当前,算力网络、5G+垂直行业、政企专线等新业务快速发展,光网络作为承载业务的基石,需要向超大容量智能调度、多颗粒业务灵活接入演进,构建智慧城市光底座。
在今天举行的 “全光城市线上研讨会” 上,中国移动研究院基础网络技术研究所副所长张德朝表示,围绕优化网络架构、提升网络带宽、实现灵活开放组网,中国移动提出新一代基于OXC的光电联动型全光网的构想,从新型架构、超大容量、灵活接入三个维度攻关关键技术及挑战。
新型架构:基于OXC的光电联动型全光网
张德朝介绍,基于OXC的光电联动型全光网具有三大技术特征:组大网能力、光电联动和智能管控。
其中,组大网能力需要长距离大容量400G/800G传输技术,以及具有灵活调度能力的集成式光交叉OXC技术;为实现光电联动,在光层制定OAM机制拉通光电管控,在电层多颗粒度调度和光层波长级调度协同;在智能管控方面,基于SOTN集中式管控系统,实现光电协同管理和资源配置。
张德朝进一步介绍,集中式管控系统和光层OAM机制是实现光电联动的关键。在转发面,引入光层OAM机制,定义开销帧格式,同时进一步拓展光层OAM功能,实现高效光电联动。在管控面,从存、算、配三个方面进一步融合:“存”即光电资源数据互通,“算”即多层协同资源调度和优化,“配”即统一配置光电两层资源。
基于这种新型架构,中国移动联合业界合作伙伴实现了业务开通、协同算路、波长配置、保护恢复、故障定位等光电联动高效运维能力,相关功能已纳入现网应用。
超大容量:400G/800G超高速光互联前景可期
张德朝强调,集成式光交叉(OXC)性能是限制光层交叉容量和灵活调度能力提升的核心因素。面向骨干网交叉容量提升,需进一步提升OXC容量和性能;面向智慧城市发展,城域低成本光底座的灵活调度能力有待提升。
面向骨干网,通道间隔扩展、高效调度需OXC性能提升。面向超400G,现有C+L波段将无法满足80波系统需求,OXC需支持新波段及提升谱宽。高效调度需提升切换时间,受LCoS刷新率、切换路径算法等限制,切换时间提升很困难。此外,现有方案下路方向采用两级WSS实现N*M CDC功能的结构和成本可根据需求进一步优化。
面向城域网,推动低成本、低碳节能、低时延、灵活调度光交叉技术发展。以20维、9维、4维三种规格交叉匹配核心/汇聚/接入层差异化应用需求;将CDC简化为C,多维度WSS级联简化为低维度WSS+分光器/耦合器。
张德朝指出,400G是100G后的下一代OTN网络基础速率,CCSA已完成长距400G光模块、系统2大核心标准立项。中国移动2021年已完成16QAM-PCS 400G实验室和现网试点,覆盖G.652.D/G.654.E和EDFA放大/拉曼EDFA混合放大4个模型。测试结果表明,16QAM-PCS@100GHz可满足G.652.D 1000km需求,但面对更长距离传输性能略显不足;16QAM-PCS@100GHz采用G.654.E+EDFA可传输1700km;QPSK@150GHz理论上具备更好的传输性能,但5nm DSP和12THz C+L 80波系统亟需突破。
在800G方面,存在单载波和电域子载波2大方案。单载波相比电域子载波方案具备B2B OSNR优势,RSOP容限好,DSP结构简单,为优选方案。但是,基于~90GBd的800G系统仍不是理想方案,须采用更高波特率调制器来降低传输损伤。2021年中国移动开展了800G OTN系统方案和关键技术研究,并完成实验室技术验证测试。基于~90GBd的64QAM-PCS单载波800G,采用G.654.E+混合放大,可以实现1000km+极限传输;基于~95GBd的64QAM-PCS 800G,采用G.654.E+纯拉曼放大,可以实现2000km+极限传输。相关工作在ECOC做了会议论文报告。
灵活接入:解耦型CPE/OSU使能下一代OTN网络
随着OTN逐步下沉到城域网和接入网,面临接入和承载高品质专线、高清视频等1G以下小颗粒业务的需求。光业务单元OSU(Optical Service Unit)成为重要的技术手段,可以高效承载2M-1G小颗粒客户信号。OSU在继承OTN高质量业务承载优点的同时,可以提升小颗粒业务承载的带宽利用率和支持数量。
国内外标准组织正在推动OSU标准化进程,主要涉及技术、设备、管控三大核心标准。在CCSA层面,技术、设备标准于2021年10月基本成稿,包含OSU00、OSU01两个版本;管控标准于2021年底立项。在ITU-T层面,技术标准G.osu于2020年初立项,开销功能等也已经初步确定,但目前仍面临国际上技术路线层面的困难和挑战。
在OSU产业方面,已经构建了涵盖运营商、大型设备厂家、CPE设备厂家、芯片厂家的完整OSU产业链。目前,业界已有OSU芯片完成流片,部分厂家支持OSU功能的OTN设备已具备测试验证条件。
面向OSU小颗粒业务数量大幅增加对管控技术提出的新挑战,如大规模小颗粒业务路由计算/连接控制、基于OSU的快速业务响应和连接调整、客户侧业务/算力感知,以及更高的生存性保障要求等,需要在轻量级协议机制、OSU随路开销、多层次协同和业务感知能力等多维度提升SOTN管控能力。
对于OSU组网及部署应用,城域汇聚及以上OSU设备采用统一方案,接入CPE/Hub OSU设备考虑灵活部署;城域网采用OSU承载小颗粒业务,骨干网考虑采用ODU透传方式。张德朝表示,希望国内协同一致推进OSU国际标准化进程,加速标准制定和完善;产业链联合开展设备和芯片研发,推动技术和产品成熟。
张德朝同时指出,推动解耦型CPE OTN技术成熟并实现规模应用,可以提升专网灵活性、降低组网成本。经过两年的能力,中国移动在2021年实现了CPE OTN的首次规模集采,实现8家盒式CPE OTN和6家插卡式CPE OTN的规模商用。面向未来演进,将推进CPE OTN设备功能、性能优化,末端设备需引入OSU小颗粒能力,实现业务端到端灵活承载和调度;面向算力协同,需提升客户侧业务感知能力,实现业务快速响应。
张德朝表示,当前CPE OTN产品主芯片采用多颗FPGA等已有芯片进行组合的方案,芯片功能、性能具有优化空间,希望联合业界开展针对CPE OTN的芯片研究,优化芯片功能、性能并降低功耗。
【来源:C114通信网】【作者:九九】
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