面向泛在入算的OTN P2MP品质专线研究报告（2023年）

面向泛在入算的OTNP2MP 品质专线研究报告 (2023年) 中国信息通信研究院技术与标准研究所全光创新实验室 2023年8月 版权声明 本报告版权属于中国信息通信研究院和全光创新实验室，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院和全光创新实验室”。违反上述声明者，编者将追究其相关法律责任。 前言 产业数字化加速发展催生了2B专线“量质双升”发展机遇，企业专线市场需求逐年攀升，新业务、新应用、新技术、新模式不断涌现，企业入算更为关注安全隔离、低时延、高可靠等专线品质，以OTN技术为代表的高品质专线具有超大带宽、超低时延、安全可靠、灵活智能等特征，在支撑政务、金融、医疗、教育等领域的数字化转型，实现网络化、智能化、品质入算发展中发挥着重要作用，但是在解决“最后一公里”的末端接入方面，无法满足楼宇、园区、视频监控等接入末端密集的入算场景在接入侧带来的广泛覆盖、快速接入的需求。基于OTN技术，末端采用P2MP接入方式的OTNP2MP品质专线应运而生。 本研究报告立足视频监控、政务、楼宇及园区等入算需求场景，分析OTNP2MP在相关场景的承载需求，探讨OTNP2MP专线的组网架构，在此基础上给出支撑安全硬隔离、稳定低时延、承载高可靠、智能简运维等五大典型特征的关键技术，并对面向泛在入算的高品质OTNP2MP专线技术的未来发展提出建议。 目前OTNP2MP专线在现网已开展局部应用探索，在设备融合形态、硬隔离高安全、多厂家互联互通、网络管控运维等方面仍面临挑战。建议业界聚焦典型应用场景需求，通过“标准推进、应用牵引、评估验证”等途径来加速探索OTNP2MP技术产业发展，加强推动P2MP技术方案架构、设备形态及互联互通等标准化工 作，积极挖掘新应用新场景，赋能更多行业数字化转型，逐步完善OTNP2MP高品质专线的评估体系，以“测”促“建”，加速推动产业和生态走向成熟，助力我国数字经济高质量发展。 目录 一、OTNP2MP专线发展概貌1 二、OTNP2MP专线需求分析2 （一）视频监控2 （二）政务行业3 （三）商务楼宇&产业园区5 （四）需求总结5 三、OTNP2MP专线总体架构7 四、OTNP2MP专线关键技术10 （一）安全硬隔离10 （二）稳定低时延12 （三）快速易交付13 （四）承载高可靠15 （五）智能简运维17 五、总结和展望20 图目录 图1地方政务外网OTN架构4 图2OTNP2MP组网技术架构8 图3OTNP2MP专线方案一架构图9 图4OTNP2MP端到端硬隔离技术11 图5OTNP2MP接入段加密技术11 图6OTNP2MP传送段加密技术12 图7OTNP2MP固定时隙传输机制13 图8OTNP2MP双波长技术13 图9P2MP业务和P2P业务交付流程对比14 图10OTNP2MP专线多重保护15 图11OTNP2MPTypeB保护组网16 图12OTNP2MPTypeC保护组网16 图13智能管控系统整体架构18 图14专线带宽灵活调整19 一、OTNP2MP专线发展概述 随着企业数字化转型的加速及行业应用的创新，泛在入算使得企业对快速获得高品质网络服务的诉求愈发强烈，企业侧最后一公里的快速接入能力成为关键焦点。目前基于光传送网（OTN）等技术的高品质政企专线获得业界广泛认可，但尚未末端广泛覆盖。基于无源光网络（PON）点到多点技术的光接入网已经覆盖到千家万户、城市商务楼宇和产业园区。探索光接入网的广覆盖和高品质政企OTN的融合创新技术，推出OTN点到多点（P2MP）专线解决方案，以高品质网络能力服务中小行业用户融通发展，成为OTN品质专线新的关注热点。 