NTT等六机构成功实验弹性光汇聚网未来网络将更加灵活

特约撰稿人|宋向东

随着FTTH服务的普及，光纤接入网除了要承载传统的FTTH服务、高清视频等传输业务以及移动业务外，还要承载物联网等各种服务。同时，用户对网络安全性、灵活性、智能化、业务流量平衡等诸多方面也都有了更高的要求。在此情况下，弹性光汇聚网络应运而生。

日前，NTT等6家公司宣布成功进行了弹性光汇聚网络(EλAN)的实验，并成功进行了网络自主恢复实验。

实验由NTT、日立、OKI、庆应大学、KDDI研究所和古河电工等6家机构共同进行，各机构承担的研发课题及成果详见后面分项说明。

EλAN就是在使用自适应OFDM调制技术的同时，在城域网局所与用户之间的用户接入网中接入波长选择开关，用来传输光信号的网络。此次由6个机构组织的实验对EλAN的实用性和可靠性进行了验证。预计该技术可以适应各种服务，目标是2030年前实现普遍应用。

OFDM正交频分复用技术把信道分成若干个正交子信道(副载波)，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。在EλAN中，通过使用能够实现优异光频谱效率数字相干光的OFDM传输方案，并利用自适应调制技术，可以进行大规模、多业务收容，并可实现通信速度自由伸缩（弹性）和进行光频带分配。此外，这是世界上首次完成在数字相干自适应调制OFDM传输的方式上，通过OLT的内部动态带宽分配算法，在不依赖从城域网局所到用户家中ONU的距离情况下，通过波长选择开关，实现了可对任何用户公平分配传输速度。

NTT开发出OLT动态带宽分配算法

目前用户光纤接入网中，PON是主要方式，它采用的标准主要有B-PON（宽带PON）、GE-PON（千兆位以太网PON）、G-PON（吉比特PON）等。现在最常用的是后两种。

PON下行通信信号从OLT向其所属全部的ONU以广播方式发送带有地址的帧，但每个ONU通过用户网络接口仅能接收属于自身的帧，并丢弃其余的帧。另一方面，在上行通信信号中，在光传输线路上，为了避免各用户帧之间发生冲突，OLT对各ONU发送定时信号进行控制，ONU根据来自OLT发送的许可才能发送自己的帧。通过这种机制，PON实现了一对多的连接。此外，为了有效使用上行链路带宽，在OLT中搭载了称为DBA（动态带宽分配）的机能，OLT计算出每个ONU所需要的带宽，进行动态分配。但目前PON缺点也很明显，即对用户通信速度不能自如伸缩和进行光频带分配，抗灾害能力差，更不能自主恢复中断的链路。

而NTT等公司在用户光纤网中推出了弹性光汇聚网络。目前，用户光通信网络中，因为收容的ONU与局所的距离有所不同，靠近城域网局所的ONU会得到高的通信速度。为了能公平对待ONU，OLT具有动态带宽分配功能就很有必要。为了提高效率，既可以考虑信息量需求，又可以通过动态分配副载波的数量(达到动态分配带宽)，NTT研发出了新的算法，让所有ONU都可以得到公平分配通信速度。同时，利用本算法还大大提高了OLT连接ONU的数量，单一OLT可连接512个ONU。NTT开发的OLT动态带宽分配算法是在数字相干自适应调制OFDM传输方式上实现的，与传统方式有很大不同，详见图2。

日立开发出自适应调制解调OFDM系统的控制技术

日立公司在OLT的原型机上，在OLT插板上开发的逻辑电路附有通信控制技术软件，并通过插板上的控制信号接口、上行信号接口和下行信号接口对外实施控制。这种逻辑电路与各种接口是它的核心，能自动发现与自适应调制解调OFDM传输方法相对应的ONU，而且对ONU可自动设定各种光信号参数，并开发出与其相匹配的ONU通信控制协议。当发生灾害时，光传输路径被断开，常规的通信恢复是困难的，而在本方案中，通过光传输路径的光信号参数设定，在OLT控制下，ONU通信控制协议能够自主将通信恢复。

