上海貝爾開創(chuàng)OTN2.0新時代

龔倩

上海貝爾開創(chuàng)OTN2.0新時代

龔倩

隨著業(yè)務的不斷增長和高速傳送網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的WDM和OTN組網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)越來越力不從心，以OTN2.0光電混合為核心的AON解決方案則打造了一個面向未來、可持續(xù)發(fā)展的高速傳送組網(wǎng)的新生態(tài)。

在過去的20年中,業(yè)務的變化不斷驅(qū)動光傳送網(wǎng)組網(wǎng)形式發(fā)生變革，以視頻業(yè)務為主導的寬帶網(wǎng)絡已經(jīng)從GPON逐步向10GPON系統(tǒng)甚至更高速率演進；LTE、5G移動技術(shù)越來越注重用戶的體驗,為此優(yōu)化網(wǎng)絡性能提升網(wǎng)絡帶寬變得更為重要；網(wǎng)絡的虛擬化、云化帶來更多數(shù)據(jù)中心的部署，大容量的數(shù)據(jù)中心通過廣域網(wǎng)互聯(lián)對傳送網(wǎng)在帶寬、靈活性、安全、可運維等方面都提出了全新的要求。

傳統(tǒng)OTN網(wǎng)絡的瓶頸

傳統(tǒng)的OTN網(wǎng)絡在應對大容量、動態(tài)靈活性、擴展性以及綠色環(huán)保方面的瓶頸日益凸現(xiàn)。

● 依賴電交叉獲取網(wǎng)絡的靈活性，對電矩陣的容量要求越來越高，芯片及背板難以為繼。

● 單純依靠電層實現(xiàn)業(yè)務的處理，無法實現(xiàn)電層和光層資源的整體優(yōu)化。

● 網(wǎng)絡的動態(tài)靈活性受限。

● 大容量、高密度的設備帶來的是功耗居高不下，散熱問題成為造成業(yè)務損傷的嚴重隱患。

傳統(tǒng)的OTN設備從100G單板功耗組成上來看，DSP部分占比最大接近40%，而DSP部分的降耗主要依賴引入新的CMOS工藝完成，但從新一代CMOS的工藝發(fā)展到量產(chǎn)，一般需要2～2.5年左右的時間，這種降耗速度根本無法抵消帶寬增加導致的設備功耗增加，因此通過優(yōu)化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)降低功耗無疑成為一種必然選擇。

為此阿爾卡特朗訊在原有AON(Agile Optical N et wo r k)解決方案的基礎上創(chuàng)新性地提出OTN2.0的概念，在OTN2.0里打破原有的純電處理方式，通過引入光電結(jié)合優(yōu)化網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，可以極大降低對電交叉矩陣的容量需求，大幅降低功耗從而解決散熱問題。同時，還可以真正實現(xiàn)光電層資源聯(lián)合優(yōu)化。結(jié)合AON解決方案中的智能組件，可編程能力實現(xiàn)靈活組網(wǎng)，為光傳送網(wǎng)組網(wǎng)開創(chuàng)了新的發(fā)展空間。

圖1 在最經(jīng)濟的層面進行業(yè)務處理

OTN2.0：在最經(jīng)濟的層面進行業(yè)務交叉

電交叉在對低速業(yè)務進行匯聚以及針對業(yè)務做相關(guān)保護時，的確具有巨大價值，然而隨著網(wǎng)絡中業(yè)務顆粒越來越趨于100G甚至更高速率，仍然在電層面進行業(yè)務處理的做法就值得商榷了。另外網(wǎng)絡中如100G的大顆粒業(yè)務越來越多，傳統(tǒng)的OTN設備為了處理大顆粒業(yè)務通常都是直接采用FOADM直穿的方式進行處理，這導致運維不靈活。同時，面對日益靈活的業(yè)務需求，如果要實現(xiàn)業(yè)務靈活調(diào)度就必須通過在各方向上提前配置備用波道，這無疑增加了網(wǎng)絡的成本。

