OTN： 英文全稱：optical transport network。中文意思為光傳輸網絡。OTN傳輸技術具有高速的特點，可以滿足大容量網絡的帶寬需求，可以為寬帶接入網和光纖網的改造提供有力支撐。從目前的整體情況來看，OTN傳輸技術已經比較成熟，廣泛應用于各大運營商的干線傳輸網絡建設，推動了相關業務的發展。在省級干線網絡中，可以應用400G-OTN傳輸技術。由于400G-OTN中引入了高階調制技術，調制方式可以變得更加多樣化，可以滿足不同應用場景的需求。

例如，在城域承載的應用場景中，可以采用單載波16QAM進行調制，在骨干承載的應用場景中，可以采用雙載波16QAM或雙載波QPSK進行調制。雙載波16QAM的頻譜效率可以達到5.33bit/s/hz，技術實現難度相對較低。因此，推薦使用這種調制方法。在省級干線網中應用400G-OTN傳輸技術時，可以根據不同的應用場景構建相應的網絡模型。

例如，在業務量較小的場景下，可以根據透傳信令指示的方向要求部署400G光電層設備，合理配置分支側端口，滿足業務調度需要。又比如，在中等流量的場景下，可以結合傳輸距離，在流量相對集中的骨干節點部署400G通道，根據透傳需要配置電層集群的交叉功能和中轉，可以有效解決本地流量突然增加造成的網絡資源浪費問題。再比如，對于流量大、粒度復雜的應用場景，可以根據電路的傳輸距離來劃分網絡架構。然后根據透傳中轉的需要，在骨干層部署400G通道，并在各個關鍵節點配置電路層的集群交叉功能，保證遠距離的上行業務傳輸層可以有效遷移。

OTN傳輸技術主要用于移動網絡建設初期的骨干傳輸網絡建設，但隨著移動網絡技術的發展，越來越多的用戶對4G、5G、家庭寬帶、互聯網電視等業務表現出強烈的需求。因此，從目前的情況來看，OTN傳輸網絡正在逐步下沉到移動城域傳輸網絡的建設中，用于滿足傳輸網絡大寬帶、大容量的業務需求，不斷提高光纖芯的利用率。

移動網絡容量根據移動網絡業務的需求確定，城域網OTN網絡的單波速率可以是10G、40G或100G。當現有城域網專線業務增加時，可將單波40G或100G-OTN系統建設到核心匯聚層，對應的通道數為40波或80波。OTN網絡站可采用光復用終端站（OTM站），用于搭建光電混合子架，可承載多速率業務，具有波分側光接口調度功能，用于上傳或登錄所承載的服務。還可以采用光分插復用站（OADM站），用于實現不同信號之間的交叉傳輸，設置在業務需求大的站。

在OTN傳輸技術的應用中，可以根據城域網的流量需求，構建核心層、匯聚層、接入層三層網絡架構，并結合點對點組網采用傳輸端到端服務以及以鏈式組網的形式，將網絡中的各個節點串聯起來，支持線性保護，主要應用于光傳輸網絡的接入層，還可以采用環形網絡的形式，建立雙向自愈環形結構，應用于光傳輸網絡的匯聚層；采用網狀網絡，使節點設備支持四個或更多光的方向，主要應用于光傳輸網絡的核心層，以減少對光纜的需求，提高線路的利用率。

PTN: 英文全稱：Packet Transport Network。中文表示：”分區“。PTN是指這樣一種光傳送網絡架構和具體技術：在IP業務和底層光傳輸媒質之間設置了一個層面，它針對分組業務流量的突發性和統計復用傳送的要求而設計，以分組業務為核心并支持多業務提供，具有更低的總體使用成本（TCO），同時秉承光傳輸的傳統優勢，包括高可用性和可靠性、高效的帶寬管理機制和流量工程、便捷的OAM和網管、可擴展、較高的安全性等。

功能組成，PTN是基于分組交換、面向連接的多業務統一傳送技術，不僅能較好地承載以太網業務，而且兼顧了傳統的TDM和ATM業務，滿足高可靠、可靈活擴展、嚴格QoS和完善的OAM等基本屬性。從網元的功能結構來看，PTN網元由傳送平面、管理平面和控制平面共同構成。

**SPN: **什么是SPN小顆粒技術？SPN小顆粒技術（FGU，Fine Granularity Unit）繼承了SPN高效以太網內核，將細粒度切片融入SPN整體架構，提供了低成本、精細化、硬隔離的小顆粒承載管道。FGU將硬切片的顆粒度從5Gbps細化為10Mbps，以滿足5G+垂直行業應用和專線業務等場景下小帶寬、高隔離性、高安全性等差異化業務承載需求。SPN承載網絡的小顆粒切片能力將助力5G+垂直行業及政企專線應用部署的關鍵力量。

