1 引言
随着全球数字经济加速发展，政府、金融、电力等领域对高品质传输专线的需求不断增加，带动光传送网（OTN）持续向城域边缘下沉和行业末端节点规模部署。鉴于传统OTN技术带宽管道颗粒度偏大（最小带宽容器粒度为1.25Gb/s量级的ODU0），在承载GE以下速率业务时存在带宽利用率低、调度灵活性差等问题，同时同步数字体系（SDH）技术也已步入更新换代期，亟须业界提供一种带宽粒度更小、更灵活的新技术来满足高品质专线等业务承载需求。细粒度光传送网（fgOTN）技术按需而生，其延续传统SDH技术所具备的小颗粒、硬隔离、高可靠和确定性时延等特点，同步支持原有OTN技术的大带宽扩展能力，成为当前OTN技术重要发展方向之一和业界关注的热点。
2 小颗粒技术标准先行，引领OTN创新发展
针对小颗粒业务高品质承载需求和传统OTN技术存在的不足等，我国产业界近年来持续推动OTN小颗粒技术体系研究及标准研制工作，力求按需推出低成本、低时延、低功耗的小颗粒业务承载方案，进一步降低设备复杂度和简化网络运维。截止到目前，fgOTN 技术方案已基本成形，并已完成国际标准和国内标准的初步研制，未来将进一步加速引领OTN技术产业创新发展。
fgOTN作为OTN的重要演进方向之一，其国际标准化工作主要由国际电信联盟电信标准化部门第15研究组（ITU-T SG15）负责。我国从2018年左右率先开始推动OTN小颗粒的国际标准化工作，国内运营商、设备商和科研机构等单位专家积极贡献，围绕应用需求、帧结构、映射适配等关键技术方案等提交了大量文稿并进行了深入讨论，加速引导OTN小颗粒标准研究和技术发展。2023年4月，ITU-T SG15全会同意对最初确定的小颗粒标准研究范围进行更新，并正式立项G.fgOTN，明确E1/VC-n等恒定比特速率业务（CBR业务）使用fgOTN承载，并在2023年年底的全会上正式通过了第一批fgOTN核心标准，包括细粒度OTN总体（G.709.20）、光传送网接口修正3（G.709 Amd3）、光传送网架构（G.872 Annex A）等，以及在2024年7月全会上通过了线性保护标准G.808.4等，同时在G.709、G.709.20、G.798（设备功能块特性）、G.874(管控需求及功能)、G.875(管控信息模型)等标准中针对fgOTN应用需求进一步推进优化或完善工作。
在国内行业标准方面，OTN技术相关标准的制修订工作由中国通信标准会协会（CCSA）的传送网与接入网技术委员会（TC6） WG1主要负责。CCSA目前除已完成《光业务单元（OSU）技术要求》、《基于光业务单元(OSU)的光传送网(OTN)设备技术要求》、《基于光业务单元(OSU)的光传送网(OTN)设备测试方法》等光业务单元（OSU）的行业标准体系制定之外（OSU是OTN小颗粒标准的另外一种制式），CCSA和ITU-T亦在同步推动构建fgOTN标准体系。2023年CCSA正式启动研制的《细粒度光传送网（fgOTN）技术要求》、《基于光业务单元（OSU）和细粒度OTN（fgOTN）的光传送网（OTN）管控技术要求》，目前正在或已完成报批稿公示。另外，2024年CCSA新增立项《细粒度光传送网（fgOTN）设备技术要求》、《细粒度光传送网（fgOTN）设备测试方法》等，fgOTN的行业标准体系正在不断加速完善。
3 fgOTN技术特征明显，助力高品质业务发展
在传统OTN技术架构的基础上，fgOTN重点扩展了小颗粒业务的承载能力。在定义面向小颗粒业务的细粒度灵活光数据单元（fgODUflex）容器的基础上，进一步规范了业务适配、开销管理监控、交叉调度、映射复用、无损带宽调整、子网连接保护等完整的层网络功能， fgOTN关键技术特征明显，有望助力小颗粒高品质业务演进发展。
（1）支持面向小颗粒业务的灵活容器
基于4行×3824字节列帧结构设计和10.4Mbps时隙粒度的灵活容器是fgOTN的技术核心之一。首先，fgOTN帧结构延续OTN基础帧结构并支持丰富的字节开销。fgOTN继承了ODUk大部分开销，包括通道监视（PM）、串联连接监视（TCM）、路径踪迹标识（TTI）、映射调整开销、分组业务映射定帧开销、净荷类型（PT）等，同时保留了传统OTN丰富的操作维护管理（OAM）优势。其次，fgOTN低速业务适配能力强，兼具较高传输效率。fgOTN采用最小为10.4Mbps的灵活时隙，OPU服务层划分固定的细粒度支路时隙，如每个OPU0划分为119个10.4Mbps支路时隙，单个ODU0理论可支持119条硬管道业务连接数，能够提供10Mbps到1Gbps量级业务的灵活高效承载。第三，fgOTN具备良好的低时延特性。基于fgODUflex灵活容器的端到端统一调度，不仅支持时隙硬隔离功能使多业务承载更安全，同时也保证了更低的时延和时延抖动。另外，相较于传统小颗粒业务承载多至6级的映射复用路径，EofgOTN简化到只需3级映射路径（如：客户业务-fgODUflex-ODU2-OTU2），进一步降低了设备业务转接时延。