2023年2月中国信息通信研究院发布了《全光运力研究报告 （2022年）》，其中针对OTNP2MP技术实现方式提出三种方案：一是保持现有PON设备部署方式，客户终端设备（CPE）采用以太网 （ETH）封装，固定时隙分配回传接入算力资源，保障硬隔离；二是在方案一基础上，将光业务单元（OSU）技术延伸到终端CPE，实现小颗粒灵活接入；三是末端CPE采用子载波接入，实现从末端用户至算力资源的大颗粒业务承载。 国内多家运营商开始基于方案一开展试商用，充分复用现有的光分配网络（ODN）光纤资源，将高品质OTN政企专线快速预覆盖商务楼宇、产业园区、重点公共场所、交通路口等场景，实现有家宽就能发展政企专线。2021年，中国联通、中国移动、中国电信三大运营商在广东、山东、四川等地开展OTNP2MP专线试点。 2022年，中国联通的首条OTNP2MP商用专线在东莞市中医院投入应用；2023年广东移动首次采用OTNP2MP构筑高安全视频专网，实现末端近400个摄像头画面一跳直达进入视频云端。 OTNP2MP专线将OTN政企专线的高品质通过广覆盖的ODN网络延伸到末端，实现中小企业用户快速接入，并在国内进行了小规模试点部署，但仍需进一步开展技术研究和产业推动工作：一是研究各种解决方案的关键技术问题，推动研制相关国际、国内标准，开展专线测评，组织实现多厂家互联互通，为规模商用奠定基础；二是分析挖掘更多政企客户的P2MP专线应用场景，拓展行业应用规模，引导OTNP2MP产业健康发展。 二、OTNP2MP专线需求分析 （一）视频监控 摄像头的高清化、智能化对网络带宽提出更高要求。随着摄像头高清化、智能化的发展，视频监控正从“看得见”演进到“看得清、看得懂”的智能化时代，摄像头分辨率从720P高清升级到2K/4K超高清，带宽从2Mbps~4Mbps提升到20Mbps~50Mbps，网络丢包率要求1×10-3，对视频监控网络的带宽和传输质量提出了更高的要求。 视频监控高密集化和云化集中存储，对视频回传网络提出高安全传输要求。公安类、政府类的视频监控按照区级、市级云池高安全集中存储，公共安全监控点位多，以公安一类点为例，一般城市有几万路、中大型城市有十万路以上，属于高密集型汇聚回传场景。 由于公共安全监控视频流涉及公众安全隐私属于敏感信息，对传输网络安全等级要求高，需要承载网采用硬管道等技术进行隔离。迫切需要兼具高密度接入能力和硬管道隔离的新技术来保证监控视频回传的高密高安全回传诉求。 视频监控网络规模大，需要快交付易运维的部署方案。随着平安城市等项目的大规模部署，视频监控网络已从“部、省、市”延伸到“区、县、乡、村”，随着视频监控点位不断扩大覆盖、补点减少盲区，对网络交付效率提升和运维便捷性的要求越来越高。视频监控涉及端、网、云的多系统，一旦出现故障，多系统定位定界配合复杂，因此，要求传输网络方案在高安全的基础上做到快速故障定位，提高运维管理的效率。 （二）政务行业 政务外网建设向村镇延伸，局委办接入点密集。自2002年8月中央发布《国家信息化领导小组关于我国电子政务建设指导意见》以来，政务一网通办让群众少跑腿，整合多张政务专网形成统一的新一代电子政务外网。为满足各局委办业务应用要求，电子政务外网以“扁平架构、广覆盖、高可靠、高安全、富能力”思路建设，其中传输网络采用大带宽、硬管道、高安全的OTN技术为主，基本完成省市县级的建设。2022年5月中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于推进以县城为重要载体的城镇化建设的意见》，在国家政策持续推动下，电子政务网的建设正向村镇级延伸。村镇级政务外网横向需要接入镇级行政服务中心、村镇办公区、行政服务中心村 委、医院学校等乡镇级别大量政务单位，通常达到千级以上接入数量。 政务业务云化大集中，数据涉及国计民生要求安全高效传输。随着政务业务云化集中，各委办局业务系统均部署在市级/省级政务云，政务业务往往涉及国计民生，首要解决入云过程中的安全承载问题。此外，业务上云后与在本地私有数据中心部署的体验相当，因此政务业务需要通过高安全低时延的入云专线进行传输，上云主要业务系统包括办公、高清视频会议等，局委办政务专线带宽需要100Mbps~500Mbps，端到端线路时延≤50ms，网络可用率 ≥99.99%，丢包率≤0.1%。 