自適應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)方案，打造簡單高效、靈活開放的OTN傳送網(wǎng)

  ICC訊 5G移動互聯(lián)網(wǎng)時代，對光傳送網(wǎng)承載能力提出了更高的要求：更大帶寬、更長距離、更靈活的業(yè)務(wù)類型、更高質(zhì)量的低時延、更多顆粒度的靈活調(diào)度等。與之對應(yīng)，光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和管理系統(tǒng)也逐步演進(jìn)，走向可編程、開放化、SDN化、自動化和智能化。

  實(shí)現(xiàn)OTN網(wǎng)絡(luò)自動化智能化必須要考慮傳輸光層的物理限制。這體現(xiàn)在：一方面，網(wǎng)絡(luò)開通要綜合考慮業(yè)務(wù)邏輯和物理參數(shù)，除了保證業(yè)務(wù)路由通達(dá)，還要保證光路指標(biāo)(如OSNR)滿足，盡可能實(shí)現(xiàn)大帶寬、遠(yuǎn)傳輸、高頻譜利用率以減少中繼和成本;另一方面，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中環(huán)境變化和光纖器件自然老化會導(dǎo)致線路質(zhì)量逐步劣化，進(jìn)而影響到業(yè)務(wù)質(zhì)量，這要求在網(wǎng)絡(luò)維護(hù)中要能夠考慮這些因素并進(jìn)行自動化優(yōu)化調(diào)整。

  光層物理限制是實(shí)現(xiàn)OTN網(wǎng)絡(luò)自動化智能化的難點(diǎn)之一。中興通訊深入理解和研究光傳輸層限制，推出了OTN自適應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)方案。

  自適應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)簡介

  自適應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)具備超100G碼型速率自動調(diào)整(SDO)、光功率自動調(diào)整(APO)、光損傷補(bǔ)償、靈活柵格(Flexgrid)調(diào)整、分片整形(WSS)等能力;并具備AI能力，基于大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)模型，可智能化控制可編程光網(wǎng)絡(luò)行為，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)運(yùn)維。

  軟件定義光器件智能化

  OTN超100G網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)不同的應(yīng)用場景(帶寬、距離、傳輸質(zhì)量)要求，可以選擇不同的調(diào)制方式和碼型。中興通訊自適應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)具備智能化SDO(軟件定義光器件)功能，實(shí)時感知網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)狀態(tài)和傳輸質(zhì)量，智能化算法自動選擇合適的速率、調(diào)制碼型，實(shí)現(xiàn)100Gbps~800Gbps速率靈活可調(diào)、調(diào)制格式(PM-QPSK/PM-8/16/64/256QAM等)靈活可設(shè)，也可對固定速率和固定調(diào)制格式的業(yè)務(wù)信號進(jìn)行細(xì)微的優(yōu)化和調(diào)整，從而平衡傳輸距離和頻譜帶寬，達(dá)到傳輸帶寬和現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用需求的最佳匹配。

  當(dāng)傳輸距離較長/業(yè)務(wù)路徑劣化/客戶側(cè)流量變化，可及時根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)情況做出最佳的調(diào)整：改變速率、調(diào)制格式，或者適當(dāng)整形，提升傳輸能力。客戶投資一塊板卡即可得到多種解決方案，網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力更強(qiáng)，從而減少客戶的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)難度和日常運(yùn)維難度，降低網(wǎng)絡(luò)CAPEX和OPEX。

  光功率自動均衡智能化

  網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中，因?yàn)榄h(huán)境、人為和光纖器件自然老化導(dǎo)致的功率參數(shù)變化，會影響到業(yè)務(wù)質(zhì)量。中興通訊自適應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)具備智能化APO(自動光功率均衡)功能，可實(shí)時感知網(wǎng)絡(luò)光功率的狀態(tài)和變化趨勢，在網(wǎng)絡(luò)部署、業(yè)務(wù)調(diào)度、故障恢復(fù)、網(wǎng)絡(luò)調(diào)整、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、長期運(yùn)行維護(hù)場景下，當(dāng)光功率參數(shù)劣化，在業(yè)務(wù)受損之前通過自適應(yīng)的智能控制，均衡復(fù)用段/通道層功率，獲得較好的OSNR，最大限度減少網(wǎng)絡(luò)變化對業(yè)務(wù)的影響。

  自適應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

  中興通訊自適應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)，由可編程光網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施以及智能化大腦控制層組成(見圖1)。

