中國移動張德朝：基于OXC的光電聯(lián)動型全光網(wǎng)賦能智慧城市

2月23日消息（九九）當前，算力網(wǎng)絡(luò)、5G+垂直行業(yè)、政企專線等新業(yè)務(wù)快速發(fā)展，光網(wǎng)絡(luò)作為承載業(yè)務(wù)的基石，需要向超大容量智能調(diào)度、多顆粒業(yè)務(wù)靈活接入演進，構(gòu)建智慧城市光底座。

在今天舉行的“全光城市線上研討會”上，中國移動研究院基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所副所長張德朝表示，圍繞優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、提升網(wǎng)絡(luò)帶寬、實現(xiàn)靈活開放組網(wǎng)，中國移動提出新一代基于OXC的光電聯(lián)動型全光網(wǎng)的構(gòu)想，從新型架構(gòu)、超大容量、靈活接入三個維度攻關(guān)關(guān)鍵技術(shù)及挑戰(zhàn)。

中國移動研究院基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所副所長張德朝

新型架構(gòu)：基于OXC的光電聯(lián)動型全光網(wǎng)

張德朝介紹，基于OXC的光電聯(lián)動型全光網(wǎng)具有三大技術(shù)特征：組大網(wǎng)能力、光電聯(lián)動和智能管控。

其中，組大網(wǎng)能力需要長距離大容量400G/800G傳輸技術(shù)，以及具有靈活調(diào)度能力的集成式光交叉OXC技術(shù)；為實現(xiàn)光電聯(lián)動，在光層制定OAM機制拉通光電管控，在電層多顆粒度調(diào)度和光層波長級調(diào)度協(xié)同；在智能管控方面，基于SOTN集中式管控系統(tǒng)，實現(xiàn)光電協(xié)同管理和資源配置。

張德朝進一步介紹，集中式管控系統(tǒng)和光層OAM機制是實現(xiàn)光電聯(lián)動的關(guān)鍵。在轉(zhuǎn)發(fā)面，引入光層OAM機制，定義開銷幀格式，同時進一步拓展光層OAM功能，實現(xiàn)高效光電聯(lián)動。在管控面，從存、算、配三個方面進一步融合：“存”即光電資源數(shù)據(jù)互通，“算”即多層協(xié)同資源調(diào)度和優(yōu)化，“配”即統(tǒng)一配置光電兩層資源。

基于這種新型架構(gòu)，中國移動聯(lián)合業(yè)界合作伙伴實現(xiàn)了業(yè)務(wù)開通、協(xié)同算路、波長配置、保護恢復(fù)、故障定位等光電聯(lián)動高效運維能力，相關(guān)功能已納入現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用。

超大容量：400G/800G超高速光互聯(lián)前景可期

張德朝強調(diào)，集成式光交叉（OXC）性能是限制光層交叉容量和靈活調(diào)度能力提升的核心因素。面向骨干網(wǎng)交叉容量提升，需進一步提升OXC容量和性能；面向智慧城市發(fā)展，城域低成本光底座的靈活調(diào)度能力有待提升。

面向骨干網(wǎng)，通道間隔擴展、高效調(diào)度需OXC性能提升。面向超400G，現(xiàn)有C+L波段將無法滿足80波系統(tǒng)需求，OXC需支持新波段及提升譜寬。高效調(diào)度需提升切換時間，受LCoS刷新率、切換路徑算法等限制，切換時間提升很困難。此外，現(xiàn)有方案下路方向采用兩級WSS實現(xiàn)N*M CDC功能的結(jié)構(gòu)和成本可根據(jù)需求進一步優(yōu)化。

面向城域網(wǎng)，推動低成本、低碳節(jié)能、低時延、靈活調(diào)度光交叉技術(shù)發(fā)展。以20維、9維、4維三種規(guī)格交叉匹配核心/匯聚/接入層差異化應(yīng)用需求；將CDC簡化為C，多維度WSS級聯(lián)簡化為低維度WSS+分光器/耦合器。

張德朝指出，400G是100G后的下一代OTN網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)速率，CCSA已完成長距400G光模塊、系統(tǒng)2大核心標準立項。中國移動2021年已完成16QAM-PCS 400G實驗室和現(xiàn)網(wǎng)試點，覆蓋G.652.D/G.654.E和EDFA放大/拉曼EDFA混合放大4個模型。測試結(jié)果表明，16QAM-PCS@100GHz可滿足G.652.D 1000km需求，但面對更長距離傳輸性能略顯不足；16QAM-PCS@100GHz采用G.654.E+EDFA可傳輸1700km；QPSK@150GHz理論上具備更好的傳輸性能，但5nm DSP和12THz C+L 80波系統(tǒng)亟需突破。

