OTN承載網(wǎng)絡(luò)——視頻洪水中的諾亞方舟

    承載網(wǎng)絡(luò)存在的目的是為多種業(yè)務(wù)提供最佳傳送途徑。業(yè)務(wù)特性決定選擇哪種承載方案，并需要綜合考慮帶寬、業(yè)務(wù)體驗(yàn)、成本三方面因素。2005年以前的語(yǔ)音時(shí)代， TDM語(yǔ)音業(yè)務(wù)占用帶寬小、但對(duì)時(shí)延高度敏感，需要承載網(wǎng)具備高質(zhì)量和高可靠性，SDH網(wǎng)絡(luò)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(wù)劇增，業(yè)務(wù)特征是大帶寬、高收斂、對(duì)實(shí)時(shí)要求不高，所以采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用方式的承載網(wǎng)是最佳選擇，讓N個(gè)用戶共享一份帶寬，降低每用戶成本。

    近年來(lái)，視頻業(yè)務(wù)迅猛增長(zhǎng)，視頻流如洪水般充斥了人們的固定和移動(dòng)生活，帶給運(yùn)營(yíng)商的每用戶平均收入（ARPU）增長(zhǎng)超過(guò)20%。視頻業(yè)務(wù)本身也從最初的低清晰度（LDTV，分辨率340*255像素）到標(biāo)清（SDTV，分辨率720*576像素），再到當(dāng)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(huà)面真實(shí)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(lái)，眾多4K分辨率的超高清電視讓人耳目一新；日本、韓國(guó)、美國(guó)、法國(guó)等國(guó)家，也都在加緊建設(shè)4K電視直播平臺(tái)，并在一些世界性的集會(huì)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性的傳輸，這些都標(biāo)志著視頻業(yè)務(wù)即將邁入超高清時(shí)代。

    高清視頻業(yè)務(wù)特征對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)：

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

    2）相比于數(shù)據(jù)上網(wǎng)業(yè)務(wù)而言，視頻業(yè)務(wù)屬于高帶寬長(zhǎng)時(shí)間在線業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)收斂比低。

    3）視頻業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延和丟包異常敏感，承載網(wǎng)中的故障倒換丟包和網(wǎng)絡(luò)擁塞丟包會(huì)直接引發(fā)視頻馬賽克或卡頓；且當(dāng)前承載網(wǎng)絡(luò)大多采用多層匯聚方式，視頻業(yè)務(wù)要經(jīng)過(guò)多跳轉(zhuǎn)發(fā)和多層收斂，這些都嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)。

    4）視頻業(yè)務(wù)以點(diǎn)播為主，當(dāng)前的CDN大多高掛沒(méi)有下移，導(dǎo)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(wù)具備超大帶寬，低收斂，實(shí)時(shí)性要求高的特點(diǎn)。 為了帶給客戶最好的視頻體驗(yàn)，同時(shí)又考慮到每比特網(wǎng)絡(luò)成本，采用OTN技術(shù)優(yōu)化流量路徑，構(gòu)建極簡(jiǎn)架構(gòu)的承載網(wǎng)，成為承載視頻業(yè)務(wù)的最佳選擇。  

    1.極簡(jiǎn)的OTN架構(gòu)，視頻業(yè)務(wù)獲得更佳OPEX

    傳統(tǒng)的Ethernet承載網(wǎng)絡(luò)一般有五層結(jié)構(gòu)，包括ME1-ME2-BRAS-PE-CR，視頻業(yè)務(wù)需要經(jīng)過(guò)逐層轉(zhuǎn)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(luò)上。這樣設(shè)備類型多，直連光纖管理維護(hù)困難。而且逐層轉(zhuǎn)發(fā)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)路徑長(zhǎng)，時(shí)延大，影響最終客戶體驗(yàn)。同時(shí)由于視頻帶寬占用大，收斂比小，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前Metro Ethernet城域網(wǎng)絡(luò)中間路徑穿通流量占60%，耗費(fèi)了大量傳送資源。

    以O(shè)TN作為傳送層，可以將Ethernet網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)化為扁平極簡(jiǎn)的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(shè)備間提供可視化邏輯直達(dá)路徑，優(yōu)化流量路徑，大大降低時(shí)延，為客戶提供更優(yōu)體驗(yàn)。