圖1 自適應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

  可編程自適應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)置在OTN設(shè)備(ZXONE 19700/9700、ZXMP M721)中;智能化大腦控制層內(nèi)置在管控系統(tǒng)ZENIC ONE中，兩者之間通過NETCONF接口通信，協(xié)同完成自適應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)的智能化控制。

  自適應(yīng)光系統(tǒng)功能組件是采集器，感知物理網(wǎng)絡(luò)變化，采集物理光參數(shù)上報(bào)給管控系統(tǒng)，供管控系統(tǒng)作分析和決策;同時光系統(tǒng)功能組件也是自動化執(zhí)行器，接受來自管控系統(tǒng)的控制指令，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)調(diào)整。

  自適應(yīng)管控系統(tǒng)組件具備AI功能，基于大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)生成自動化網(wǎng)絡(luò)模型。日常運(yùn)維中，管控系統(tǒng)組件接收光系統(tǒng)功能組件上報(bào)的光參數(shù)并進(jìn)行分析，基于用戶特定策略，匹配學(xué)習(xí)模型、調(diào)用智能化算法來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制，包括路由調(diào)度、功率調(diào)整、調(diào)制方式調(diào)整、速率變更等，實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)調(diào)整。

  光網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)場景

  通過光層自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的“自動優(yōu)化”“按需調(diào)制”，可以顯著提高光系統(tǒng)頻譜利用效率，獲得較好的系統(tǒng)性能，提供更多更靈活的可用路徑資源集合，最大化承載能力和業(yè)務(wù)恢復(fù)能力，大大提高OTN網(wǎng)絡(luò)的智能化水平。

  碼型不變、速率不變

  針對新建光層業(yè)務(wù)或者已有光層業(yè)務(wù)的光性能優(yōu)化，不變速率、不變頻譜間隔、不變調(diào)制方式的場景。自適應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)通過智能算法、自動調(diào)整光功率，來獲得更好的OSNR性能以及穿通WSS級數(shù)。當(dāng)自適應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)預(yù)測到光層業(yè)務(wù)性能劣化趨勢時：

  優(yōu)先不改變業(yè)務(wù)路由，光層路徑光功率自動調(diào)整，來補(bǔ)償劣化，快速恢復(fù)業(yè)務(wù)質(zhì)量。

  當(dāng)性能劣化太嚴(yán)重、自動調(diào)整光功率無法達(dá)成目的時，可將當(dāng)前業(yè)務(wù)調(diào)整到其他較好光性能指標(biāo)的物理路由，并執(zhí)行自動光功率優(yōu)化。

  碼型可變、速率不變

  針對新建光層業(yè)務(wù)或者已有光層業(yè)務(wù)的長距路由恢復(fù)的場景。自適應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)根據(jù)具體網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)路由、光纖情況，通過AI學(xué)習(xí)模型和智能算法選擇策略，改變調(diào)制格式或者采用混合調(diào)制來實(shí)現(xiàn)更好的傳輸距離和性能。

  比如將原有的2×200G/16-QAM調(diào)整為 2×200G/8-QAM，這樣可以傳輸更遠(yuǎn)的距離，減少了電中繼成本和復(fù)雜性。

  碼型可變、速率可變

  適用于OTN承載DCI互聯(lián)等碼型可變、速率可變場景。針對數(shù)據(jù)中心間周期性的流量變化，自適應(yīng)光網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)流量的變化趨勢，智能動態(tài)調(diào)整承載速率和碼型，以獲取較高頻譜效率，降低能耗。

  速率從低向高調(diào)整，功耗等指標(biāo)有所上升，適用于短時帶寬增大要求;速率從高向低調(diào)整，適用于業(yè)務(wù)量不大的情況，通過降低光層線路側(cè)速率，獲得更低的功耗性能。比如，按照400G/16QAM→100G/QPSK場景，線路側(cè)速率由400Gbps降低到100Gbps，其單載波功耗可以從80W下降到55W，相當(dāng)于功耗下降了31%。

  大道至簡。中興通訊基于可編程光網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合管控智能算法，達(dá)成光網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)，在部署開通、網(wǎng)絡(luò)調(diào)整、維護(hù)保障過程中，智能化選擇和優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，逐步替代人工操作，為客戶打造簡單高效、靈活開放的OTN傳送網(wǎng)，幫助客戶不斷降低運(yùn)營成本，不斷提升用戶體驗(yàn)，更好地服務(wù)客戶。