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 目录 1光网络构筑算力网络基石 2基于OXC的光电联动新型全光网 3面向算力业务的灵活接入 2 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 SD-WAN 1ms时延圈 地市边缘算力 5ms时延圈 省级/区域算力 省内云专网 20ms时延圈 枢纽枢纽 算力算力 骨干云专网 SPNPONOTN CMNet城域/省网 城域OTN省干 OTN国干 接入地市省域/区域骨干 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 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 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 3 目录 1光网络构筑算力网络基石 2基于OXC的光电联动新型全光网 3面向算力业务的灵活接入 4 400G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，400GQPSK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 波特率64GBd→91GBd 16QAM-PCS 性能相比16QAM 从~22dB提升到~17dB QPSK 100GHz间隔，8THz总谱宽 波特率64GBd→130GBd 性能相比16QAM 从~22dB提升到~16dB 150GHz间隔，12THz总谱宽 完成现网链路设置下400GQPSK/16QAM-PCS2018km性能对比 链路：现网链路设置下的真实QPSK/16QAM-PCS性能比较 QPSK较16QAM-PCS整体优势提升2dB：B2BOSNR容限1dB入纤功率1dB QPSK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%+ 5 400G长距传输-400GQPSK传输能力持续增强 •基于现网G.652.D光纤实现C6T波段400GQPSK5616km/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400GQPSK7000km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 极限传输能力验证试点 实验室传输纪录 应用部署场景现网试点 宁波←→贵安现网试点路由 G.652.D光纤+EDFA/部分拉曼放大，C6T/C6T+L6T 2023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 C6T+L6T400GQPSK环路传输系统 G.654.E光纤+纯EDFA放大，C6T+L6T 总计7000km，跨段数70，每环路10*100km，过系统后OSNR余量为2.45dB 贵安←→隆回现网试点路由 试验目标：检验400GQPSK的商用网络部署能力 链路配置：G.652.D光纤+纯EDFA 6 400G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12THzC6T+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400GQPSK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~3.6dB SRS增益谱与波段设置 最长最短波功率变化 C4T+L4TSRS转移光谱C6T+L6TSRS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7 400G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 现网拓扑试验结果 •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400GQPSK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 8 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 光层管控 管控平台 无协调、各自调度 电层管控 光电联动管控 电层 光电混合网络 光层 •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 •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 光电协同算路/业务开通 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 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 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 光电故障自动关联，分析根因告警 9 9 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 光网管控系统 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 长三角 甘肃 贵州 按业务需求创建波长级链路 L1-OTN E2E业务分钟级发放 驱动多段OCH自动开通 L0-Optical 新建OCh1 复用OCh2 新建OCh3 基于OXC的光电联动新型全光网-光层资源共享 关键支撑 新波长 OTU Mux WSS 1 2 WSS 十秒内波长快速打通 分钟级精细化调优 OSNR OSNR 站间劣化单波劣化 λλ 劣化秒级检测，预警驱动，分钟级自动优化 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 10 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。 ①业务输入 ③建路 NCE-T 光参算路 自动调测 ②算路 ④OCH调测 静态域 WSON域 静态域 支路 线路 OCH1 线路 线路 OCH2 线路 线路 OCH3 线路 支路 光电跨层协同算路 光电交叉同步创建 自动调测一键式开通 基于OXC的光电联动新型全光网-大带宽快速灵活调度 电层光层 •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 WSS WSS WSS WSS OXC光交叉 •光交叉、电交叉同步打通 •业务一次性创建，无需分步骤等待 OTN电交叉 新波增加调测前 自动调测后 •OCH创建后自动完成调测 •无需人工干预，业务自动打通 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 11 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智能化业算感知，实现CloudVR+OTN刚性管道 硬盘快递(天/周级) 贵州FAST 数据通过硬盘邮寄 500TB搬运济南超算 敏捷接入 业务感知 总部 SDN集中管控 控制器控制器 主备部署，高可靠 算力感知 按需大数据搬运(分钟~小时级) 数据通过网络超大带宽搬运 算网大脑 智能管控：光算协同 云管平台 CE CPEOTN CE 分支CPEOTN ODUk1ODUk2 VPC … 云池1 VPC 云池x 贵州济南 云池OTN-CPEOTN-CPE超算 AI智能算路，按需拆建 （AI学习，SLA、用户习惯精准匹配） 业务映射进硬管道业务转发联云 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： WSSWSS 光 WSS WSS WSSWSS 光层池化 •OXC灵活调度，使能波长池化 •光层数字化支持在线评估 •业务互联感知 •业务自动链路映射、调整 •确定性硬隔离联接 12 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 资源可视评估技术，支撑1/5/20ms算网时延圈建设 分钟级（有资源），天级（无资源） SLA越限自动预警，自动推荐优化建议 可视：算力节点覆盖情况 可视：企业可获得算力 全场景端到端业务发放 E2E发放 全场景 DC OXC CPE即插即用 业务SLA（时延/可用率/...） 阈值承诺 值时间 无保护→推荐保护路由 多因子接入评估，支撑编排层智能决策算网调配方案 跨层驱动，业务自动建拆 带宽1G 源宿 故障精准诊断，自动派单，保障业务快速修复 Client 自动创建 OCHTunnel OCHTunnel 简化业务模型，驱动创建电层管道 13 目录 1光网络构筑算力网络基石 2基于OXC的光电联动新型全光网 3面向算力业务的灵活接入 14 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。 fgOTN品质联接：弹性管道、引领未来 fgOTN标准基础创新技术 弹性带宽 10M~10G全颗粒支持无损带宽调整 千级联接 10G通道 联接数达上千条 更低时延 5层-》3层简化映射单站时延降低40% 快速敏捷 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 业务一键发放SLA可视可测 推动fgOTN标准，支撑算力业务灵活接入 2020.2 2021.12 2022.9 2023.2 2023.4 2023.6 2023.12 (SG15全会) (Q11中间会) (SG15全会) (Q11中间会) （SG15全会） fgOTN标准进展 明确fgOTNpath映射时钟技术Layer技术及完整标方案共识准系列建设 技术讨论 立项 技术细节及草案完善 修订立项，达成技术框架基 础共识 fgOTN基础技术标准发布 15 fgOTN关键技术-研究焦点 •