為什么需要SPN小顆粒技術 ;

SPN小顆粒技術有哪些優勢 ** ;**

SPN小顆粒技術應用場景 。

為什么需要SPN小顆粒技術

當前，5G建設正在如火如荼地進行，垂直行業應用成為5G產業鏈關注的焦點，例如電力、交通、政府、銀行等。運營商面向垂直行業在作為基礎設施的公共物理網絡之上創建的多個相互隔離的虛擬網絡，提供不同程度的隔離能力，相互獨立運行，可獨立生命周期管理。SPN硬隔離切片技術較好的實現了不同行業不同業務的安全承載。

隨著5G+ 垂直行業應用逐步從單一場景向系統化復雜場景發展以及算力網絡的興起，行業用戶需求的差異性和應用場景的復雜性，”海量數據“和”高效算力“帶來了大量確定性時延、高安全性的1Gbps 及以下帶寬業務的承載需求。此外，大量的政務專線、金融專線、大企業專線業務承載也對SPN的切片隔離度和顆粒度提出了不同要求。

2021中國光網絡研討會發布的《SPN小顆粒技術白皮書》中調研結果顯示，5G+垂直行業（含算力業務）及政企專線最小帶寬需求可達2Mbps；10Mbps以內帶寬的業務占比較大。當前切片技術粒度均為Gbit/s級別，在千行百業中小帶寬需求，一方面網絡承載效率低，另一方面對整體網絡帶寬要求更高。因此，與業務帶寬匹配的小顆粒切片成為SPN技術發展的方向。

SPN小顆粒技術是一種將細粒度切片技術融入SPN整體架構，提供低成本、精細化、硬隔離的小顆粒承載通道的技術。

SPN小顆粒技術有哪些優勢

SPN小顆粒技術保持SPN技術架構不變，只在切片分組層（SPL）、切片通道層（SCL）、切片傳送層（STL）進行了部分增強，如下圖所示。

支持小顆粒技術的SPN架構

• 切片分組層（SPL）：新增CBR (constant bit rate, 固定比特率)業務類型。SPL層提供基于E1、STM-1等細粒度CBR業務映射，實現業務從設備入口到出口的全流程時隙交換，確保業務硬隔離效果。
• 切片通道層（SCL）：新增FGU(Fine Granularity Unit，小顆粒單元)層，為業務提供10Mbps粒度硬切片。FGU層是獨立子層，與服務層解耦，可按需靈活選擇承載于MTN通道層、MTN段層和以太網物理層。
• 切片傳送層（STL）：除支持SPN已經定義的50GE、100GE、200GE、400GE等高速以太網物理層接口外，針對行業應用場景新增10GE端口。物理層中的以太網物理編碼子層（Physical Coding Sublayer，PCS）采用符合以太網底層協議棧要求的64/66B 編碼塊，保障FGU 與以太網物理層底層協議棧無縫兼容。

FGU繼承 SPN 硬切片不感知、不識別業務報文數據的特點，不對用戶報文數據做任何改動，支持分組報文在小顆粒硬切片透傳，從而實現對分組技術的兼容。

SPN小顆粒技術盡可能重用現有技術，簡化處理機制，且覆蓋CPE、HUB、接入、匯聚、核心等多種設備類型，滿足現網端到端FGU部署。

華為SPN設備，通過軟件升級和新插入小顆粒處理板的方式，使得現網設備平滑支持小顆粒功能。華為新開發的小型化SPN設備型態直接支持小顆粒切片、SDN管控和標準化南向接口，無縫對接SPN承載網全系列設備。

同時SPN兆級小顆粒切片技術完善了FGU OAM功能和切片時隙、帶寬調整機制，形成了以下幾大技術優勢：

• 高安全：小顆粒通道通過獨享確定的時隙保證嚴格TDM 特性，通道任一節點的出端口和入端口時隙通過管控層提前分配并固定。實現硬隔離，確保業務和算力數據安全。
• 高可靠性：FGU OAM與原SPN/MTN通道OAM兼容共存，為每條小顆粒通道提供端到端OAM監測能力，插入/提取OAM客戶無感知。小顆粒通道1+1保護功能，在整機掉電、鏈路故障等場景下倒換性能均達到電信級要求。
• 確定性時延：端到端無阻塞時隙交換，實現納秒級業務抖動，確保穩定的業務傳輸時延。
• 切片帶寬調整無損：完善的時隙和帶寬調整機制，確保小顆粒切片的時隙和帶寬在減小或增大的情況下原有業務“零丟包”。

