SPN小颗粒技术突破，为5G垂直行业应用提供精准承载

SPN小颗粒技术突破，为5G垂直行业应用提供精准承载

随着移动网络技术的不断发展，传输网络技术也在不断创新和演进。本文将详细介绍OTN、PTN和SPN三种传输网络技术的原理、特点和应用场景，帮助读者全面了解这些技术在现代通信网络中的重要作用。

OTN：光传输网络

OTN（Optical Transport Network）即光传输网络，具有高速传输的特点，可以满足大容量网络的带宽需求，为宽带接入网和光纤网的改造提供有力支撑。目前，OTN传输技术已经比较成熟，广泛应用于各大运营商的干线传输网络建设，推动了相关业务的发展。

在省级干线网络中，可以应用400G-OTN传输技术。由于400G-OTN中引入了高阶调制技术，调制方式可以变得更加多样化，以满足不同应用场景的需求。例如：

• 在城域承载的应用场景中，可以采用单载波16QAM进行调制
• 在骨干承载的应用场景中，可以采用双载波16QAM或双载波QPSK进行调制

双载波16QAM的频谱效率可以达到5.33bit/s/Hz，技术实现难度相对较低，因此推荐使用这种调制方法。在省级干线网中应用400G-OTN传输技术时，可以根据不同的应用场景构建相应的网络模型。例如：

• 在业务量较小的场景下，可以根据透传信令指示的方向要求部署400G光电层设备，合理配置分支侧端口，满足业务调度需要
• 在中等流量的场景下，可以结合传输距离，在流量相对集中的骨干节点部署400G通道，根据透传需要配置电层集群的交叉功能和中转，有效解决本地流量突然增加造成的网络资源浪费问题
• 对于流量大、粒度复杂的应用场景，可以根据电路的传输距离来划分网络架构。然后根据透传中转的需要，在骨干层部署400G通道，并在各个关键节点配置电路层的集群交叉功能，保证远距离的上行业务传输层可以有效迁移

OTN传输技术主要用于移动网络建设初期的骨干传输网络建设，但随着移动网络技术的发展，越来越多的用户对4G、5G、家庭宽带、互联网电视等业务表现出强烈的需求。因此，从目前的情况来看，OTN传输网络正在逐步下沉到移动城域传输网络的建设中，用于满足传输网络大宽带、大容量的业务需求，不断提高光纤芯的利用率。

移动网络容量根据移动网络业务的需求确定，城域网OTN网络的单波速率可以是10G、40G或100G。当现有城域网专线业务增加时，可将单波40G或100G-OTN系统建设到核心汇聚层，对应的通道数为40波或80波。OTN网络站可采用光复用终端站（OTM站），用于搭建光电混合子架，可承载多速率业务，具有波分侧光接口调度功能，用于上传或登录所承载的服务。还可以采用光分插复用站（OADM站），用于实现不同信号之间的交叉传输，设置在业务需求大的站。

在OTN传输技术的应用中，可以根据城域网的流量需求，构建核心层、汇聚层、接入层三层网络架构，并结合点对点组网采用传输端到端服务以及以链式组网的形式，将网络中的各个节点串联起来，支持线性保护，主要应用于光传输网络的接入层，还可以采用环形网络的形式，建立双向自愈环形结构，应用于光传输网络的汇聚层；采用网状网络，使节点设备支持四个或更多光的方向，主要应用于光传输网络的核心层，以减少对光缆的需求，提高线路的利用率。

PTN：分组传输网络

PTN（Packet Transport Network）是一种光传送网络架构和技术，它在IP业务和底层光传输媒质之间设置了一个层面，针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计。PTN以分组业务为核心并支持多业务提供，具有更低的总体使用成本（TCO），同时秉承光传输的传统优势，包括高可用性和可靠性、高效的带宽管理机制和流量工程、便捷的OAM和网管、可扩展性以及较高的安全性等。

从网元的功能结构来看，PTN网元由传送平面、管理平面和控制平面共同构成。PTN是基于分组交换、面向连接的多业务统一传送技术，不仅能较好地承载以太网业务，而且兼顾了传统的TDM和ATM业务，满足高可靠、可灵活扩展、严格QoS和完善的OAM等基本属性。