阿爾卡特朗訊認為OTN2.0可以解決這個問題：不同顆粒的業(yè)務應該在最經(jīng)濟的層面進行交叉處理，如圖1所示。

阿爾卡特朗訊認為，100G以上的大顆粒適合通過光層交叉實現(xiàn)，而10G以下的低速信號就應該在電層處理，這樣既可以減少網(wǎng)絡投資，同時又帶來一個全新的可持續(xù)發(fā)展的網(wǎng)絡架構(gòu)。

在OTN2.0的技術(shù)里，為了實現(xiàn)光層交叉和靈活的業(yè)務調(diào)度，引入了基于CDC（無色/無向/無沖突）ROADM。這種結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)勢就是靈活性，可以實現(xiàn)大顆粒業(yè)務的靈活調(diào)度無需人工運維操作，是構(gòu)建SDN網(wǎng)絡必備的網(wǎng)元基礎結(jié)構(gòu)，如圖2所示，除此之外，還可以解決網(wǎng)絡功耗、散熱等運營商面臨的棘手問題。需要指出的是，在光層交叉會出現(xiàn)波長沖突問題，波長沖突一般存在于兩個層面，一是業(yè)務的上下路側(cè)，二是網(wǎng)絡側(cè)，為此阿爾卡特朗訊也提出了獨特的解決方案。上下端口側(cè)的波長沖突是由于ROADM節(jié)點中上下業(yè)務的BLOCK通常是由1：N的WSS器件+Split搭建的，雖然WSS的N個端口是可以自由調(diào)諧選擇頻點的，但是如果有在同一個WSS的N個端口上開多個同色波長的需求，由于1：N器件連接Split的端口只有1個，這就會成為波長沖突的一個瓶頸。解決該問題的方法就是開發(fā)一種MxN的交換器件，阿爾卡特朗訊目前已經(jīng)完成了這種器件的開發(fā)與小型化工作，可以很好地解決上下端口側(cè)的波長沖突問題。

線路側(cè)的波長沖突通常是由于網(wǎng)絡中啟用了恢復機制，迂回路由與原業(yè)務在某個光復用段上可能發(fā)生頻率沖突，必須進行顏色變換加以解決。除此之外，阿爾卡特朗訊在OTN2.0中也提出了獨特的波長路由算法WRE，通過降低波長碎片等方式來盡可能降低線路側(cè)的波長沖突，如圖2所示。

獨特的線路可編程能力為實現(xiàn)動態(tài)網(wǎng)絡創(chuàng)造條件

在后100G時代，由于帶寬激增及成本的考慮，加速實現(xiàn)網(wǎng)絡的部署、節(jié)約備品備件、實現(xiàn)網(wǎng)絡的平滑演進，將成為運營商部署網(wǎng)絡主要考慮因素。阿爾卡特朗訊也為此提供線路可編程能力。通過在500G的線路卡上軟件可編程選擇不同的線路速率(100G到500G)以及調(diào)制方式(16QAM,8QAM,QPSKandBPSK)，通過這塊板卡可以將最多5個100G客戶信號復用到1個或多個波長，此外可以根據(jù)傳輸距離靈活的選擇速率及調(diào)制格式而無需更換板卡，從而最大程度地節(jié)約投資，加快業(yè)務的部署，保證網(wǎng)絡的平滑演進。

圖2 線路側(cè)獨特的WRE算法避免波長沖突

光層OAM為OTN2.0的應用奠定基礎

阿爾卡特朗訊1830 PSS平臺為了保障OTN2.0的平穩(wěn)過渡，提供了豐富完善的配套手段。其中如何完善光層的OAM的監(jiān)控是保證OTN2.0能否在現(xiàn)網(wǎng)應用的一個重要手段。波長追蹤器光層管理以及集成在線的OTDR功能可以充分滿足業(yè)務保障要求。波長追蹤器光層管理提供波長通道追蹤和監(jiān)控功能，并以較低的操作成本提供預測的業(yè)務保障。