在800G方面，存在單載波和電域子載波2大方案。單載波相比電域子載波方案具備B2B OSNR優(yōu)勢，RSOP容限好，DSP結(jié)構(gòu)簡單，為優(yōu)選方案。但是，基于~90GBd的800G系統(tǒng)仍不是理想方案，須采用更高波特率調(diào)制器來降低傳輸損傷。2021年中國移動開展了800G OTN系統(tǒng)方案和關(guān)鍵技術(shù)研究，并完成實驗室技術(shù)驗證測試?；趡90GBd的64QAM-PCS單載波800G，采用G.654.E+混合放大，可以實現(xiàn)1000km+極限傳輸；基于~95GBd的64QAM-PCS 800G，采用G.654.E+純拉曼放大，可以實現(xiàn)2000km+極限傳輸。相關(guān)工作在ECOC做了會議論文報告。

靈活接入：解耦型CPE/OSU使能下一代OTN網(wǎng)絡(luò)

隨著OTN逐步下沉到城域網(wǎng)和接入網(wǎng)，面臨接入和承載高品質(zhì)專線、高清視頻等1G以下小顆粒業(yè)務(wù)的需求。光業(yè)務(wù)單元OSU(Optical Service Unit)成為重要的技術(shù)手段，可以高效承載2M-1G小顆?？蛻粜盘?。OSU在繼承OTN高質(zhì)量業(yè)務(wù)承載優(yōu)點的同時，可以提升小顆粒業(yè)務(wù)承載的帶寬利用率和支持數(shù)量。

國內(nèi)外標準組織正在推動OSU標準化進程，主要涉及技術(shù)、設(shè)備、管控三大核心標準。在CCSA層面，技術(shù)、設(shè)備標準于2021年10月基本成稿，包含OSU00、OSU01兩個版本；管控標準于2021年底立項。在ITU-T層面，技術(shù)標準G.osu于2020年初立項，開銷功能等也已經(jīng)初步確定，但目前仍面臨國際上技術(shù)路線層面的困難和挑戰(zhàn)。

在OSU產(chǎn)業(yè)方面，已經(jīng)構(gòu)建了涵蓋運營商、大型設(shè)備廠家、CPE設(shè)備廠家、芯片廠家的完整OSU產(chǎn)業(yè)鏈。目前，業(yè)界已有OSU芯片完成流片，部分廠家支持OSU功能的OTN設(shè)備已具備測試驗證條件。

面向OSU小顆粒業(yè)務(wù)數(shù)量大幅增加對管控技術(shù)提出的新挑戰(zhàn)，如大規(guī)模小顆粒業(yè)務(wù)路由計算/連接控制、基于OSU的快速業(yè)務(wù)響應(yīng)和連接調(diào)整、客戶側(cè)業(yè)務(wù)/算力感知，以及更高的生存性保障要求等，需要在輕量級協(xié)議機制、OSU隨路開銷、多層次協(xié)同和業(yè)務(wù)感知能力等多維度提升SOTN管控能力。

對于OSU組網(wǎng)及部署應(yīng)用，城域匯聚及以上OSU設(shè)備采用統(tǒng)一方案，接入CPE/Hub OSU設(shè)備考慮靈活部署；城域網(wǎng)采用OSU承載小顆粒業(yè)務(wù)，骨干網(wǎng)考慮采用ODU透傳方式。張德朝表示，希望國內(nèi)協(xié)同一致推進OSU國際標準化進程，加速標準制定和完善；產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)合開展設(shè)備和芯片研發(fā)，推動技術(shù)和產(chǎn)品成熟。

張德朝同時指出，推動解耦型CPE OTN技術(shù)成熟并實現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用，可以提升專網(wǎng)靈活性、降低組網(wǎng)成本。經(jīng)過兩年的能力，中國移動在2021年實現(xiàn)了CPE OTN的首次規(guī)模集采，實現(xiàn)8家盒式CPE OTN和6家插卡式CPE OTN的規(guī)模商用。面向未來演進，將推進CPE OTN設(shè)備功能、性能優(yōu)化，末端設(shè)備需引入OSU小顆粒能力，實現(xiàn)業(yè)務(wù)端到端靈活承載和調(diào)度；面向算力協(xié)同，需提升客戶側(cè)業(yè)務(wù)感知能力，實現(xiàn)業(yè)務(wù)快速響應(yīng)。

張德朝表示，當前CPE OTN產(chǎn)品主芯片采用多顆FPGA等已有芯片進行組合的方案，芯片功能、性能具有優(yōu)化空間，希望聯(lián)合業(yè)界開展針對CPE OTN的芯片研究，優(yōu)化芯片功能、性能并降低功耗。

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