SPN：切片分组网络

什么是SPN小颗粒技术？

SPN（Slicing Packet Network）小颗粒技术（FGU，Fine Granularity Unit）继承了SPN高效以太网内核，将细粒度切片融入SPN整体架构，提供了低成本、精细化、硬隔离的小颗粒承载管道。FGU将硬切片的颗粒度从5Gbps细化为10Mbps，以满足5G+垂直行业应用和专线业务等场景下小带宽、高隔离性、高安全性等差异化业务承载需求。SPN承载网络的小颗粒切片能力将助力5G+垂直行业及政企专线应用部署的关键力量。

为什么需要SPN小颗粒技术？

当前，5G建设正在如火如荼地进行，垂直行业应用成为5G产业链关注的焦点，例如电力、交通、政府、银行等。运营商面向垂直行业在作为基础设施的公共物理网络之上创建的多个相互隔离的虚拟网络，提供不同程度的隔离能力，相互独立运行，可独立生命周期管理。SPN硬隔离切片技术较好的实现了不同行业不同业务的安全承载。

随着5G+垂直行业应用逐步从单一场景向系统化复杂场景发展以及算力网络的兴起，行业用户需求的差异性和应用场景的复杂性，“海量数据”和“高效算力”带来了大量确定性时延、高安全性的1Gbps及以下带宽业务的承载需求。此外，大量的政务专线、金融专线、大企业专线业务承载也对SPN的切片隔离度和颗粒度提出了不同要求。

2021中国光网络研讨会发布的SPN小颗粒技术白皮书中调研结果显示，5G+垂直行业（含算力业务）及政企专线最小带宽需求可达2Mbps；10Mbps以内带宽的业务占比较大。当前切片技术粒度均为Gbit/s级别，在千行百业中小带宽需求，一方面网络承载效率低，另一方面对整体网络带宽要求更高。因此，与业务带宽匹配的小颗粒切片成为SPN技术发展的方向。

SPN小颗粒技术的优势

SPN小颗粒技术保持SPN技术架构不变，只在切片分组层（SPL）、切片通道层（SCL）、切片传送层（STL）进行了部分增强，如下图所示。

支持小颗粒技术的SPN架构

• 切片分组层（SPL）：新增CBR（constant bitrate，固定比特率）业务类型。SPL层提供基于E1、STM-1等细粒度CBR业务映射，实现业务从设备入口到出口的全流程时隙交换，确保业务硬隔离效果。
• 切片通道层（SCL）：新增FGU（fine granularity unit，小颗粒单元）层，为业务提供10Mbps粒度硬切片。FGU层是独立子层，与服务层解耦，可按需灵活选择承载于MTN通道层、MTN段层和以太网物理层。
• 切片传送层（STL）：除支持SPN已经定义的50GE、100GE、200GE、400GE等高速以太网物理层接口外，针对行业应用场景新增10GE端口。物理层中的以太网物理编码子层（Physical Coding Sublayer，PCS）采用符合以太网底层协议栈要求的64/66B编码块，保障FGU与以太网物理层底层协议栈无缝兼容。

FGU继承SPN硬切片不感知、不识别业务报文数据的特点，不对用户报文数据做任何改动，支持分组报文在小颗粒硬切片透传，从而实现对分组技术的兼容。SPN小颗粒技术尽可能重用现有技术，简化处理机制，且覆盖CPE、HUB、接入、汇聚、核心等多种设备类型，满足现网端到端FGU部署。

华为SPN设备通过软件升级和新插入小颗粒处理板的方式，使得现网设备平滑支持小颗粒功能。华为新开发的小型化SPN设备型态直接支持小颗粒切片，SDN管控和标准化南向接口，无缝对接SPN承载网全系列设备。

同时，SPN兆级小颗粒切片技术完善了FGU OAM功能和切片时隙、带宽调整机制，形成了以下几大技术优势：

• 高安全：小颗粒通道通过独享确定的时隙保证严格TDM特性，通道任一节点的出端口和入端口时隙通过管控层提前分配并固定。实现硬隔离，确保业务和算力数据安全。
• 高可靠性：FGU OAM与原SPN/MTN通道oam兼容共存，为每条小颗粒通道提供端到端OAM监测能力，插入/提取OAM客户无感知。小颗粒通道1+1保护功能，在整机掉电、链路故障等场景下倒换性能均达到电信级要求。
• 确定性时延：端到端无阻塞时隙交换，实现纳秒级业务抖动，确保稳定的业务传输时延。
• 切片带宽调整无损：完善的时隙和带宽调整机制，确保小颗粒切片的时隙和带宽在减小或增大的情况下原有业务 “零丢包”