上海贝尔开创OTN2.0新时代

龚倩

上海贝尔开创OTN2.0新时代

龚倩

随着业务的不断增长和高速传送网络技术的发展，传统的WDM和OTN组网技术已经越来越力不从心，以OTN2.0光电混合为核心的AON解决方案则打造了一个面向未来、可持续发展的高速传送组网的新生态。

在过去的20年中,业务的变化不断驱动光传送网组网形式发生变革，以视频业务为主导的宽带网络已经从GPON逐步向10GPON系统甚至更高速率演进；LTE、5G移动技术越来越注重用户的体验,为此优化网络性能提升网络带宽变得更为重要；网络的虚拟化、云化带来更多数据中心的部署，大容量的数据中心通过广域网互联对传送网在带宽、灵活性、安全、可运维等方面都提出了全新的要求。

传统OTN网络的瓶颈

传统的OTN网络在应对大容量、动态灵活性、扩展性以及绿色环保方面的瓶颈日益凸现。

● 依赖电交叉获取网络的灵活性，对电矩阵的容量要求越来越高，芯片及背板难以为继。

● 单纯依靠电层实现业务的处理，无法实现电层和光层资源的整体优化。

● 网络的动态灵活性受限。

● 大容量、高密度的设备带来的是功耗居高不下，散热问题成为造成业务损伤的严重隐患。

传统的OTN设备从100G单板功耗组成上来看，DSP部分占比最大接近40%，而DSP部分的降耗主要依赖引入新的CMOS工艺完成，但从新一代CMOS的工艺发展到量产，一般需要2～2.5年左右的时间，这种降耗速度根本无法抵消带宽增加导致的设备功耗增加，因此通过优化网络结构降低功耗无疑成为一种必然选择。

为此阿尔卡特朗讯在原有AON(Agile Optical N et wo r k)解决方案的基础上创新性地提出OTN2.0的概念，在OTN2.0里打破原有的纯电处理方式，通过引入光电结合优化网络结构，可以极大降低对电交叉矩阵的容量需求，大幅降低功耗从而解决散热问题。同时，还可以真正实现光电层资源联合优化。结合AON解决方案中的智能组件，可编程能力实现灵活组网，为光传送网组网开创了新的发展空间。

图1 在最经济的层面进行业务处理

OTN2.0：在最经济的层面进行业务交叉

电交叉在对低速业务进行汇聚以及针对业务做相关保护时，的确具有巨大价值，然而随着网络中业务颗粒越来越趋于100G甚至更高速率，仍然在电层面进行业务处理的做法就值得商榷了。另外网络中如100G的大颗粒业务越来越多，传统的OTN设备为了处理大颗粒业务通常都是直接采用FOADM直穿的方式进行处理，这导致运维不灵活。同时，面对日益灵活的业务需求，如果要实现业务灵活调度就必须通过在各方向上提前配置备用波道，这无疑增加了网络的成本。

阿尔卡特朗讯认为OTN2.0可以解决这个问题：不同颗粒的业务应该在最经济的层面进行交叉处理，如图1所示。

阿尔卡特朗讯认为，100G以上的大颗粒适合通过光层交叉实现，而10G以下的低速信号就应该在电层处理，这样既可以减少网络投资，同时又带来一个全新的可持续发展的网络架构。

在OTN2.0的技术里，为了实现光层交叉和灵活的业务调度，引入了基于CDC（无色/无向/无冲突）ROADM。这种结构的最大优势就是灵活性，可以实现大颗粒业务的灵活调度无需人工运维操作，是构建SDN网络必备的网元基础结构，如图2所示，除此之外，还可以解决网络功耗、散热等运营商面临的棘手问题。需要指出的是，在光层交叉会出现波长冲突问题，波长冲突一般存在于两个层面，一是业务的上下路侧，二是网络侧，为此阿尔卡特朗讯也提出了独特的解决方案。上下端口侧的波长冲突是由于ROADM节点中上下业务的BLOCK通常是由1：N的WSS器件+Split搭建的，虽然WSS的N个端口是可以自由调谐选择频点的，但是如果有在同一个WSS的N个端口上开多个同色波长的需求，由于1：N器件连接Split的端口只有1个，这就会成为波长冲突的一个瓶颈。解决该问题的方法就是开发一种MxN的交换器件，阿尔卡特朗讯目前已经完成了这种器件的开发与小型化工作，可以很好地解决上下端口侧的波长冲突问题。

