傳統OTN技術帶寬管道顆粒度偏大（最小帶寬容器粒度為1.25Gb/s量級的ODU0），在承載GE以下速率業務時存在帶寬利用率低、調度靈活性差等問題，同時同步數字體系（SDH）技術也已步入更新換代期，亟須業界提供一種帶寬粒度更小、更靈活的新技術來滿足高品質專線等業務承載需求。細粒度光傳送網（fgOTN）技術按需而生，其延續傳統SDH技術所具備的小顆粒、硬隔離、高可靠和確定性時延等特點，同步支持原有OTN技術的大帶寬擴展能力，成為當前OTN技術重要發展方向之一和業界關注的熱點。

2、小顆粒技術標準先行，引領OTN創新發展

針對小顆粒業務高品質承載需求和傳統OTN技術存在的不足等，我國產業界近年來持續推動OTN小顆粒技術體系研究及標準研制工作，力求按需推出低成本、低時延、低功耗的小顆粒業務承載方案，進一步降低設備復雜度和簡化網絡運維。截止到目前，fgOTN 技術方案已基本成形，并已完成國際標準和國內標準的初步研制，未來將進一步加速引領OTN技術產業創新發展。

fgOTN作為OTN的重要演進方向之一，其國際標準化工作主要由國際電信聯盟電信標準化部門第15研究組（ITU-T SG15）負責。我國從2018年左右率先開始推動OTN小顆粒的國際標準化工作，國內運營商、設備商和科研機構等單位專家積極貢獻，圍繞應用需求、幀結構、映射適配等關鍵技術方案等提交了大量文稿并進行了深入討論，加速引導OTN小顆粒標準研究和技術發展。2023年4月，ITU-T SG15全會同意對最初確定的小顆粒標準研究范圍進行更新，并正式立項G.fgOTN，明確E1/VC-n等恒定比特速率業務（CBR業務）使用fgOTN承載，并在2023年年底的全會上正式通過了第一批fgOTN核心標準，包括細粒度OTN總體（G.709.20）、光傳送網接口修正3（G.709 Amd3）、光傳送網架構（G.872 Annex A）等，以及在2024年7月全會上通過了線性保護標準G.808.4等，同時在G.709、G.709.20、G.798（設備功能塊特性）、G.874(管控需求及功能)、G.875(管控信息模型)等標準中針對fgOTN應用需求進一步推進優化或完善工作。

在國內行業標準方面，OTN技術相關標準的制修訂工作由中國通信標準會協會（CCSA）的傳送網與接入網技術委員會（TC6） WG1主要負責。CCSA目前除已完成《光業務單元（OSU）技術要求》、《基于光業務單元(OSU)的光傳送網(OTN)設備技術要求》、《基于光業務單元(OSU)的光傳送網(OTN)設備測試方法》等光業務單元（OSU）的行業標準體系制定之外（OSU是OTN小顆粒標準的另外一種制式），CCSA和ITU-T亦在同步推動構建fgOTN標準體系。2023年CCSA正式啟動研制的《細粒度光傳送網（fgOTN）技術要求》、《基于光業務單元（OSU）和細粒度OTN（fgOTN）的光傳送網（OTN）管控技術要求》，目前正在或已完成報批稿公示。另外，2024年CCSA新增立項《細粒度光傳送網（fgOTN）設備技術要求》、《細粒度光傳送網（fgOTN）設備測試方法》等，fgOTN的行業標準體系正在不斷加速完善。

3、fgOTN技術特征明顯，助力高品質業務發展

在傳統OTN技術架構的基礎上，fgOTN重點擴展了小顆粒業務的承載能力。在定義面向小顆粒業務的細粒度靈活光數據單元（fgODUflex）容器的基礎上，進一步規范了業務適配、開銷管理監控、交叉調度、映射復用、無損帶寬調整、子網連接保護等完整的層網絡功能， fgOTN關鍵技術特征明顯，有望助力小顆粒高品質業務演進發展。

（1）支持面向小顆粒業務的靈活容器

基于4行×3824字節列幀結構設計和10.4Mbps時隙粒度的靈活容器是fgOTN的技術核心之一。首先，fgOTN幀結構延續OTN基礎幀結構并支持豐富的字節開銷。fgOTN繼承了ODUk大部分開銷，包括通道監視（PM）、串聯連接監視（TCM）、路徑蹤跡標識（TTI）、映射調整開銷、分組業務映射定幀開銷、凈荷類型（PT）等，同時保留了傳統OTN豐富的操作維護管理（OAM）優勢。其次，fgOTN低速業務適配能力強，兼具較高傳輸效率。fgOTN采用最小為10.4Mbps的靈活時隙，OPU服務層劃分固定的細粒度支路時隙，如每個OPU0劃分為119個10.4Mbps支路時隙，單個ODU0理論可支持119條硬管道業務連接數，能夠提供10Mbps到1Gbps量級業務的靈活高效承載。第三，fgOTN具備良好的低時延特性。基于fgODUflex靈活容器的端到端統一調度，不僅支持時隙硬隔離功能使多業務承載更安全，同時也保證了更低的時延和時延抖動。另外，相較于傳統小顆粒業務承載多至6級的映射復用路徑，EofgOTN簡化到只需3級映射路徑（如：客戶業務-fgODUflex-ODU2-OTU2），進一步降低了設備業務轉接時延。