SPN小顆粒技術應用場景

5G+ 垂直行業場景

網絡切片技術作為5G垂直行業基礎使能技術，可滿足不同行業、不同業務SLA 承載需求以及業務安全性、可靠性、軟硬隔離的需求。5G垂直行業控制類業務呈現出小顆粒硬管道隔離的高安全承載需求特點，要求網絡保障低時延與高可靠，SPN 承載網絡的小顆粒切片能力將成為助力5G+ 垂直行業應用部署的關鍵力量。

以電力行業為例，遵循電力安全“業務分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證”要求，電網切片以安全分區為顆粒度，可分為 4 個區 ：生產控制區（又稱安全區 I）、生產非控制區（又稱安全區 II）、生產管理區（又稱安全區 III）、管理信息區（又稱安全區 IV）。各分區典型業務示例如下表所示。

表1-1 電力業務分區及典型業務舉例

5G+智能電網生產控制類業務的關鍵通信指標如下表所示。

表1-2 智能電網生產類業務關鍵指標

為滿足電力行業網絡安全要求， 5G 承載網需要按照接入、匯聚和核心三級的網絡架構進行建設，并部署端到端的 MTN 切片，實現業務硬隔離。承載網基于MTN 硬隔離技術創建獨立網絡切片，確保電網業務安全可靠 ；超低時延類業務采用獨立切片承載，確保業務低時延承載 ；小帶寬切片需求，可以采用10Mbps 級小顆粒技術滿足。

**FGU 應用于5G+ 智能電網場景場景**

政企專線場景

政企專線主要包括政府部門、金融機構客戶、大企業等重要客戶的專線業務，業務訴求差異大。

政企專線場景網絡要求如下表所示。

表1-3 政企專線場景網絡要求

5G回傳網作為綜合承載網，可通過具有TDM硬隔離特性的小顆粒通道承載黨政軍、金融客戶和部分大企業專線，通過MTN接口分組切片承載無硬隔離需求的企業專線，并利用軟硬切片技術提供差異化專線服務。

基于對5G傳輸承載網絡需求的廣泛分析，中國移動已經確定，切片分組網絡（SPN）是最佳的技術，用其來支撐下一代網絡架構，帶寬，流量模式，切片，延遲及時間同步。彈性以太網或FlexE與SPN綁定使用靈活實現從一個較大的物理鏈路創建成較小的物理通道，或反之亦然，以保證服務質量（QoS）及在傳輸層間切片的隔離。中國移動已需求ITU組織的SPN-FlexE的標準化。Viavi 通過提供SPN-FlexE測試平臺致力于支持中國移動，同時為網絡設備制造商、芯片開發商和模塊供應商建立一個共同行業測試基準，以便更好地驗證基于這種技術的產品。

SPN 2.0基于InBand OAM的端到端隨流實時監測功能，能夠對業務報文進行直接測量，達到實時感知每業務、每報文粒度SLA的目的，配合Telemetry秒級數據采集和統一管控、計算、可視的能力，實現網絡質量實時可視、主動監控，故障快速定界定位。除了在中國移動的規模應用，SPN憑借其特色的TDM與分組復用深度融合的技術優勢和支持確定性、靈活切片等網絡優勢，將在智能電網、智慧鐵路、智能礦山等典型的5G+垂直行業中廣泛應用，成為新一代綜合業務承載網絡的標桿。

**PON: **英文全稱：Passive Optical Network。即無源光網絡，一種基于點到多點(P2MP)拓樸的技術。“無源”指ODN(光分配網絡)不含有任何電子器件及電子電源，ODN全部由光分路器Splitter等無源器件組成，不需要貴重的有源電子設備。

目前的PON技術分為以下幾種：

• APON：ATM PON，基于ATM的無源光接入技術。上世紀90年代中期由ITU和FSAN提出并標準化，由于容易被用戶認為只能提供ATM業務，2001年被改稱BPON.遵循ITU-T G.983系列標準。

• EPON：Ether PON，基于以太網的無源光接入技術。2000年11月成立IEEE研究小組(即后來的EFM工作組)，2004年4月工作組形成IEEE 802.3ah系列標準。現統稱為IEEE 802.3-2005。

• GPON：Gigabit(千兆) PON，基于ATM/GEM的無源光接入技術。FSAN在2001年初提出，ITU和FSAN進行標準化，遵循ITU-T G.984系列標準。

