傳統光傳送網所面臨的挑戰

　　流量快速增長，單載波容量逼近極限

　　近年來隨著互聯網的發展，互聯網用戶數、應用種類、帶寬需求等都呈現出爆炸式的增長，以中國為例，未來4~5年干線網流量的年增長率會高達60~70%，骨干傳輸網總帶寬將從64Tb/s增加到150Tb/s左右，甚至200Tb/s以上。面對巨大的數字洪流，超高速光接口需求大量涌現，線路傳輸速率逐漸從40G/100G、400G/1T+發展，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絡整體頻譜利用效率成為下一步發展的首要問題。

　　新應用層出不窮，動態業務如何泄洪

　　隨著云計算、數據中心的廣泛應用，出現各種不同類型的新業務新應用，傳送網除了面臨巨大的數字洪流，還將面臨洪流的動態性和不可預知性。傳統的光傳送網絡基于固定速率的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“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，是通過硬件的靈活可編程配置，實現傳送資源可軟件動態調整的光傳送架構。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，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）實現光網可編程化以及資源云化，從而為不同的應用提供高效、靈活、開放的管道網絡服務。系統架構如圖1所示。

　　圖1 軟件定義的OTN系統架構

　　軟件定義的OTN具備“彈性管道”、“即時帶寬”、“編程光網”三大特性，可以滿足未來不同業務快速部署、帶寬按需分配、網絡易維易管等要求，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Flex OTN、Flex Transceiver、Flex ROADM以及Programmable Transport Controller四大關鍵技術。

　　Flex OTN技術

　　傳統的OTN通過GMP技術實現對TDM/IP等多業務的封裝和承載，但隨著業務速率的提升，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，同時又與現網兼容，很好地滿足了對未來多業務靈活、高效率的承載。

　　Flex Transceiver技術

　　Transceiver即實現電信號與光信號的相互轉換的單元，傳統的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，用戶可根據實際業務情況，對光層帶寬資源進行合理優化分配，實現流量的精細化運營，同時降低網絡整體功耗。類似可調激光器對光網絡的推動，Flex 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，是光網絡中不可或缺的重要光層物理單元，能夠在光層實現波長通道的交換和上下路。隨著400G/1T+的出現，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，Flex ROADM應運而生。Flex ROADM可以實現極小的帶寬間隔，實現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以及網絡整體功耗。

　　Programmable Transport Controller技術

　　Programmable Transport Controller是一種新型的網絡控制單元。通過與網絡設備層的標準化Openflow控制接口，提供跨多設備形態的統一控制，實現從動態云業務到基于Flex OTN、Flex TRX、Flex ROADM的彈性管道端到端統一控制，方便增值業務的快速即時提供；通過與應用層的開放式API，使應用可以驅動網絡，快速即時重構網絡硬件系統，實現可編程化的光網絡， 滿足用戶動態實時性以及個性化服務需求；通過集中式的控制理念，使業務多層流量疏導更加智能、可控，全網資源利用率得以最大化提升，業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，使傳送網從啞管道轉變成智能管道，管道作為業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”

　　傳統網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，可以減少備件數量，降低開局工程師技術要求，加快開局速度，有利于業務的快速開通和部署，在維護優化階段，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，優化系統性能。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，實現帶寬資源“零浪費”。網絡控制器通過標準控制接口，根據上層業務流量，對光層硬件設備進行重構，調整管道大小，一方面可以節約網絡帶寬資源，提升帶寬利用率，比如，以100G/400G/1T混傳系統為例，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，更實現了帶寬價值的“零殘留”。傳統光傳送網，從用戶發出一個帶寬請求，到最后業務開通，需要經歷多個部門，多人處理，開通時間最長可達數月，而通過統一端到端控制，結合靈活光物理層技術，減少了人的參與，業務開通時間可減少至數小時，甚至數分數秒，帶寬資源滾動使用，不光提升了每比特營收，也可帶來ICP、ISP之間良好的生態圈。

　　軟件定義的OTN所具備的“編程光網”，使得光網針對不同的應用可以提供不同的網絡資源，作為業務的一部分為運營商提供增值服務。通過提供開放式API，將網絡能力抽象給應用層，同時應用層業務驅動網絡根據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自助化網絡定制，并提供代維代管的服務，從而與客戶、內容提供商產生更緊密、互利的深入合作關系，從而共創新的盈利增長點。

　　流量、距離自適應

　　軟件定義的OTN，可以根據光路的長度和經過的跨段數靈活選取適當的調制格式以及頻譜資源，小跨段數短路徑可以選擇滿足OSNR要求的高階調制格式，跨段數較多、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

　　云網絡時代，業務呈現出多樣化，傳統的光傳送網已無法滿足新的需求，高效、靈活、開放已然成為光網絡演進的關鍵，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絡資源、開放的標準化應用接口，為新業務提供高效、靈活、開放的管控，讓光網絡更好地服務于業務，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、和諧的產業鏈。


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