中國(guó)移動(dòng)張德朝：以光交叉為主的光電混合網(wǎng)絡(luò)是下一代OTN網(wǎng)絡(luò)的核心

過(guò)去十年，由于國(guó)內(nèi)電信市場(chǎng)和海外數(shù)通市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)，中國(guó)光通信行業(yè)高速發(fā)展，未來(lái)隨著5G流量爆發(fā)，云計(jì)算需求持續(xù)強(qiáng)勁，光通信領(lǐng)域?qū)⒂瓉?lái)更大機(jī)遇。

在日前召開(kāi)的“2021中國(guó)光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇”上，中國(guó)移動(dòng)研究院網(wǎng)絡(luò)與IT技術(shù)研究所傳送與接入網(wǎng)研究室經(jīng)理、主任研究員張德朝表示，當(dāng)前光通信發(fā)展呈現(xiàn)兩大趨勢(shì)：一方面，光網(wǎng)絡(luò)流量持續(xù)快速增長(zhǎng)，迫切需要新一代技術(shù)變革解決系統(tǒng)容量與業(yè)務(wù)流量增長(zhǎng)失配難題；另一方面，伴隨低時(shí)延、小顆粒、多業(yè)務(wù)等差異化需求的凸顯，光網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)屬性需進(jìn)一步增強(qiáng)。

有鑒于此，中國(guó)移動(dòng)立足網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)能力提升，打造超100G智能化OTN光網(wǎng)絡(luò)，不斷提升網(wǎng)絡(luò)帶寬、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)SDN能力建設(shè)，向以云為中心的網(wǎng)絡(luò)全面轉(zhuǎn)型。

單載波400G是下一代OTN基礎(chǔ)傳輸速率

目前，中國(guó)移動(dòng)已建成全球最大的100G OTN網(wǎng)絡(luò)，在長(zhǎng)三角、珠三角等區(qū)域部署200G。但現(xiàn)網(wǎng)仍然存在部分節(jié)點(diǎn)需求已遠(yuǎn)超OTN單臺(tái)設(shè)備能力，機(jī)架堆疊或集群方式對(duì)機(jī)房空間和功耗帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。提升單載波速率和設(shè)備交叉能力是下一代骨干傳送網(wǎng)破解系統(tǒng)容量和功耗難題的兩大關(guān)鍵舉措。

在傳輸系統(tǒng)方面，單載波400G將是下一代OTN的基礎(chǔ)傳輸速率。業(yè)界期待400G能夠?qū)崿F(xiàn)1000公里以上的無(wú)電中繼傳輸，現(xiàn)在基本在600公里以?xún)?nèi)，需要考慮通過(guò)調(diào)制格式、光電芯片等關(guān)鍵技術(shù)來(lái)提升傳輸性能。

在組網(wǎng)方面，以電交叉為主的光電混合交叉網(wǎng)絡(luò)正在向以光交叉為主演進(jìn)，即以集成式光交叉（OXC）為主的光電混合交叉，同時(shí)在Mesh型組網(wǎng)引入靈活的光層保護(hù)恢復(fù)協(xié)同。

圍繞提升線路的傳輸帶寬，張德朝介紹了5大關(guān)鍵技術(shù)：

一是調(diào)制格式，調(diào)制格式是OTN的核心，直接決定了技術(shù)的走向類(lèi)型。收斂調(diào)制格式是400G面臨的首要問(wèn)題，能夠讓整個(gè)產(chǎn)業(yè)更聚焦，從而降低成本。400G PM-16QAM可滿(mǎn)足600km傳輸需求；1000km以上長(zhǎng)距傳輸場(chǎng)景，目前仍面臨調(diào)制格式競(jìng)爭(zhēng)和技術(shù)路線選擇。此外，對(duì)于400G高波特率調(diào)制格式，需開(kāi)展頻譜擴(kuò)展技術(shù)研究并收斂多種潛在方案及頻譜邊界，以滿(mǎn)足骨干傳送網(wǎng)80波的基本需求。

二是調(diào)制器，400G調(diào)制格式的選型將直接決定調(diào)制器技術(shù)方案。400G對(duì)調(diào)制器的要求更為嚴(yán)苛，InP、硅光、薄膜鈮酸鋰調(diào)制器是重點(diǎn)研究方向；而光電合封有望成為400G時(shí)代高波特率器件性能進(jìn)一步提升的潛在途徑。

