OTN承載網(wǎng)絡——視頻洪水中的諾亞方舟

    承載網(wǎng)絡存在的目的是為多種業(yè)務提供最佳傳送途徑。業(yè)務特性決定選擇哪種承載方案，并需要綜合考慮帶寬、業(yè)務體驗、成本三方面因素。2005年以前的語音時代， TDM語音業(yè)務占用帶寬小、但對時延高度敏感，需要承載網(wǎng)具備高質量和高可靠性，SDH網(wǎng)絡完美匹配這些需求，但帶寬有限且每比特成本偏高。2005年以后，數(shù)據(jù)業(yè)務劇增，業(yè)務特征是大帶寬、高收斂、對實時要求不高，所以采用統(tǒng)計復用方式的承載網(wǎng)是最佳選擇，讓N個用戶共享一份帶寬，降低每用戶成本。

    近年來，視頻業(yè)務迅猛增長，視頻流如洪水般充斥了人們的固定和移動生活，帶給運營商的每用戶平均收入（ARPU）增長超過20%。視頻業(yè)務本身也從最初的低清晰度（LDTV，分辨率340*255像素）到標清（SDTV，分辨率720*576像素），再到當前普及的高清（HDTV，分辨率1920*1080像素）。如今下一代超高清視頻也悄然興起，能夠最好地還原畫面真實的超高清4K視頻（UHDTV，3840×2160像素）和8K視頻（UHDTV，分辨率7680×4320像素）已現(xiàn)端倪。特別是2014年以來，眾多4K分辨率的超高清電視讓人耳目一新；日本、韓國、美國、法國等國家，也都在加緊建設4K電視直播平臺，并在一些世界性的集會上進行了實驗性的傳輸，這些都標志著視頻業(yè)務即將邁入超高清時代。

    高清視頻業(yè)務特征對承載網(wǎng)絡帶來了新的挑戰(zhàn)：

    1）盡管壓縮編碼技術和傳輸信道編碼技術不斷革新一定程度優(yōu)化了視頻流量，但是仍然無法改變高清視頻業(yè)務帶寬占用量急劇膨脹的趨勢。4K視頻對接入帶寬的要求提升到了30M以上，是標清視頻的20倍，承載網(wǎng)必須面對數(shù)十倍增長的帶寬需求。

    2）相比于數(shù)據(jù)上網(wǎng)業(yè)務而言，視頻業(yè)務屬于高帶寬長時間在線業(yè)務，業(yè)務收斂比低。

    3）視頻業(yè)務對時延和丟包異常敏感，承載網(wǎng)中的故障倒換丟包和網(wǎng)絡擁塞丟包會直接引發(fā)視頻馬賽克或卡頓；且當前承載網(wǎng)絡大多采用多層匯聚方式，視頻業(yè)務要經(jīng)過多跳轉發(fā)和多層收斂，這些都嚴重影響用戶體驗。

    4）視頻業(yè)務以點播為主，當前的CDN大多高掛沒有下移，導致骨干和城域核心要承載大量視頻流，帶寬面臨巨大沖擊。

    綜上所述，視頻業(yè)務具備超大帶寬，低收斂，實時性要求高的特點。 為了帶給客戶最好的視頻體驗，同時又考慮到每比特網(wǎng)絡成本，采用OTN技術優(yōu)化流量路徑，構建極簡架構的承載網(wǎng)，成為承載視頻業(yè)務的最佳選擇。  

    1.極簡的OTN架構，視頻業(yè)務獲得更佳OPEX

    傳統(tǒng)的Ethernet承載網(wǎng)絡一般有五層結構，包括ME1-ME2-BRAS-PE-CR，視頻業(yè)務需要經(jīng)過逐層轉發(fā)。其中ME1-ME2-BRAS多為光纖直連，BRAS-PE-CR一般承載在傳統(tǒng)波分或者OTN網(wǎng)絡上。這樣設備類型多，直連光纖管理維護困難。而且逐層轉發(fā)導致網(wǎng)絡業(yè)務路徑長，時延大，影響最終客戶體驗。同時由于視頻帶寬占用大，收斂比小，據(jù)統(tǒng)計，目前Metro Ethernet城域網(wǎng)絡中間路徑穿通流量占60%，耗費了大量傳送資源。

