自適應光網(wǎng)絡方案，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，光網(wǎng)絡設備和管理系統(tǒng)也逐步演進，走向可編程、開放化、SDN化、自動化和智能化。

  實現(xiàn)OTN網(wǎng)絡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)絡開通要綜合考慮業(yè)務邏輯和物理參數(shù)，除了保證業(yè)務路由通達，還要保證光路指標(如OSNR)滿足，盡可能實現(xiàn)大帶寬、遠傳輸、高頻譜利用率以減少中繼和成本;另一方面，網(wǎng)絡運行中環(huán)境變化和光纖器件自然老化會導致線路質(zhì)量逐步劣化，進而影響到業(yè)務質(zhì)量，這要求在網(wǎng)絡維護中要能夠考慮這些因素并進行自動化優(yōu)化調(diào)整。

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

  自適應光網(wǎng)絡簡介

  自適應光網(wǎng)絡具備超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)學習模型，可智能化控制可編程光網(wǎng)絡行為，實現(xiàn)網(wǎng)絡自適應運維。

  軟件定義光器件智能化

  OTN超100G網(wǎng)絡，根據(jù)不同的應用場景(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。中興通訊自適應光網(wǎng)絡具備智能化SDO(軟件定義光器件)功能，實時感知網(wǎng)絡業(yè)務狀態(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，也可對固定速率和固定調(diào)制格式的業(yè)務信號進行細微的優(yōu)化和調(diào)整，從而平衡傳輸距離和頻譜帶寬，達到傳輸帶寬和現(xiàn)網(wǎng)應用需求的最佳匹配。

  當傳輸距離較長/業(yè)務路徑劣化/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)絡適應能力更強，從而減少客戶的網(wǎng)絡設計難度和日常運維難度，降低網(wǎng)絡CAPEX和OPEX。

  光功率自動均衡智能化

  網(wǎng)絡運行過程中，因為環(huán)境、人為和光纖器件自然老化導致的功率參數(shù)變化，會影響到業(yè)務質(zhì)量。中興通訊自適應光網(wǎng)絡具備智能化APO(自動光功率均衡)功能，可實時感知網(wǎng)絡光功率的狀態(tài)和變化趨勢，在網(wǎng)絡部署、業(yè)務調(diào)度、故障恢復、網(wǎng)絡調(diào)整、網(wǎng)絡優(yōu)化、長期運行維護場景下，當光功率參數(shù)劣化，在業(yè)務受損之前通過自適應的智能控制，均衡復用段/通道層功率，獲得較好的OSNR，最大限度減少網(wǎng)絡變化對業(yè)務的影響。

  自適應光網(wǎng)絡架構(gòu)

  中興通訊自適應光網(wǎng)絡，由可編程光網(wǎng)絡基礎設施以及智能化大腦控制層組成(見圖1)。

圖1 自適應光網(wǎng)絡架構(gòu)

  可編程自適應光網(wǎng)絡基礎設施內(nèi)置在OTN設備(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)同完成自適應光網(wǎng)絡的智能化控制。

  自適應光系統(tǒng)功能組件是采集器，感知物理網(wǎng)絡變化，采集物理光參數(shù)上報給管控系統(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，實現(xiàn)網(wǎng)絡自適應調(diào)整。

  自適應管控系統(tǒng)組件具備AI功能，基于大數(shù)據(jù)學習生成自動化網(wǎng)絡模型。日常運維中，管控系統(tǒng)組件接收光系統(tǒng)功能組件上報的光參數(shù)并進行分析，基于用戶特定策略，匹配學習模型、調(diào)用智能化算法來進行網(wǎng)絡控制，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，實現(xiàn)光網(wǎng)絡自適應調(diào)整。

  光網(wǎng)絡自適應場景

  通過光層自適應網(wǎng)絡的“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)務恢復能力，大大提高OTN網(wǎng)絡的智能化水平。

  碼型不變、速率不變

  針對新建光層業(yè)務或者已有光層業(yè)務的光性能優(yōu)化，不變速率、不變頻譜間隔、不變調(diào)制方式的場景。自適應光網(wǎng)絡通過智能算法、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)。當自適應光網(wǎng)絡預測到光層業(yè)務性能劣化趨勢時：

  優(yōu)先不改變業(yè)務路由，光層路徑光功率自動調(diào)整，來補償劣化，快速恢復業(yè)務質(zhì)量。

  當性能劣化太嚴重、自動調(diào)整光功率無法達成目的時，可將當前業(yè)務調(diào)整到其他較好光性能指標的物理路由，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)務或者已有光層業(yè)務的長距路由恢復的場景。自適應光網(wǎng)絡根據(jù)具體網(wǎng)絡的組網(wǎng)路由、光纖情況，通過AI學習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，這樣可以傳輸更遠的距離，減少了電中繼成本和復雜性。

  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，自適應光網(wǎng)絡可根據(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，相當于功耗下降了31%。

  大道至簡。中興通訊基于可編程光網(wǎng)絡，結(jié)合管控智能算法，達成光網(wǎng)絡自適應，在部署開通、網(wǎng)絡調(diào)整、維護保障過程中，智能化選擇和優(yōu)化光網(wǎng)絡參數(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營成本，不斷提升用戶體驗，更好地服務客戶。