解開下一代光傳送網(wǎng)的面紗：軟件定義的OTN

標簽：光傳送網(wǎng)  軟件定義OTN

傳統(tǒng)光傳送網(wǎng)所面臨的挑戰(zhàn)

流量快速增長，單載波容量逼近極限

近年來隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)、應用種類、帶寬需求等都呈現(xiàn)出爆炸式的增長，以中國為例，未來4~5年干線網(wǎng)流量的年增長率會高達60~70%，骨干傳輸網(wǎng)總帶寬將從64Tb/s增加到150Tb/s左右，甚至200Tb/s以上。面對巨大的數(shù)字洪流，超高速光接口需求大量涌現(xiàn)，線路傳輸速率逐漸從40G/100G、400G/1T+發(fā)展，超100G之后多載波技術是趨勢，怎樣提升多載波技術的頻譜利用效率，以及怎樣通過資源的靈活調整提升網(wǎng)絡整體頻譜利用效率成為下一步發(fā)展的首要問題。

新應用層出不窮，動態(tài)業(yè)務如何泄洪

隨著云計算、數(shù)據(jù)中心的廣泛應用，出現(xiàn)各種不同類型的新業(yè)務新應用，傳送網(wǎng)除了面臨巨大的數(shù)字洪流，還將面臨洪流的動態(tài)性和不可預知性。傳統(tǒng)的光傳送網(wǎng)絡基于固定速率的OTN接口、光層固定的頻譜間隔以及逐層分離式管控，其“過設計”(over provisioning)和“靜態(tài)連接”(static connectivity)等特性在這種狀況下顯得效率低下，需要建立一個靈活、開放的新架構，實現(xiàn)“自動部署”、“瞬時帶寬調整”。

軟件定義的OTN架構

軟件定義的光傳送網(wǎng)，是通過硬件的靈活可編程配置，實現(xiàn)傳送資源可軟件動態(tài)調整的光傳送架構。其核心技術包括：具有靈活可變的光、電功能模塊，構建高速、低功耗可編程的光系統(tǒng)，支持Openflow標準控制接口以及開放式應用接口(API)，利用可編程傳送控制器(Programmable Transport Controller)實現(xiàn)光網(wǎng)可編程化以及資源云化，從而為不同的應用提供高效、靈活、開放的管道網(wǎng)絡服務。系統(tǒng)架構如圖1所示。

圖1 軟件定義的OTN系統(tǒng)架構

軟件定義的OTN具備“彈性管道”、“即時帶寬”、“編程光網(wǎng)”三大特性，可以滿足未來不同業(yè)務快速部署、帶寬按需分配、網(wǎng)絡易維易管等要求，能夠有效降低運營商TCO，提升盈利水平。

軟件定義的OTN，四大關鍵技術

軟件定義的OTN包含F(xiàn)lex OTN、Flex Transceiver、Flex ROADM以及Programmable Transport Controller四大關鍵技術。

Flex OTN技術

傳統(tǒng)的OTN通過GMP技術實現(xiàn)對TDM/IP等多業(yè)務的封裝和承載，但隨著業(yè)務速率的提升，基于固定速率OTUk接口的映射、封裝、成幀處理愈發(fā)不能滿足運營商對超寬帶和靈活可配置帶寬的需求，且不同的OTUk需要不同的硬件與之對應，同時，也無法與具備可軟件編程的光物理層(Flex Transceiver)單元相適配。Flex OTN在原有OTN的基礎上，引入靈活OTN處理，與可編程光層完美結合，既擴展了OTN的靈活性，同時又與現(xiàn)網(wǎng)兼容，很好地滿足了對未來多業(yè)務靈活、高效率的承載。

Flex Transceiver技術

Transceiver即實現(xiàn)電信號與光信號的相互轉換的單元，傳統(tǒng)的Transceiver由于硬件結構單一，不同的應用場景，需不同調制碼型、線路速率的板卡或者光模塊，而Flex Transceiver采用通用硬件結構，基于業(yè)界領先的flex-ODSP技術，僅僅只需通過簡單的軟件配置，輕點鼠標，一套硬件系統(tǒng)即可滿足多種應用場景，與Flex OTN以及Programmable Transport Controller技術相配合后，用戶可根據(jù)實際業(yè)務情況，對光層帶寬資源進行合理優(yōu)化分配，實現(xiàn)流量的精細化運營，同時降低網(wǎng)絡整體功耗。類似可調激光器對光網(wǎng)絡的推動，F(xiàn)lex Transceiver勢必也會帶來更大的變革。

Flex ROADM技術

ROADM即可配置的OADM單元，是光網(wǎng)絡中不可或缺的重要光層物理單元，能夠在光層實現(xiàn)波長通道的交換和上下路。隨著400G/1T+的出現(xiàn)，為了進一步提升頻譜資源利用率，原有固定通道間隔被打破，F(xiàn)lex ROADM應運而生。Flex ROADM可以實現(xiàn)極小的帶寬間隔，實現(xiàn)任意帶寬任意光通道之間的無損交換(hitless);結合Flex OTN和Flex TRX技術，更進一步，在光層可實現(xiàn)更精細的子波長調度，通過光層直接旁路，減小昂貴的上層交換設備的使用，降低運營商TCO以及網(wǎng)絡整體功耗。