• WDM-PON：基于波分復用的無源光接入技術，尚無統一標準。
  ** PON****技術的特點**
  PON是一種接入網技術，定位在常說的“最后一公里”，即在服務提供商、電信局端和商業用戶或家庭用戶之間的解決方案。
  PON網絡的突出優點是消除了戶外的有源設備，所有的信號處理功能均在交換機和用戶宅內設備完成。而且這種接入方式的前期投資小，大部分資金可以等到用戶真正接入時才投入。它的傳輸距離比有源光纖接入系統的短，覆蓋的范圍較小，但它造價低，無需另設機房，維護容易。因此這種結構可以經濟地為居家用戶服務。
  優點：

  1. 多業務：PON系統要求提供語音，數據，視頻等業務接入，業務透明性好，實現真正意義的全業務接入與“三網合一” 。
  2. 高帶寬：EPON目前可以提供上下行對稱的1.25Gb/s的帶寬，并且隨著以太技術的發展可以升級到10Gb/s。GPON則是高達2.5Gb/s的帶寬。
  3. 長距離接入：光纖的傳輸距離高達數百公里，所以實際上物理傳輸層的距離瓶頸在收發光信號的設備光器件上，目前PON標準規定距離為20km，這樣的長度對社區網絡來說已是綽綽有余；
  4. 成本相對低：由于PON系統的ODN部分沒有電子部件，無需電源供應，因此容易鋪設，基本不用維護，建設維護成本低。設備相對簡單，系統對局端資源占用很少，系統初期投入低，擴展容易，投資回報率高。
  5. 擴展性好：目前PON網絡一般采用樹型網絡結構，作為一種點到多點網絡，以一種扇出的結構既節省光纖的資源，同時這種共享帶寬的網絡結構能夠提供靈活的帶寬分配。對終端的接入無需增加主干部分的線路，另外，系統在設計增加了動態測距和分配時隙的技術，終端的增加和拆除不影響整個系統的穩定運行，所以，當系統需要擴充時，所需改動的部分最小，為工程實施提供了靈活的解決方案。
  6. 良好的QoS保證；PON系統設計中，由于本身就是為電信運營商提供多業務接入而設計的技術方案， G/EPON系統對帶寬的分配和保證都有一套完整的體系。在不同業務的服務質量、優先級保證等技術措施上，提供了多種應用解決手段，實現用戶級的SLA，因此，用戶可根據接入的設備重要性的不同，分別設置不同的服務等級，對重要的用戶或重要的應用設備，設置及時、可靠的響應機制，從而實現了多業務、不同服務等級的綜合接入系統。
  7. 無源光網絡是純介質網絡，徹底避免了電磁干擾和雷電影響，極適合在自然條件惡劣的地區使用。

  缺點：

  1. 建網需要重新布線，但布線成本低于銅纜。
  2. 網絡拓樸以星樹形為主。雖然有環形保護的變通方案，但成本效率不是最優，PON最適合的就是末端接入。
  3. 國內應用規模尚小，設備成本降低尚未到位。

1.2 PON系統模型

以EPON(以太網無源光網絡)系統為例。

 EPON就是將信息封裝成以太網幀進行傳輸的PON。由于以太網相關器件價格相對低廉，并且對于在通信業務量中所占比例越來越大的以太網承載的數據業務而言，EPON免去了IP數據傳輸的協議和格式轉化，效率高，傳輸速率達1.25 Gbit/s，且有進一步升級的空間，因此EPON受到了普遍關注。

 EPON是一種采用點到多點結構的單纖雙向光接入網絡，其典型拓撲結構為樹型。

 EPON系統由局側的OLT(光線路終端)、用戶側的光網絡單元ONU/ONT(光網絡單元/終端)和ODN (光分配網絡)組成，為單纖雙向系統。在下行方向(OLT到ONU，廣播)，OLT發送的信號通過ODN到達各個ONU。在上行方向(ONU到OLT，點到點)，ONU發送的信號只會到達OLT，而不會到達其他ONU。為了避免數據沖突并提高網絡利用效率，上行方向采用TDMA多址接入方式并對各ONU的數據發送進行仲裁。ODN也指POS(Passive Optical Splitter)，由光纖和一個或多個無源光分路器等無源光器件組成，在OLT和ONU間提供光通道。

 一般而言，OLT位于網絡側，放在中心局端(CentralOffice，CO)，多為以太網絡交換機或媒體轉換器平臺，提供網絡集中和接入，能完成光/電轉換、帶寬分配和控制各信道的連接，并有實時監控、管理及維護功能；ONU位于用戶側(如路邊、建筑物或用戶住處)，采用以太網協議，實現以太網第二層第三層交換功能。