    以OTN作為傳送層，可以將Ethernet網(wǎng)絡架構優(yōu)化為扁平極簡的三層網(wǎng)絡結構Smart CO-BNG-CR。使用OTN替代之前的光纖直連， OTN可以在各網(wǎng)層和設備間提供可視化邏輯直達路徑，優(yōu)化流量路徑，大大降低時延，為客戶提供更優(yōu)體驗。

    同時，相比光纖而言，OTN是可視化可管理設備層，不同設備層具備清晰的告警和監(jiān)測界面，使得故障定位更快捷準確，管理更簡便，維護更簡單，大幅度降低OPEX。

    2.OTN網(wǎng)絡超大帶寬為視頻業(yè)務提供充足管道資源

    WDM/OTN網(wǎng)絡的最關鍵特點就是容量大。與其他承載技術不同，由于采用波分復用技術，一對光纖同時傳輸多達到80個波長通道，單通道帶寬可達100G/200G。WDM/OTN網(wǎng)絡一對光纖可提供8T/16Tbit超級帶寬，秒殺10G/40G/100G管道，為視頻業(yè)務提供充足的帶寬資源。

    OTN網(wǎng)絡是智能化網(wǎng)絡化的WDM網(wǎng)絡，不但繼承了WDM網(wǎng)絡的超大管道優(yōu)點，還能為視頻業(yè)務提供超大，靈活和快捷獲取的優(yōu)質帶寬資源�；�于OTN技術，波分網(wǎng)絡采用標準化的ODUk顆粒對業(yè)務進行映射和封裝，將業(yè)務側和傳送側解耦，可以實現(xiàn)大帶寬的靈活應用，即多個小顆粒業(yè)務可以承載在一個100G甚至200G的大通道上；同時OTN網(wǎng)絡可以實現(xiàn)快速端到端業(yè)務通道建立，實現(xiàn)類SDH簡單運維。

    3.OTN網(wǎng)絡低時延、“0”丟包，為視頻業(yè)務提供極佳體驗

    除了帶寬，影響視頻體驗的網(wǎng)絡性能參數(shù)包括丟包率和時延：

    丟包產(chǎn)生主要有三個原因：首先是線路誤碼。WDM/OTN網(wǎng)絡最初定位為干線高質量傳輸，線路傳輸誤碼率要求非常嚴格，具有超強的前向糾錯能力，糾錯后誤碼率最基本要求是低于10-12量級，在解決線路誤碼上的能力無人能敵。第二是設備丟包。WDM/OTN是硬管道，采用OTN映射封裝模式，并不處理包，透傳業(yè)務，所以設備丟包降為零。第三是保護倒換引起的丟包。WDM/OTN網(wǎng)絡可以實現(xiàn)無損保護倒換，工作路徑中斷后，把丟失的包從保護路徑的Buffer中恢復，實現(xiàn)斷纖后”0”丟包。

    分析時延產(chǎn)生原因發(fā)現(xiàn)，擁塞是造成時延的元兇，擁塞只會出現(xiàn)在大帶寬進小管道的地方，WDM/OTN是一條直通硬管道，進多少，出多少，從來不會擁塞。另外由于WDM/OTN助力承載網(wǎng)絡扁平化，采用波長直達的通道，視頻業(yè)務端到端路徑優(yōu)化，時延大幅降低。

    WDM/OTN承載網(wǎng)絡將丟包率和時延做到極致，帶來極佳視頻業(yè)務體驗。

    高清視頻已逐漸成為未來互聯(lián)網(wǎng)流量的主宰，作為承載網(wǎng)絡，面對已經(jīng)來臨的視頻洪水和最終用戶體驗要求， OTN網(wǎng)絡以極簡架構回歸硬管道，完美地匹配視頻三大基本需求，為客戶提供極致體驗，是視頻傳送承載無可爭辯的最佳選擇。