OTN全息光技术与应用——面向L4自智光网的数字孪生实践

        伴随5G规模化商用、“东数西算”实施以及智算需求的迅猛增长，光网络在带宽容量和运行可靠性等方面迎来前所未有的考验。传统依赖人工经验的运维模式已难以适应发展需求。为此，中兴通讯提出全息光技术，借助数字孪生与AI智能体，实现光网络全域可视、精准评估、智能诊断及预测性维护，显著增强运维效率和业务保障水平，为下一代智慧光网建设提供关键技术基础。

挑战：传统光网络的运维困境

        当前光传送网络（OTN）正向400G/800G乃至更高传输速率、全Mesh组网快速发展，网络规模和复杂性呈几何级上升。但与此同时，光网络运维中仍存在诸多困难：

• 光信号不能直接量化测量，故障难以精准定位；
  
  
• 光功率、色散、非线性等多种物理效应相互影响，光系统性能难以保证；
  
  
• 光纤老化、接口松动等渐变隐患难以及时捕捉，存在系统性劣化风险。
   

        上述问题降低了业务部署敏捷性，也使得运维成本不断攀升，网络可靠性面临严峻挑战。传统光网络运维亟待实现从“被动响应”到“主动预防”、从“经验驱动”到“智能驱动”的根本性变革。

        面对以上挑战，中兴通讯推出OTN全息光技术和自智网络解决方案。

创新：OTN全息光技术

        全息光技术是指光层数字化孪生建模以及相应的性能评估算法。它通过对全网光参的精细模拟与智能分析来实现故障快速定位、质量可靠保证和隐患及时预警，解决光网络的运维困境。

        如图1所示，首先对光模块、滤波器、放大器、光纤等物理组件进行精细化建模；进而构建端到端光系统的数字孪生体镜像；然后，动态采集光器件参数、光性能数据，实现镜像实时同步。该镜像可用于光性能评估、隐患预测、方案仿真。

• 全息光通道性能评估算法

        基于光纤链路的物理模型（光功率、衰耗、增益、非线性效应等）和标定参数，结合实测数据估算OSNR。算法采集30+光参进行OSNR高精度计算。该方法无需仪表，不会中断业务，可在线测量，部署成本低，通用性与实用性强。

• 全息光纤性能评估算法

        基于光时域反射（OTDR）获取光纤中瑞利散射、菲涅尔反射等事件的特征波形，同时集成偏振态（SOP）监测数据，运用机器学习分类算法，识别包括断纤、劣化、同缆和外界干扰在内的多类异常状况，支持早期预警与根因判定。

全息光技术典型应用场景

        全息光技术在光网络维护中可发挥巨大作用。

• 光通道可靠开通
   

        传统方式开通光路时，无法精确评估传输质量，可能会导致余量大，浪费成本，或开通失败返工。采用全息光通道性能评估算法，增加光参算路因子，可确保所选路径OSNR达标，提升开通成功率。

• 备用通道质量保障
   

        当前，光备用通道长期闲置且缺乏有效监测，一旦主用故障切换时可能导致失败。采用全息光通道性能评估算法，定时对备用通道进行光性能评估，可提前暴露并定位隐患，及时修复。

• 光纤中断精准定位
   

        光纤中断后人工逐段排查耗时费力，故障定位时间长。采用全息光纤性能评估算法，光纤中断后自动触发OTDR测量，分析衰耗突变特征，精确锁定故障点位置，缩短抢修时长（MTTR）。

• 同缆同路由风险分析

        现网大量存在工作与保护光纤同缆敷设的情况，光缆中断会造成业务中断。采用全息光纤性能评估算法，可基于OTDR测量曲线特征的重合度分析，自动探测物理共缆，消除同路由安全隐患。

• 光纤劣化早期感知

        光纤弯折/挤压、接头污染、熔接异常、施工损伤等隐性问题持续侵蚀系统余量，最终会影响业务。采用全息光纤性能评估算法，深度解析OTDR测量曲线中的熔接点、弯曲点及连接点特征，通过比对历史基线，分析给出劣化预警，防患于未然。

中兴通讯全息光自智网络解决方案及应用

        应用全息光技术，中兴通讯推出全息光自智网络解决方案，基于“数字孪生+AI”底座实现了全息光智能评估优化系统，其核心在于为光网络创建高保真、实时同步的数字孪生镜像，并基于此实现覆盖全生命周期的智能评估、诊断分析与自动化闭环管理。

        方案架构如图2所示。

• 智能网元层：由具备高精度光性能数据采集与监测能力的OTN设备组成，负责底层数据采集与前处理任务；
  
  
• 智能管控层：基于全息光数字孪生和大模型底座构建全息光评估优化系统，包含光自动开通、光评估优化、光智能诊断三大核心模块，实现“感知—诊断—评估—优化—验证”闭环。
   

        全息光自智网络网络解决方案已在多个运营商成功落地。

• 河北移动OLP备用通道评估案例
  
  

        河北移动现网部署了大量光线路保护（OLP）。为确保备用通道可用，需定期在夜间进行人工倒换测试，费时费力且中断现网业务。部署全息光评估优化子系统后，通过OLP备用通道光性能评估功能，无需倒换设备即可实现在线无接触评估。

        方案取得显著成效，单网元核查时间从30分钟以上压缩至10分钟以内，运维效率提升超200%；白天也可在线操作，完全消除了倒换测试的业务中断问题。

• 四川移动智能同缆分析案例
   

        四川移动现网中存在大量工作与保护光纤同缆布放的情况，严重影响业务可靠性。部署全息光智能诊断子系统后，可自动检测识别同网元出局光纤、同环路光纤、光层保护光纤、SNCP业务服务层光纤的同缆情况。

        实际承载业务的工程环境中，同缆识别90%以上。系统根据共享链路风险组（SRLG）策略推荐路由，有效规避了共缆同路由情况。

展望

        中兴通讯全息光技术和自智网络解决方案，实现了对光网络的精准评估、智能诊断及预防维护，有效解决了光层运维痛点，显著增强运维效率和业务保障水平。后续，我们将在以下几方面持续完善：

• 融合非线性仿真与机器学习技术，不断提升全息光评估算法的准确度与可靠性；
  
  
• 基于全息光技术不断拓展应用场景，如光模块劣化预警、光纤劣化原因分析、施工预警、地质监测等智能应用；
  
  
• 推动系统向“有条件自治”（L3）乃至“高度自治”（L4）演进，最终达成全生命周期完全自治”光网络。
   

        通过持续推进技术创新与场景深耕，中兴通讯OTN全息光自智网络解决方案将助力全球运营商构建一个自感知、自诊断、自预测、自优化的智能光网络，向高阶自智运维持续演进。