李允博：400G 高速传输互联为底、基于OXC的光电联动新型全光网助力算力网络发展

400G 高速传输互联为底、基于OXC的光电联动新型全光网助力算力网络发展李允博中国移动研究院基础网络技术研究所2023年6月15日@NGOF 2目录光网络构筑算力网络基石1面向算力业务的灵活接入3基于OXC的光电联动新型全光网2 3新型基础网络演进面向东数西算枢纽连接，构建400G高速互联的基于OXC的新一代光电联动全光网；面向泛在算力接入，实现OTN、SPN、PON等多种异构方式的敏捷接入端侧算力枢纽算力省级/区域算力地市边缘算力接入省域/区域骨干枢纽算力SD-WAN 骨干云专网省内云专网CMNet城域/省网OTN国干OTN省干城域SPN OTN地市20ms时延圈5ms时延圈1ms时延圈PON高速互联•400G: 突破400G代际关键技术，单波速率由100G提升至400G•C6T+L6T：频谱范围由4T提升至12T，单纤容量由8T提升至32T泛在接入•综合应用OTN/SPN/PON等多种接入方式•细颗粒度OTN(fgOTN)高质量承载TDM和分组业务光电联动•高效调度，基于OXC构建MESH化超低时延网络，由调度协同向资源协同演进•高效运维，基于光层OAM实现光层数字化，由保护协同向运维协同演进 4目录光网络构筑算力网络基石1面向算力业务的灵活接入3基于OXC的光电联动新型全光网2 5400G长距传输-QPSK是400G骨干长距传输技术方案核心器件决定代际，解决130GBd技术难点，通过方案设计、理论分析、试验验证，400G QPSK相对16QAM-PCS有50%+的性能提升，明确成为骨干长距传输解决方案16QAM-PCSQPSK波特率64GBd → 91GBd性能相比16QAM从~22dB提升到~17dB波特率64GBd → 130GBd性能相比16QAM从~22dB提升到~16dB100GHz间隔，8THz总谱宽150GHz间隔，12THz总谱宽完成现网链路设置下400G QPSK/16QAM-PCS 2018km性能对比ü链路：现网链路设置下的真实 QPSK / 16QAM-PCS性能比较üQPSK较16QAM-PCS整体优势提升2dB：B2B OSNR容限1dB 入纤功率 1dBüQPSK相比16QAM-PCS，在满足工程维护余量的条件下，基于G.652D传输距离可增加50%+ 6400G长距传输-400G QPSK传输能力持续增强实验室传输纪录üG.654.E光纤+纯EDFA放大，C6T+L6Tü总计7000km，跨段数70，每环路10*100km，过系统后OSNR余量为2.45dBC6T+L6T 400G QPSK环路传输系统üG.652.D光纤+EDFA/部分拉曼放大，C6T/C6T+L6Tü2023年先后完成5616km和6028km现网无电中继传输，推动产业进一步加速成熟宁波←→贵安现网试点路由极限传输能力验证试点•基于现网G.652.D光纤实现C6T波段400G QPSK 5616km/6028km传输，创现网传输世界记录•基于G.654.E光纤实现C6T+L6T波段400G QPSK 7000km传输，是目前实验室测试的最高水平•完成面向经典商用场景的1673km传输及东数西算业务加载试验ü试验目标：检验400G QPSK的商用网络部署能力ü链路配置：G.652.D光纤+纯EDFA贵安←→隆回现网试点路由应用部署场景现网试点 7400G长距传输-超宽谱SRS功率转移研究•100G时代谱宽仅4THz，影响可以忽略；400G时代频谱扩展至12THz C6T+L6T，接近13.4THz的受激拉曼散射效应（SRS）增益峰值，功率转移问题凸显，是400G QPSK带来的全新问题•标准跨段上，G.652D功率转移~7dB，G.654E功率转移~3.6dBC4T+L4T SRS转移光谱C6T+L6T SRS转移光谱不同波段配置下G.652.D 实测SRS转移不同波段配置下G.654.E 