图1地方政务外网OTN架构 来源：中国信息通信研究院 （三）商务楼宇&产业园区 商务楼宇和产业园区内需要提供稳定带宽、稳定时延的网络服务。商务楼宇和产业园区是企业最为聚集的场景，其中金融保险服务类、科技创新类、生物医药类、工业设计类、生产制造类等企业是租赁专线的主力。相关企业正在经历数字化转型升级，出现了办公系统上云、云端软件开发与编译、AI云渲染、芯片云端设计与仿真、视频/游戏云端制作等新的业务模式，要求稳定的大带宽和稳定低时延网络。例如4K视频会议要求30Mbps带宽保障和30ms时延保障。 商务楼宇和产业园区内需要安全可靠的网络服务。云端生产类企业，其入云的内容是企业的核心知识资产，如原代码、芯片设计图、视频或游戏内容等，需要入云专线达到高度安全，防止核心生产业务的数据泄密。此外，云端办公与生产高度依赖于网络的可靠性，一旦网络中断，企业将无法正常运作。 商务楼宇光缆资源紧张，需要提高光纤利用率。由于商务楼宇的建设年限差异大，大部分商务楼宇没有机房，入楼光缆资源紧张，运营商在开通专线业务过程中，迫切希望提升光缆利用率，减少业务开通的光缆消耗，提升光纤利用率。 （四）需求总结 综上分析，视频监控、政务外网、商务楼宇以及产业园区等场景的入云入算总体特征需求如下。 星型汇聚业务结构特征明显。视频监控回传、政务外网、楼宇 园区等场景均为高聚类场景，大量末端接入，呈星型汇聚结构特征，相比于P2P的OTN精品专线，更适合采用基于P2MP的拓扑结构。 专线业务快速开通、易部署。视频监控回传场景存在大量摄像头需要专线接入，专线部署方案的难易度和业务开通快捷度将直接影响项目交付效率，影响客户服务体验。 面向入算业务提供高品质承载。高清视频入云、政务业务云端办理、企业云端生产均需要可承诺的带宽、稳定低时延网络来保障良好体验，同时也需要高可靠的网络保护体系，当出现光纤异常中断等故障时，能够快速恢复业务；核心业务数据安全等级高，要求业务硬隔离，避免数据泄露。 泛在入算业务低成本接入。P2MP点到多点架构优势和广泛覆盖优势，为用户提供无处不在的业务接入能力，打造算力泛在入口，融合OTN高品质网络优势，在满足用户品质入算的前提下，实现低成本P2MP接入，差异化承载的灵活入算能力，保障算力即时可取，不仅满足以视频监控为主的业务场景的低成本接入需求，也开拓了OTN精品专线实现大中小企业专线对算力等新兴业务融通承载的又一新的应用空间。 视频监控、政务外网、商务楼宇以及产业园区等场景对网络提出了高品质、快速开通易部署、低成本泛在接入等诉求，OTNP2MP技术成为可选的泛在入算专线重要解决方案。 三、OTNP2MP专线总体架构 光接入网基于ODN点到多点星型组网架构有利于节省光缆资源，其无源分光器无需配电设施部署快速便捷，已成为运营商覆盖最广的接入网络。光传送网采用时分复用或波分复用的硬管道技术，可提供2Mbps~100Gbps+的全颗粒、高安全、大带宽的专线承载能力，适用于有高品质要求的专线用户，但末端网络覆盖不足。OTNP2MP专线解决方案融合光传送OTN高品质和光接入ODN点到多点星型组网架构优势，实现企业客户的快速接入。OTNP2MP技术在接入侧创新性的引入了基于星型组网的OTN泛在接入技术，其核心是利旧ODN接入光缆作为接入层物理介质，以点到多点方式快速接入用户业务。当前P2MP接入技术具有三种实现方案，且处于不同的发展阶段，如图2所示。 …… 方案一 …… 方案二 单个载波 …… 方案三 合/分波器 图2OTNP2MP组网技术架构 来源：中国信息通信研究院 CPE CPE CPE CPE ODN 网络设备 CPE CPE CPE CPE CPE 1 局端设备 123 2 ODN 网络设备 OTN城域网 3 ODUk/OSU 局端设备 OTN城域网 OSUP2MP ODUk/OSU 局端设备