波長追蹤器實現(xiàn)對每個波進行波長標簽和光功率水平進行管理,對網(wǎng)絡光纖連接和故障提供全光層可見性,包括每個NE的多個監(jiān)測點,無論這個波是上下還是簡單直通。此外嵌入的OTDR同時配合波長追蹤器對光纖故障進行及時準確的故障定位，定位精度可以做到“米”級，詳見圖4。

故障隔離

當一個或多個光功率超出了其目標范圍，就會產(chǎn)生告警并提供有效的GUI用于故障定位?？筛鶕?jù)兩個不同角度檢查數(shù)據(jù)：一個是從光通道的角度,使操作者可以對一個波道從進入網(wǎng)絡到離開網(wǎng)絡進行全程的功率追蹤；另一個是從光纖的角度，可以觀測到光纖單點上的所有波道。

圖3 線路可編程500G板卡

光層性能參數(shù)的監(jiān)測

通過波長追蹤器可實現(xiàn)以下性能參數(shù)的在線監(jiān)測。

● 每波長功率的在線監(jiān)測；

● OSNR的在線監(jiān)測；

● CD/PMD的在線監(jiān)測；

● 波長沖突的監(jiān)測。

● 基于板卡、節(jié)點及網(wǎng)絡的自動光功率控制。

光層OAM的提供使得OTN2.0真正具備了網(wǎng)絡大規(guī)模運營的能力。

提供真正的T-SDN

OTN2.0的組網(wǎng)方式以及IP與光層的協(xié)同都需要網(wǎng)絡能夠?qū)Y源進行統(tǒng)一管理及對各層進行統(tǒng)一保護。SDN通過面向用戶的開放接口可以靈活響應客戶層的需求，同時能夠?qū)魉蛯拥馁Y源進行統(tǒng)一規(guī)劃、管理、調(diào)度，確保資源得到有效的利用。1830 PSS平臺通過在數(shù)據(jù)面提供靈活的CDC ROADM以及線路側(cè)可編程的能力，保證了業(yè)務調(diào)度的靈活性；此外結(jié)合在線的網(wǎng)絡規(guī)劃工具實現(xiàn)光層、電層以及IP層的資源協(xié)同，通過光層的OAM在線監(jiān)測，完成網(wǎng)絡規(guī)劃、實施、故障定位、重新優(yōu)化的閉環(huán)過程。這是真正發(fā)揮基于SDN網(wǎng)絡靈活管理特性的前提。

在網(wǎng)絡NFV的大背景下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的跨WAN連接就變得日益普遍，阿爾卡特朗訊的NSP（T-SDN）平臺解決方案具有獨特的互聯(lián)優(yōu)勢，通過可編程的線路側(cè)能力可以很好地滿足數(shù)據(jù)中心靈活可變的帶寬需求，同時獨有的加密、低時延特性保證了數(shù)據(jù)中心內(nèi)容傳輸?shù)目煽啃?。NSP還內(nèi)嵌了先進的、層次化的PCE，可以實現(xiàn)IP和光層/分組層的資源協(xié)同，保證了運營商能夠?qū)崿F(xiàn)資源的有效利用。實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心間的有效互聯(lián)為實現(xiàn)真正的網(wǎng)絡SDN/NFV奠定了堅實的基礎。

圖4 波長追蹤器結(jié)構(gòu)

圖5 NSP（T-SDN）實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心WAN互聯(lián)

總結(jié)

隨著業(yè)務的不斷增長和高速傳送技術(shù)的發(fā)展，以及在網(wǎng)絡SDN/NFV需求日益臨近的形勢下，傳統(tǒng)的WDM和OTN組網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)越來越力不從心，以OTN2.0光電混合為核心的AON解決方案是一個理想的、滿足高速傳送的組網(wǎng)方式，通過CDC的ROADM和電層混合，結(jié)合光層OAM，波長沖突緩解，跨層的網(wǎng)絡協(xié)同優(yōu)化、可編程能力提高，AON解決方案的智能特性打造了一個面向未來、可持續(xù)發(fā)展的高速傳送組網(wǎng)的綠色新生態(tài)。