（2）優化的業務映射與復用方案

fgOTN在業務映射、復用、恒定比特速率業務（CBR）時鐘機制等方面在繼承ODUk原有技術體系的基礎上進行了優化改進。在映射方面，分組業務采用空閑映射規程（IMP）映射，業務數據流采用64B/66B編碼，保持了編碼的低延遲和低處理復雜度。CBR業務統一采用通用映射規程（GMP）映射，并支持E1/VC/STM-N等多種業務類型。在復用方面，fgOTN統一采用16字節固定映射粒度，簡化了fgODUflex到服務層OPU異步映射，進一步支持低時延、低緩存資源、低映射開銷等。在恒定比特速率業務（CBR）時鐘機制方面，為了使fgODUflex承載的CBR客戶側的再生時鐘滿足CBR業務抖動和漂移需求，利用fgODUflex開銷提供了一個對相鄰fgODUflex處理節點之間的相對時鐘偏移進行累加的方案。

（3）簡化的無損帶寬調整機制

針對傳統OTN無損帶寬調整方案協議復雜、調整時間偏長等問題，面向fgOTN應用場景，業界推動開發了一種簡化的無損帶寬調整機制，也即簡化了鏈路連接調整握手協議，從源到宿端到端握手確定時隙，通過帶寬調整開銷快速實現速率調整，調整時間降至數百ms量級。另外，帶寬無損調整也支持無統一網管的應用場景，調整由源節點發起，調整過程可不需要網管參與，通過端到端確認機制保障了調整的可靠性。

（4）支持業務感知的管控功能

面向小顆粒業務靈活承載需求，fgOTN通過集中管控架構，實現多域OTN網絡中的fgOTN資源拓撲收集、路徑計算、連接控制、保護恢復、告警性能等功能。特別地，面向入云/入算專線、政企用戶等，可通過集中式管控+分布式協議增強業務感知能力，靈活動態配置網絡資源，即業務感知收集客戶側連接的物理地址，形成業務映射轉發表并下發設備，設備識別客戶業務報文頭L2+L3信息，基于業務映射轉發表對業務進行轉發，進一步增強業務配置的靈活性等。

4、產業各方積極推動，有望逐步進入應用推廣期

隨著fgOTN技術和標準的不斷完善，我國電信運營商與電力、交通等行業單位正在積極推動相應設備研發和應用試點驗證，加速推動fgOTN產業發展成熟。

在設備研制方面，華為、中興、烽火等國內主要設備廠商均已推出fgOTN產品，其他廠商也在積極跟進研制相關產品，預計在2025年陸續推出，同時奧普維爾等國內儀表廠商也在開發fgOTN相關測試儀表。在試驗驗證方面，中國移動已率先在2023年到2024年期間進行了多輪fgOTN測試驗證，預計在2025年將開啟首輪集采。在行業網方面，2024年國家電網山西、遼寧、山東、江西、新疆、江蘇等多個省公司開展了fgOTN隔離性、時延、抖動等特性驗證，持續探索在電力通信應用的可行性及適用場景。

從fgOTN商用部署情況方面來看，在應用需求、技術標準、產業化能力及測試驗證等多維驅動和業界聚力推動下，后續有望進入應用推廣期，并將依據場景需求選擇差異化部署方案。對于現網升級改造場景，fgOTN設備兼容性允許在混合組網場景下對接存量SDH設備，逐步改造升級現網網絡，既可最大限度保護現有投資，也支持現有網絡的平滑演進；對于部分節點設備資源緊張，部分老舊SDH設備面臨退網的場景，可通過fgOTN網絡與SDH核心/匯聚設備的對接，利用現有SDH網絡存量資源，快速形成OTN網絡的廣泛業務接入能力，并逐步實現SDH設備退網遷轉需求。對于新建網絡場景，由于承載業務以新增為主，則可考慮直接采用OTN+fgOTN技術，端到端OTN網絡管理運維相對簡單，有利于降低建網成本，并減少維護工作量和復雜度。另外，在具體的設備實現上fgOTN也存在多種方案，如對于新建網絡或新建站點場景，可在設備上直接部署fgOTN線路板卡支持小顆粒業務承載，上下業務的站點按需部署支路板卡。對于存量網絡，如果業務量大且對時延要求高，也可以在現有站點擴容線路板卡以支持fgOTN功能；或者為利舊線路板卡，在現有設備上部署fgODUflex橋接板以支持fgOTN功能，按需部署支路板卡，在降低fgOTN部署成本和復雜度的基礎上實現快速部署。

5、總結與展望

隨著算力和AI等新型應用發展驅動，千行百業數字化轉型進一步加速，面向政府、金融、電力等領域的小粒度硬管道傳輸專線需求持續旺盛。面對傳統OTN技術帶寬粒度偏大、SDH技術已進入更新換代期等問題和小顆粒品質業務承載迫切需求，fgOTN應運而生并成為OTN發展的關鍵熱點技術之一，同步提供了面向小顆粒業務的時隙硬隔離、高可靠性、確定性低時延和高效率端到端承載等特性。目前fgOTN國際與國內技術標準制定已基本成形，并在增強靈活帶寬調整、智能管控協議、多域保護互通等方面加緊推動完善，相應設備及測試儀表研制、應用試點驗證等工作有序開展，后續有望逐步進入應用推廣階段。預計未來幾年，在我國業界聚力協同推動下，fgOTN技術將逐步完善并啟動規模應用，靈活承載多粒度高品質業務，有力支撐算力+AI時代我國數字經濟加快發展。