    同時(shí)，相比光纖而言，OTN是可視化可管理設(shè)備層，不同設(shè)備層具備清晰的告警和監(jiān)測(cè)界面，使得故障定位更快捷準(zhǔn)確，管理更簡(jiǎn)便，維護(hù)更簡(jiǎn)單，大幅度降低OPEX。

    2.OTN網(wǎng)絡(luò)超大帶寬為視頻業(yè)務(wù)提供充足管道資源

    WDM/OTN網(wǎng)絡(luò)的最關(guān)鍵特點(diǎn)就是容量大。與其他承載技術(shù)不同，由于采用波分復(fù)用技術(shù)，一對(duì)光纖同時(shí)傳輸多達(dá)到80個(gè)波長(zhǎng)通道，單通道帶寬可達(dá)100G/200G。WDM/OTN網(wǎng)絡(luò)一對(duì)光纖可提供8T/16Tbit超級(jí)帶寬，秒殺10G/40G/100G管道，為視頻業(yè)務(wù)提供充足的帶寬資源。

    OTN網(wǎng)絡(luò)是智能化網(wǎng)絡(luò)化的WDM網(wǎng)絡(luò)，不但繼承了WDM網(wǎng)絡(luò)的超大管道優(yōu)點(diǎn)，還能為視頻業(yè)務(wù)提供超大，靈活和快捷獲取的優(yōu)質(zhì)帶寬資源�；�于OTN技術(shù)，波分網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)化的ODUk顆粒對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行映射和封裝，將業(yè)務(wù)側(cè)和傳送側(cè)解耦，可以實(shí)現(xiàn)大帶寬的靈活應(yīng)用，即多個(gè)小顆粒業(yè)務(wù)可以承載在一個(gè)100G甚至200G的大通道上；同時(shí)OTN網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)快速端到端業(yè)務(wù)通道建立，實(shí)現(xiàn)類SDH簡(jiǎn)單運(yùn)維。

    3.OTN網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延、“0”丟包，為視頻業(yè)務(wù)提供極佳體驗(yàn)

    除了帶寬，影響視頻體驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)包括丟包率和時(shí)延：

    丟包產(chǎn)生主要有三個(gè)原因：首先是線路誤碼。WDM/OTN網(wǎng)絡(luò)最初定位為干線高質(zhì)量傳輸，線路傳輸誤碼率要求非常嚴(yán)格，具有超強(qiáng)的前向糾錯(cuò)能力，糾錯(cuò)后誤碼率最基本要求是低于10-12量級(jí)，在解決線路誤碼上的能力無(wú)人能敵。第二是設(shè)備丟包。WDM/OTN是硬管道，采用OTN映射封裝模式，并不處理包，透?jìng)鳂I(yè)務(wù)，所以設(shè)備丟包降為零。第三是保護(hù)倒換引起的丟包。WDM/OTN網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)損保護(hù)倒換，工作路徑中斷后，把丟失的包從保護(hù)路徑的Buffer中恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)斷纖后”0”丟包。

    分析時(shí)延產(chǎn)生原因發(fā)現(xiàn)，擁塞是造成時(shí)延的元兇，擁塞只會(huì)出現(xiàn)在大帶寬進(jìn)小管道的地方，WDM/OTN是一條直通硬管道，進(jìn)多少，出多少，從來(lái)不會(huì)擁塞。另外由于WDM/OTN助力承載網(wǎng)絡(luò)扁平化，采用波長(zhǎng)直達(dá)的通道，視頻業(yè)務(wù)端到端路徑優(yōu)化，時(shí)延大幅降低。

    WDM/OTN承載網(wǎng)絡(luò)將丟包率和時(shí)延做到極致，帶來(lái)極佳視頻業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

    高清視頻已逐漸成為未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)流量的主宰，作為承載網(wǎng)絡(luò)，面對(duì)已經(jīng)來(lái)臨的視頻洪水和最終用戶體驗(yàn)要求， OTN網(wǎng)絡(luò)以極簡(jiǎn)架構(gòu)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(yàn)，是視頻傳送承載無(wú)可爭(zhēng)辯的最佳選擇。