Programmable Transport Controller技術

Programmable Transport Controller是一種新型的網(wǎng)絡控制單元。通過與網(wǎng)絡設備層的標準化Openflow控制接口，提供跨多設備形態(tài)的統(tǒng)一控制，實現(xiàn)從動態(tài)云業(yè)務到基于Flex OTN、Flex TRX、Flex ROADM的彈性管道端到端統(tǒng)一控制，方便增值業(yè)務的快速即時提供;通過與應用層的開放式API，使應用可以驅動網(wǎng)絡，快速即時重構網(wǎng)絡硬件系統(tǒng)，實現(xiàn)可編程化的光網(wǎng)絡, 滿足用戶動態(tài)實時性以及個性化服務需求;通過集中式的控制理念，使業(yè)務多層流量疏導更加智能、可控，全網(wǎng)資源利用率得以最大化提升，業(yè)務端到端質量得到有效保證，讓用戶得到最完美的體驗。這種基于集中式管理、標準化控制、以及開放式API的軟件定義管理方式，使傳送網(wǎng)從啞管道轉變成智能管道，管道作為業(yè)務的一部分為運營商提供“OaaS”增值服務(Optical as a Service)。

軟件定義的OTN價值

運維“易”，運營“細”

傳統(tǒng)網(wǎng)絡中單板類型種類繁多，增大了備料成本以及運維成本，增加了運營商的Capex和Opex。軟件定義的OTN中Flex OTN、Flex TRX、Flex ROADM均采用通用硬件架構，可實現(xiàn)單板硬件歸一化;同時，由于光模塊可軟件編程，自定義速率、碼型等，給網(wǎng)絡運維以及運營也帶來諸多好處，例如，在工程開局階段，可以減少備件數(shù)量，降低開局工程師技術要求，加快開局速度，有利于業(yè)務的快速開通和部署，在維護優(yōu)化階段，光纖和光器件老化導致傳輸性能下降時，可以通過改變調制碼型，優(yōu)化系統(tǒng)性能。單板的靈活可配置還可以為運營商帶來更加靈活的帶寬銷售模式，進一步提升營收。

帶寬資源“零浪費”，帶寬價值“零殘留”

軟件定義的OTN所具備的“彈性管道”，讓精細化帶寬資源管理和使用成為可能，實現(xiàn)帶寬資源“零浪費”。網(wǎng)絡控制器通過標準控制接口，根據(jù)上層業(yè)務流量，對光層硬件設備進行重構，調整管道大小，一方面可以節(jié)約網(wǎng)絡帶寬資源，提升帶寬利用率，比如，以100G/400G/1T混傳系統(tǒng)為例，軟件定義的OTN可以提高40.3%~67.14%的帶寬利用率;另一方面也可以降低設備整體功耗，帶來綠色光網(wǎng)絡。

軟件定義的OTN所具備的“即時帶寬”，除了帶來不一樣的用戶體驗，更實現(xiàn)了帶寬價值的“零殘留”。傳統(tǒng)光傳送網(wǎng)，從用戶發(fā)出一個帶寬請求，到最后業(yè)務開通，需要經(jīng)歷多個部門，多人處理，開通時間最長可達數(shù)月，而通過統(tǒng)一端到端控制，結合靈活光物理層技術，減少了人的參與，業(yè)務開通時間可減少至數(shù)小時，甚至數(shù)分數(shù)秒，帶寬資源滾動使用，不光提升了每比特營收，也可帶來ICP、ISP之間良好的生態(tài)圈。

軟件定義的OTN所具備的“編程光網(wǎng)”，使得光網(wǎng)針對不同的應用可以提供不同的網(wǎng)絡資源，作為業(yè)務的一部分為運營商提供增值服務。通過提供開放式API，將網(wǎng)絡能力抽象給應用層，同時應用層業(yè)務驅動網(wǎng)絡根據(jù)個性化需求來建立連接，使得客戶基于標準化接口簡易實現(xiàn)自助化網(wǎng)絡定制，并提供代維代管的服務，從而與客戶、內容提供商產(chǎn)生更緊密、互利的深入合作關系，從而共創(chuàng)新的盈利增長點。

流量、距離自適應

軟件定義的OTN，可以根據(jù)光路的長度和經(jīng)過的跨段數(shù)靈活選取適當?shù)恼{制格式以及頻譜資源，小跨段數(shù)短路徑可以選擇滿足OSNR要求的高階調制格式，跨段數(shù)較多、傳輸距離長的光路，可以采用占用帶寬大，但是在低OSNR下能夠正常工作的低階調制格式，從而更有效利用線路頻譜資源，提高頻譜效率。

軟件定義的OTN是演進的必然

云網(wǎng)絡時代，業(yè)務呈現(xiàn)出多樣化，傳統(tǒng)的光傳送網(wǎng)已無法滿足新的需求，高效、靈活、開放已然成為光網(wǎng)絡演進的關鍵，在變革的轉折點，華為提出軟件定義的OTN，在彈性管道的基礎上提供即時帶寬管理、集中式控制虛擬化網(wǎng)絡資源、開放的標準化應用接口，為新業(yè)務提供高效、靈活、開放的管控，讓光網(wǎng)絡更好地服務于業(yè)務，服務于用戶體驗，幫助客戶不斷降低運營成本、并開拓新的盈利模式，構筑更健康、和諧的產(chǎn)業(yè)鏈。