自适应光网络方案,打造简单高效、灵活开放的OTN传送网

发布时间:2021-03-26  作者:中兴通讯 明正勤  阅读量:

5G移动互联网时代,对光传送网承载能力提出了更高的要求:更大带宽、更长距离、更灵活的业务类型、更高质量的低时延、更多颗粒度的灵活调度等。与之对应,光网络设备和管理系统也逐步演进,走向可编程、开放化、SDN化、自动化和智能化。

实现OTN网络自动化智能化必须要考虑传输光层的物理限制。这体现在:一方面,网络开通要综合考虑业务逻辑和物理参数,除了保证业务路由通达,还要保证光路指标(如OSNR)满足,尽可能实现大带宽、远传输、高频谱利用率以减少中继和成本;另一方面,网络运行中环境变化和光纤器件自然老化会导致线路质量逐步劣化,进而影响到业务质量,这要求在网络维护中要能够考虑这些因素并进行自动化优化调整。

光层物理限制是实现OTN网络自动化智能化的难点之一。中兴通讯深入理解和研究光传输层限制,推出了OTN自适应光网络方案。

 

自适应光网络简介

 

自适应光网络具备超100G码型速率自动调整(SDO)、光功率自动调整(APO)、光损伤补偿、灵活栅格(Flexgrid)调整、分片整形(WSS)等能力;并具备AI能力,基于大数据学习模型,可智能化控制可编程光网络行为,实现网络自适应运维。

 

软件定义光器件智能化

OTN超100G网络,根据不同的应用场景(带宽、距离、传输质量)要求,可以选择不同的调制方式和码型。中兴通讯自适应光网络具备智能化SDO(软件定义光器件)功能,实时感知网络业务状态和传输质量,智能化算法自动选择合适的速率、调制码型,实现100Gbps~800Gbps速率灵活可调、调制格式(PM-QPSK/PM-8/16/64/256QAM等)灵活可设,也可对固定速率和固定调制格式的业务信号进行细微的优化和调整,从而平衡传输距离和频谱带宽,达到传输带宽和现网应用需求的最佳匹配。

当传输距离较长/业务路径劣化/客户侧流量变化,可及时根据现网情况做出最佳的调整:改变速率、调制格式,或者适当整形,提升传输能力。客户投资一块板卡即可得到多种解决方案,网络适应能力更强,从而减少客户的网络设计难度和日常运维难度,降低网络CAPEX和OPEX。

 

光功率自动均衡智能化

网络运行过程中,因为环境、人为和光纤器件自然老化导致的功率参数变化,会影响到业务质量。中兴通讯自适应光网络具备智能化APO(自动光功率均衡)功能,可实时感知网络光功率的状态和变化趋势,在网络部署、业务调度、故障恢复、网络调整、网络优化、长期运行维护场景下,当光功率参数劣化,在业务受损之前通过自适应的智能控制,均衡复用段/通道层功率,获得较好的OSNR,最大限度减少网络变化对业务的影响。

 

自适应光网络架构

 

中兴通讯自适应光网络,由可编程光网络基础设施以及智能化大脑控制层组成(见图1)。

          图1  自适应光网络架构

可编程自适应光网络基础设施内置在OTN设备(ZXONE 19700/9700、ZXMP M721)中;智能化大脑控制层内置在管控系统ZENIC ONE中,两者之间通过NETCONF接口通信,协同完成自适应光网络的智能化控制。

自适应光系统功能组件是采集器,感知物理网络变化,采集物理光参数上报给管控系统,供管控系统作分析和决策;同时光系统功能组件也是自动化执行器,接受来自管控系统的控制指令,实现网络自适应调整。

自适应管控系统组件具备AI功能,基于大数据学习生成自动化网络模型。日常运维中,管控系统组件接收光系统功能组件上报的光参数并进行分析,基于用户特定策略,匹配学习模型、调用智能化算法来进行网络控制,包括路由调度、功率调整、调制方式调整、速率变更等,实现光网络自适应调整。

 

光网络自适应场景

 

通过光层自适应网络的“自动优化”“按需调制”,可以显著提高光系统频谱利用效率,获得较好的系统性能,提供更多更灵活的可用路径资源集合,最大化承载能力和业务恢复能力,大大提高OTN网络的智能化水平。

 

码型不变、速率不变

针对新建光层业务或者已有光层业务的光性能优化,不变速率、不变频谱间隔、不变调制方式的场景。自适应光网络通过智能算法、自动调整光功率,来获得更好的OSNR性能以及穿通WSS级数。当自适应光网络预测到光层业务性能劣化趋势时:

优先不改变业务路由,光层路径光功率自动调整,来补偿劣化,快速恢复业务质量。

当性能劣化太严重、自动调整光功率无法达成目的时,可将当前业务调整到其他较好光性能指标的物理路由,并执行自动光功率优化。

 

码型可变、速率不变

针对新建光层业务或者已有光层业务的长距路由恢复的场景。自适应光网络根据具体网络的组网路由、光纤情况,通过AI学习模型和智能算法选择策略,改变调制格式或者采用混合调制来实现更好的传输距离和性能。

比如将原有的2×200G/16-QAM调整为 2×200G/8-QAM,这样可以传输更远的距离,减少了电中继成本和复杂性。

 

码型可变、速率可变

适用于OTN承载DCI互联等码型可变、速率可变场景。针对数据中心间周期性的流量变化,自适应光网络可根据流量的变化趋势,智能动态调整承载速率和码型,以获取较高频谱效率,降低能耗。   

速率从低向高调整,功耗等指标有所上升,适用于短时带宽增大要求;速率从高向低调整,适用于业务量不大的情况,通过降低光层线路侧速率,获得更低的功耗性能。比如,按照400G/16QAM→100G/QPSK场景,线路侧速率由400Gbps降低到100Gbps,其单载波功耗可以从80W下降到55W,相当于功耗下降了31%。

 

大道至简。中兴通讯基于可编程光网络,结合管控智能算法,达成光网络自适应,在部署开通、网络调整、维护保障过程中,智能化选择和优化光网络参数,逐步替代人工操作,为客户打造简单高效、灵活开放的OTN传送网,帮助客户不断降低运营成本,不断提升用户体验,更好地服务客户。

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