OKI开发出自适应调制/解调(OFDM)传输方式的光收发端机

O K I开发的光端机主要有两部分——光调制解调器基板和数字信号处理基板。光调制解调器基板通过信号处理电路高速切换，把光信号参数进行动态变更，而数字信号处理基板根据传输路径条件选择最佳的光信号参数，从而得出一种自适应调制解调算法。结合这些技术，可以构建一个高效的网络，它可以使用比以前更少的光频谱资源进行大容量通信。

图1 NTT开发的OLT动态带宽分配算法

庆应科学技术学院开发出OLT间的动态带宽分配算法

庆应科学技术学院开发的OLT间的动态带宽分配算法流程是当资源控制器收到业务量信息、设备状态信息后，对OLT进行逻辑(电路)配置/带宽分配，OLT间按动态带宽分配算法进行运行。当发生灾害时，例如OLT＃2中的＃4逻辑电路中断，资源控制器与光开关控制器联动，对OLT参数进行设定，对OLT＃2发出插槽迁移指令，将OLT＃2故障的＃4逻辑电路迁移至OLT＃1，使通信恢复。

对各个OLT中设定的业务每个功能进行逻辑定义，并基于多个OLT中的灾难恢复和节能要求，对多个OLT进行逻辑配置（转移目的地）以及在带宽分配的基础上，开发出多个OLT之间的动态带宽分配算法。把本算法软件安装在对OLT进行监控的资源控制器上，并与光资源控制器联动，完成对OLT之间的动态带宽分配。

KDDI研究所开发出用波长选择开关组成的光传输路径控制技术

KDDI研究所开发的用波长选择开关组成的光传输路径控制技术，其流程是：资源控制器下达指令，光开关控制器进行计算，对波长选择开关进行设定，完成对光传输路径控制，核心是由KDDI开发的光开关控制器。

在光纤传输线路网络中放置波长选择开关，冗余的光信号路径可自主改变，用来替补受损光信号路径，以确保网络可靠性。此外，因不需要光/电/光转换，预计整个网络能够实现低传输延迟和低功耗的优点。为了适应不同业务形态所要求的通信速度、传输质量和时延而对最佳路径和使用频段进行计算，基于该计算结果，由光开关控制器控制波长选择开关，完成波长设置。光开关控制器的作用是当城域网局所的建筑物、设备和光传输路径出现灾害时，依据对恢复目标探索和波长选择开关对波长实施选择，以恢复故障的光通道。

古河电工开发出多端口波长选择开关

为了适应光网络建设的需要，古河电工开发了30个以上多输出端口和频带可变的波长选择开关原型机。此外，为了促进多端口技术的发展，古河电工还使用二氧化硅平面光波导技术开发出多端口最佳输出阵列，而且还对输出端口数达93个端口的波长选择开关进行验证实验，取得了多端口和低损耗的成绩。

集合6家机构开发的创新技术和研制的部件组成了EλAN网络，并对其可靠性、有用性进行了功能验证实验。该网络最大传输距离达40km，每个波长最大通信速度可达10Gbit/s，在最大终端数为512的模拟系统中进行了实验，以确认可伸缩的传输速度、光频带的分配功能，并假设某个城域网的局所房屋被损坏，以此案例进行了验证，并在实验室搭建了实验系统。

实验结果是，在距离受灾影响10公里处的另外局舍对受灾害影响的局所链路进行连接、建立服务，在10秒内就能自主地重新将中断的业务成功恢复，实验系统网络连接图见图2。

图2 EλAN实验系统示意图

实验过程是：(1)当某个城域网局所受到灾害时→(2)它的业务终断→(3)云资源服务器与光云资源服务器联动，指令由另一个局站和路经去执行重新接续任务→(4)接到指令的城域网局所的OLT，让光开关控制器指令波长选择开关，实行路由切换→(5)OLT指令ONU开始搜索→(6)完成业务恢复。上述过程都由EλAN网自主完成。