三是電芯片和光算法。電芯片方面，減少功耗和面積是提升系統(tǒng)容量和集成度的關(guān)鍵，現(xiàn)在主要以14納米工藝為主，下一步將引入7納米；光算法方面，400G傳輸性能對(duì)系統(tǒng)損傷更加敏感，光器件損傷補(bǔ)償重要性凸顯。

四是OXC。需以O(shè)XC器件能力和管控技術(shù)為抓手，提升光電交叉連接能力和靈活性。其中，高性能WSS是擴(kuò)展OXC容量的關(guān)鍵，需要進(jìn)一步提高維度、擴(kuò)展譜寬、提高集成度和降低插損。

五是新型光纖。主要分兩大類(lèi)：一類(lèi)是空分復(fù)用光纖，又分為少模光纖和多芯光纖，少模光纖制備相對(duì)簡(jiǎn)單，和傳統(tǒng)運(yùn)維習(xí)慣匹配較好，多芯光纖仍面臨工藝和熔接難題；另一類(lèi)是空芯光纖，具有低非線性、低時(shí)延、低色散等潛在優(yōu)勢(shì)，損耗已接近實(shí)用化水平，但是目前來(lái)看光纖本身的制備難度非常大，制備工藝亟需突破。

光業(yè)務(wù)單元OSU是下一代OTN發(fā)展方向

隨著OTN逐步下沉到城域網(wǎng)和接入網(wǎng)，OTN面臨直接接入和承載高品質(zhì)專(zhuān)線、高清視頻等1G以下小顆粒業(yè)務(wù)的重大機(jī)遇。張德朝指出，光業(yè)務(wù)單元OSU(Optical Service Unit)是下一代光傳送網(wǎng)OTN的發(fā)展方向之一，能夠解決1G以下小顆粒客戶(hù)信號(hào)高效承載。

現(xiàn)有OTN小顆粒解決方案，OTN只能提供1G以下業(yè)務(wù)承載到ODU0，承載效率低；雖然集成SDH/分組功能能夠提供1G以下業(yè)務(wù)的承載，但SDH面臨產(chǎn)業(yè)發(fā)展且兩層網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜等問(wèn)題。而OSU解決方案具備2M~B100G的靈活帶寬適應(yīng)能力，支持K級(jí)別OSU業(yè)務(wù)復(fù)用至高階ODU；另外，其采用TPN支路端口號(hào)標(biāo)識(shí)業(yè)務(wù)和端口之間對(duì)應(yīng)關(guān)系，增強(qiáng)了業(yè)務(wù)的靈活性。

目前國(guó)內(nèi)就OSU核心理念、功能設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)成一致（包括OSU幀長(zhǎng)度，TPN長(zhǎng)度，幀類(lèi)型定義等實(shí)現(xiàn)），部分具體幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尚且存在差異。在OSU技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化層面，中國(guó)移動(dòng)希望能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同，在行標(biāo)、國(guó)標(biāo)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)層面實(shí)現(xiàn)VC OTN兼容、OSU支持切片、GCC應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，形成產(chǎn)業(yè)合力。

此外，中國(guó)移動(dòng)還正在推動(dòng)傳送網(wǎng)SDN技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)成熟，實(shí)現(xiàn)了SOTN在中國(guó)移動(dòng)OTN政企專(zhuān)網(wǎng)、省際干線和省內(nèi)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模商用。設(shè)計(jì)管控一體SOTN架構(gòu)及系統(tǒng)方案，統(tǒng)一南向接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)底層傳送網(wǎng)絡(luò)資源的控制和管理；統(tǒng)一北向接口，支持上層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，擔(dān)任3項(xiàng)IETF標(biāo)準(zhǔn)Author。推動(dòng)CPE OTN解耦與集中管控，實(shí)現(xiàn)CPE OTN和城域OTN轉(zhuǎn)發(fā)解耦，多廠家CPE OTN管控解耦。OTN集成VC交叉調(diào)度能力，完成專(zhuān)線業(yè)務(wù)從SDH平面到VC-OTN平面遷移。后續(xù)將以云網(wǎng)融合、光電混合、OSU管控為抓手，AI賦能，持續(xù)推動(dòng)SOTN技術(shù)智能化演進(jìn)。

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