实测SRS转移最长最短波功率变化SRS增益谱与波段设置 8400G长距传输-超宽谱SRS功率转移解决方案通过输入功率均衡、放大器斜率配置等方案创新实现对受激拉曼散射效应（SRS）的均衡，方案有效性已在现网静态环境下得到初步验证•现网链路：湖南长沙←→贵州贵安，2502km，带工程维护余量（0.06dB/km）•放大：EDFA+部分Raman•波段：C6T（1525~1572nm）+L6T（1576~1626nm）•实时400G QPSK系统•功率平坦度：实测<±2.5dB（静态配置），符合标准要求（<±3dB）。•需进一步推进实现波道平坦度达到~1dB，并研究自适应SRS均衡方案实现在动态增减波场景下的波长功率均衡现网拓扑试验结果 99基于OXC的光电联动新型全光网•基于OXC的光电联动新型全光网是利用电交叉矩阵完成小颗粒业务汇聚和调度，利用光交叉完成波长级业务调度，拉通光电OAM机制，实现光电组网联动以支持大规模组网和灵活调度•集中式管控系统进行总体策略控制，全程各个节点实时读取包含各波长业务拓扑信息和性能信息光层OAM，用于光电两层跨层业务路径计算、链路配置和保护恢复等功能，实现原有光电分离的两张网络成为光电融合一张网络电层光层电层管控光层管控管控平台无协调、各自调度光电混合网络光电联动管控•业务一键式开通，优化资源配置•光电两层跨层业务路径计算、链路配置、保护恢复等统一管控调度•OTN和光层层次化设计，业务开通需要分别配置•光层、电层故障需要分别定位光电协同算路/业务开通p每个波长均携带标签信息，经过OAM检测可动态获取波长路由表，基于光电两层拓扑计算全局最优路由自动波长变换/电中继p光层OAM性能查询读取单个波长性能（光功率、OSNR），基于OSNR计算可达性以及波长可用情况，自动配置电中继或波长转换光电协同故障定位p由于光纤错连导致波长路径与配置不一致，通过光层OAM精确定位p光电故障自动关联，分析根因告警 基于OXC的光电联动新型全光网-光层资源共享10算力业务任务式调度，按需建链，波长资源分时共享人工调测电驱光自动、动态拆建波长级链路内蒙宁夏甘肃贵州长三角光网管控系统E2E业务分钟级发放新建OCh1新建OCh3复用OCh2L1-OTNL0-Optical驱动多段OCH自动开通自动打通链路：波长上下，E2E链路调测自动调优性能：运行波长劣化自动检测、调优OTUWSSMuxWSS新波长十秒内波长快速打通分钟级精细化调优21劣化秒级检测，预警驱动，分钟级自动优化λλOSNROSNR站间劣化单波劣化关键支撑算网业务带宽需求具有时效性，存在大量的带宽空闲时隙，原有固定式连接面临资源利用不高，资源浪费的挑战，算力网络需要构建按业务需求时间灵活调度分配资源的能力，实现网络资源的分时共享，提效增收按业务需求创建波长级链路 基于OXC的光电联动新型全光网-大带宽快速灵活调度11基于业务驱动，光电资源协同算路，根据业务需求自动创建波长级光层路由，自动进行系统调测，打通链路，实现业务快速、灵活发放。NCE-T光参算路WSON域支路线路线路线路线路线路线路支路OCH1OCH2OCH3静态域静态域自动调测①业务输入② 算路③建路④ OCH调测光电跨层协同算路•光+电同时算路，无OCH时驱动新OCH计算•光层光参算路，自动选择中继，适配干线场景光层电层光电交叉同步创建•光交叉、电交叉同步打通•业务一次性创建，无需分步骤等待自动调测一键式开通•OCH创建后自动完成调测•无需人工干预，业务自动打通OXC光交叉WSSWSSWSSWSSOTN电交叉新波增加调测前自动调测后光+电一键式分钟级打通，无需人工干预，支撑算网大脑运力快速调度 12基于OXC的光电联动新型全光网-构建AI智能算路•在光网络资源池化、具备灵活调度能力的网络中，使用AI算法学习网络SLA情况（光缆可用率、时延、功耗、资源占用等）和识别业务特征，精准匹配用户诉求，实现算网任务式调度路由、带宽的最优选择。