（2）优化的业务映射与复用方案
fgOTN在业务映射、复用、恒定比特速率业务（CBR）时钟机制等方面在继承ODUk原有技术体系的基础上进行了优化改进。在映射方面，分组业务采用空闲映射规程（IMP）映射，业务数据流采用64B/66B编码，保持了编码的低延迟和低处理复杂度。CBR业务统一采用通用映射规程（GMP）映射，并支持E1/VC/STM-N等多种业务类型。在复用方面，fgOTN统一采用16字节固定映射粒度，简化了fgODUflex到服务层OPU异步映射，进一步支持低时延、低缓存资源、低映射开销等。在恒定比特速率业务（CBR）时钟机制方面，为了使fgODUflex承载的CBR客户侧的再生时钟满足CBR业务抖动和漂移需求，利用fgODUflex开销提供了一个对相邻fgODUflex处理节点之间的相对时钟偏移进行累加的方案。
（3）简化的无损带宽调整机制
针对传统OTN无损带宽调整方案协议复杂、调整时间偏长等问题，面向fgOTN应用场景，业界推动开发了一种简化的无损带宽调整机制，也即简化了链路连接调整握手协议，从源到宿端到端握手确定时隙，通过带宽调整开销快速实现速率调整，调整时间降至数百ms量级。另外，带宽无损调整也支持无统一网管的应用场景，调整由源节点发起，调整过程可不需要网管参与，通过端到端确认机制保障了调整的可靠性。
（4）支持业务感知的管控功能
面向小颗粒业务灵活承载需求，fgOTN通过集中管控架构，实现多域OTN网络中的fgOTN资源拓扑收集、路径计算、连接控制、保护恢复、告警性能等功能。特别地，面向入云/入算专线、政企用户等，可通过集中式管控+分布式协议增强业务感知能力，灵活动态配置网络资源，即业务感知收集客户侧连接的物理地址，形成业务映射转发表并下发设备，设备识别客户业务报文头L2+L3信息，基于业务映射转发表对业务进行转发，进一步增强业务配置的灵活性等。
4 产业各方积极推动，有望逐步进入应用推广期
随着fgOTN技术和标准的不断完善，我国电信运营商与电力、交通等行业单位正在积极推动相应设备研发和应用试点验证，加速推动fgOTN产业发展成熟。
在设备研制方面，华为、中兴、烽火等国内主要设备厂商均已推出fgOTN产品，其他厂商也在积极跟进研制相关产品，预计在2025年陆续推出，同时奥普维尔等国内仪表厂商也在开发fgOTN相关测试仪表。在试验验证方面，中国移动已率先在2023年到2024年期间进行了多轮fgOTN测试验证，预计在2025年将开启首轮集采。在行业网方面，2024年国家电网山西、辽宁、山东、江西、新疆、江苏等多个省公司开展了fgOTN隔离性、时延、抖动等特性验证，持续探索在电力通信应用的可行性及适用场景。
从fgOTN商用部署情况方面来看，在应用需求、技术标准、产业化能力及测试验证等多维驱动和业界聚力推动下，后续有望进入应用推广期，并将依据场景需求选择差异化部署方案。对于现网升级改造场景，fgOTN设备兼容性允许在混合组网场景下对接存量SDH设备，逐步改造升级现网网络，既可最大限度保护现有投资，也支持现有网络的平滑演进；对于部分节点设备资源紧张，部分老旧SDH设备面临退网的场景，可通过fgOTN网络与SDH核心/汇聚设备的对接，利用现有SDH网络存量资源，快速形成OTN网络的广泛业务接入能力，并逐步实现SDH设备退网迁转需求。对于新建网络场景，由于承载业务以新增为主，则可考虑直接采用OTN+fgOTN技术，端到端OTN网络管理运维相对简单，有利于降低建网成本，并减少维护工作量和复杂度。另外，在具体的设备实现上fgOTN也存在多种方案，如对于新建网络或新建站点场景，可在设备上直接部署fgOTN线路板卡支持小颗粒业务承载，上下业务的站点按需部署支路板卡。对于存量网络，如果业务量大且对时延要求高，也可以在现有站点扩容线路板卡以支持fgOTN功能；或者为利旧线路板卡，在现有设备上部署fgODUflex桥接板以支持fgOTN功能，按需部署支路板卡，在降低fgOTN部署成本和复杂度的基础上实现快速部署。
5 总结与展望
随着算力和AI等新型应用发展驱动，千行百业数字化转型进一步加速，面向政府、金融、电力等领域的小粒度硬管道传输专线需求持续旺盛。面对传统OTN技术带宽粒度偏大、SDH技术已进入更新换代期等问题和小颗粒品质业务承载迫切需求，fgOTN应运而生并成为OTN发展的关键热点技术之一，同步提供了面向小颗粒业务的时隙硬隔离、高可靠性、确定性低时延和高效率端到端承载等特性。目前fgOTN国际与国内技术标准制定已基本成形，并在增强灵活带宽调整、智能管控协议、多域保护互通等方面加紧推动完善，相应设备及测试仪表研制、应用试点验证等工作有序开展，后续有望逐步进入应用推广阶段。预计未来几年，在我国业界聚力协同推动下，fgOTN技术将逐步完善并启动规模应用，灵活承载多粒度高品质业务，有力支撑算力+AI时代我国数字经济加快发展。
文/中国信息通信研究院 技术与标准研究所 张海懿 赵文玉 汤瑞 徐云斌