线路侧的波长冲突通常是由于网络中启用了恢复机制，迂回路由与原业务在某个光复用段上可能发生频率冲突，必须进行颜色变换加以解决。除此之外，阿尔卡特朗讯在OTN2.0中也提出了独特的波长路由算法WRE，通过降低波长碎片等方式来尽可能降低线路侧的波长冲突，如图2所示。

独特的线路可编程能力为实现动态网络创造条件

在后100G时代，由于带宽激增及成本的考虑，加速实现网络的部署、节约备品备件、实现网络的平滑演进，将成为运营商部署网络主要考虑因素。阿尔卡特朗讯也为此提供线路可编程能力。通过在500G的线路卡上软件可编程选择不同的线路速率(100G到500G)以及调制方式(16QAM,8QAM,QPSKandBPSK)，通过这块板卡可以将最多5个100G客户信号复用到1个或多个波长，此外可以根据传输距离灵活的选择速率及调制格式而无需更换板卡，从而最大程度地节约投资，加快业务的部署，保证网络的平滑演进。

图2 线路侧独特的WRE算法避免波长冲突

光层OAM为OTN2.0的应用奠定基础

阿尔卡特朗讯1830 PSS平台为了保障OTN2.0的平稳过渡，提供了丰富完善的配套手段。其中如何完善光层的OAM的监控是保证OTN2.0能否在现网应用的一个重要手段。波长追踪器光层管理以及集成在线的OTDR功能可以充分满足业务保障要求。波长追踪器光层管理提供波长通道追踪和监控功能，并以较低的操作成本提供预测的业务保障。

波长追踪器实现对每个波进行波长标签和光功率水平进行管理,对网络光纤连接和故障提供全光层可见性,包括每个NE的多个监测点,无论这个波是上下还是简单直通。此外嵌入的OTDR同时配合波长追踪器对光纤故障进行及时准确的故障定位，定位精度可以做到“米”级，详见图4。

故障隔离

当一个或多个光功率超出了其目标范围，就会产生告警并提供有效的GUI用于故障定位。可根据两个不同角度检查数据：一个是从光通道的角度,使操作者可以对一个波道从进入网络到离开网络进行全程的功率追踪；另一个是从光纤的角度，可以观测到光纤单点上的所有波道。

图3 线路可编程500G板卡

光层性能参数的监测

通过波长追踪器可实现以下性能参数的在线监测。

● 每波长功率的在线监测；

● OSNR的在线监测；

● CD/PMD的在线监测；

● 波长冲突的监测。

● 基于板卡、节点及网络的自动光功率控制。

光层OAM的提供使得OTN2.0真正具备了网络大规模运营的能力。

提供真正的T-SDN

OTN2.0的组网方式以及IP与光层的协同都需要网络能够对资源进行统一管理及对各层进行统一保护。SDN通过面向用户的开放接口可以灵活响应客户层的需求，同时能够对传送层的资源进行统一规划、管理、调度，确保资源得到有效的利用。1830 PSS平台通过在数据面提供灵活的CDC ROADM以及线路侧可编程的能力，保证了业务调度的灵活性；此外结合在线的网络规划工具实现光层、电层以及IP层的资源协同，通过光层的OAM在线监测，完成网络规划、实施、故障定位、重新优化的闭环过程。这是真正发挥基于SDN网络灵活管理特性的前提。

在网络NFV的大背景下，实现数据中心的跨WAN连接就变得日益普遍，阿尔卡特朗讯的NSP（T-SDN）平台解决方案具有独特的互联优势，通过可编程的线路侧能力可以很好地满足数据中心灵活可变的带宽需求，同时独有的加密、低时延特性保证了数据中心内容传输的可靠性。NSP还内嵌了先进的、层次化的PCE，可以实现IP和光层/分组层的资源协同，保证了运营商能够实现资源的有效利用。实现数据中心间的有效互联为实现真正的网络SDN/NFV奠定了坚实的基础。

图4 波长追踪器结构

图5 NSP（T-SDN）实现数据中心WAN互联

总结

随着业务的不断增长和高速传送技术的发展，以及在网络SDN/NFV需求日益临近的形势下，传统的WDM和OTN组网技术已经越来越力不从心，以OTN2.0光电混合为核心的AON解决方案是一个理想的、满足高速传送的组网方式，通过CDC的ROADM和电层混合，结合光层OAM，波长冲突缓解，跨层的网络协同优化、可编程能力提高，AON解决方案的智能特性打造了一个面向未来、可持续发展的高速传送组网的绿色新生态。