基于大数据分析的AI智能算路，按需调度光网络资源算网大脑云管平台按需大数据搬运(分钟~小时级)硬盘快递(天/周级)数据通过硬盘邮寄500TB搬运济南超算贵州FAST数据通过网络超大带宽搬运智能管控：光算协同OTN-CPEOTN-CPE济南超算贵州云池•OXC灵活调度，使能波长池化•光层数字化支持在线评估光层池化WSSWSSWSSWSSWSSWSS光AI智能算路，按需拆建（AI学习，SLA、用户习惯精准匹配）智能化业算感知，实现Cloud VR + OTN刚性管道移动、北邮和华为OFC2022联合展示，基于OTN管道资源池化，实现光网络自动化的按需拆建和无感带宽调整：•业务互联感知•业务自动链路映射、调整•确定性硬隔离联接敏捷接入CE总部CE分支VPC云池xODUk1算力感知业务感知ODUk2业务映射进硬管道业务转发联云SDN集中管控主备部署，高可靠控制器控制器VPC云池1CPE OTNCPE OTN... 13基于OXC的光电联动新型全光网-光网管控智能化•面向算力网络的光网络，需要光网管控系统通过自动化、智能化技术，增强传输能力多维评估、全场景自动化开通、和业务SLA智能保障能力，实现精准的算网规建、快速的业务开通和高品质的业务保障网络资源可视/可评估算网业务自动化开通算网业务SLA保障可视：算力节点覆盖情况可视：企业可获得算力资源可视评估技术，支撑1/5/20ms算网时延圈建设多因子接入评估，支撑编排层智能决策算网调配方案SLA越限自动预警，自动推荐优化建议承诺值阈值业务SLA（时延/可用率/...）时间无保护 → 推荐保护路由跨层驱动，业务自动建拆简化业务模型， 驱动创建电层管道OCH TunnelClientOCH Tunnel自动创建源宿 带宽 1G分钟级（有资源），天级（无资源）OXCDCE2E发放CPE即插即用全场景全场景端到端业务发放故障精准诊断，自动派单，保障业务快速修复 14目录光网络构筑算力网络基石1面向算力业务的灵活接入3基于OXC的光电联动新型全光网2 推动fgOTN标准，支撑算力业务灵活接入15修订立项，达成技术框架基础共识2022.9(SG15全会)映射时钟技术方案共识2023.2(Q11中间会)明确fgOTN pathLayer技术及完整标准系列建设2023.4(SG15全会)技术细节及草案完善2023.6(Q11中间会)fgOTN基础技术标准发布2023.12（SG15全会）fgOTN标准进展2020.2立项2021.12技术讨论fgOTN继承传统OTN，扩展fgODU细颗粒业务路径层，满足海量细颗粒业务的硬隔离、高效安全、低时延等传输需求，从架构、接口、保护、设备、时钟、管理进行整体标准规划定义。p基础标准技术围绕映射复用、帧结构、时钟方案、无损带宽调整、PKT/CBR/VCn业务映射进行创新制定•fgODU映射复用：简化fgGMP映射方案•fgODU帧结构：基于ODU增强OAM设计•fgODU时钟方案：逐点时钟相位偏差累积•无损带宽调整：简化一步带宽调整fgOTN标准基础创新技术fgOTN品质联接：弹性管道、引领未来千级联接弹性带宽快速敏捷更低时延业务一键发放SLA可视可测10G通道联接数达上千条10M~10G全颗粒支持无损带宽调整5层-》3层简化映射单站时延降低40% 16fgOTN关键技术-研究焦点ITU-T fgOTN研究焦点fgODU帧ODU帧CBRfgODU通道层fgODU映射复用层服务层映射复用PKTGMPIMPSub1G业务p业务映射方案：Error marking方案、CBR映射颗粒度、VC映射方案pfgODU的帧结构、帧开销研究：开销优化、延时测量、性能监测、帧频率确定pfgOTN复用映射研究：简化GMP映射方案、新的CBR业务时钟机制 pfgOTN无损带宽调整机制研究：一步调整、机制优化、开销优化•目前处于fgOTN标准制定的关键阶段，核心机制已经确定，但具体技术方案正在制定。•目标推动ITU-T的fgOTN标准技术方案在ITU-T 2023年11月全会成熟。•推动fgOTN管控平面、组网演进的