【前言】云時(shí)代，社交網(wǎng)絡(luò )、視頻點(diǎn)播等新型應用和業(yè)務(wù)加速涌現，帶寬需求增長(cháng)迅猛，并變得更加動(dòng)態(tài)不確定，對傳統的光網(wǎng)絡(luò )提出了巨大挑戰。100G來(lái)臨，大容量OTN已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)的共識。作為100G和OTN領(lǐng)域的領(lǐng)導者，華為認為軟件定義的OTN（Software defined Optical Transport Network）將是下一代光傳送網(wǎng)發(fā)展的方向，其擁有“彈性管道”、“即時(shí)帶寬”、“編程光網(wǎng)”三大特性，可以滿(mǎn)足未來(lái)業(yè)務(wù)快速部署、帶寬按需分配、網(wǎng)絡(luò )易維易管等要求，為運營(yíng)商構筑云時(shí)代高效、靈活、開(kāi)放的光傳送網(wǎng)，有效降低TCO，提升網(wǎng)絡(luò )盈利水平。
傳統光傳送網(wǎng)所面臨的挑戰
流量快速增長(cháng)，單載波容量逼近極限
近年來(lái)隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)數、應用種類(lèi)、帶寬需求等都呈現出爆炸式的增長(cháng)，以中國為例，未來(lái)4~5年干線(xiàn)網(wǎng)流量的年增長(cháng)率會(huì )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。面對巨大的數字洪流，超高速光接口需求大量涌現，線(xiàn)路傳輸速率逐漸從40G/100G、400G/1T+發(fā)展，超100G之后多載波技術(shù)是趨勢，怎樣提升多載波技術(shù)的頻譜利用效率，以及怎樣通過(guò)資源的靈活調整提升網(wǎng)絡(luò )整體頻譜利用效率成為下一步發(fā)展的首要問(wèn)題。
新應用層出不窮，動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)如何泄洪
隨著(zhù)云計算、數據中心的廣泛應用，出現各種不同類(lèi)型的新業(yè)務(wù)新應用，傳送網(wǎng)除了面臨巨大的數字洪流，還將面臨洪流的動(dòng)態(tài)性和不可預知性。傳統的光傳送網(wǎng)絡(luò )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(guò)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(gè)靈活、開(kāi)放的新架構，實(shí)現“自動(dòng)部署”、“瞬時(shí)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(guò)硬件的靈活可編程配置，實(shí)現傳送資源可軟件動(dòng)態(tài)調整的光傳送架構。其核心技術(shù)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(kāi)放式應用接口(API)，利用可編程傳送控制器(Programmable Transport Controller)實(shí)現光網(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(kāi)放的管道網(wǎng)絡(luò )服務(wù)。系統架構如圖1所示。
軟件定義的OTN系統架構
軟件定義的OTN具備“彈性管道”、“即時(shí)帶寬”、“編程光網(wǎng)”三大特性，可以滿(mǎn)足未來(lái)不同業(yè)務(wù)快速部署、帶寬按需分配、網(wǎng)絡(luò )易維易管等要求，能夠有效降低運營(yíng)商TCO，提升盈利水平。
軟件定義的OTN，四大關(guān)鍵技術(shù)
軟件定義的OTN包含Flex OTN、Flex Transceiver、Flex ROADM以及Programmable Transport Controller四大關(guān)鍵技術(shù)。
Flex OTN技術(shù)
傳統的OTN通過(guò)GMP技術(shù)實(shí)現對TDM/IP等多業(yè)務(wù)的封裝和承載，但隨著(zhù)業(yè)務(wù)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(mǎn)足運營(yíng)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(shí)，也無(wú)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(shí)又與現網(wǎng)兼容，很好地滿(mǎn)足了對未來(lái)多業(yè)務(wù)靈活、高效率的承載。
Flex Transceiver技術(shù)
Transceiver即實(shí)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(chǎng)景，需不同調制碼型、線(xiàn)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(lǐng)先的flex-ODSP技術(shù)，僅僅只需通過(guò)簡(jiǎn)單的軟件配置，輕點(diǎn)鼠標，一套硬件系統即可滿(mǎn)足多種應用場(chǎng)景，與Flex OTN以及Programmable Transport Controller技術(shù)相配合后，用戶(hù)可根據實(shí)際業(yè)務(wù)情況，對光層帶寬資源進(jìn)行合理優(yōu)化分配，實(shí)現流量的精細化運營(yíng)，同時(shí)降低網(wǎng)絡(luò )整體功耗。類(lèi)似可調激光器對光網(wǎng)絡(luò )的推動(dòng)，Flex Transceiver勢必也會(huì )帶來(lái)更大的變革。
Flex ROADM技術(shù)
ROADM即可配置的OADM單元，是光網(wǎng)絡(luò )中不可或缺的重要光層物理單元，能夠在光層實(shí)現波長(cháng)通道的交換和上下路。隨著(zhù)400G/1T+的出現，為了進(jìn)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(shí)現極小的帶寬間隔，實(shí)現任意帶寬任意光通道之間的無(wú)損交換(hitless)；結合Flex OTN和Flex TRX技術(shù)，更進(jìn)一步，在光層可實(shí)現更精細的子波長(cháng)調度，通過(guò)光層直接旁路，減小昂貴的上層交換設備的使用，降低運營(yíng)商TCO以及網(wǎng)絡(luò )整體功耗。
Programmable Transport Controller技術(shù)
Programmable Transport Controller是一種新型的網(wǎng)絡(luò )控制單元。通過(guò)與網(wǎng)絡(luò )設備層的標準化Openflow控制接口，提供跨多設備形態(tài)的統一控制，實(shí)現從動(dòng)態(tài)云業(yè)務(wù)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(yè)務(wù)的快速即時(shí)提供；通過(guò)與應用層的開(kāi)放式API，使應用可以驅動(dòng)網(wǎng)絡(luò )，快速即時(shí)重構網(wǎng)絡(luò )硬件系統，實(shí)現可編程化的光網(wǎng)絡(luò ), 滿(mǎn)足用戶(hù)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)性以及個(gè)性化服務(wù)需求；通過(guò)集中式的控制理念，使業(yè)務(wù)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(wù)端到端質(zhì)量得到有效保證，讓用戶(hù)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(kāi)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(wù)的一部分為運營(yíng)商提供“OaaS”增值服務(wù)(Optical as a Service)。
軟件定義的OTN價(jià)值
運維“易”，運營(yíng)“細”
傳統網(wǎng)絡(luò )中單板類(lèi)型種類(lèi)繁多，增大了備料成本以及運維成本，增加了運營(yíng)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(shí)現單板硬件歸一化；同時(shí)，由于光模塊可軟件編程，自定義速率、碼型等，給網(wǎng)絡(luò )運維以及運營(yíng)也帶來(lái)諸多好處，例如，在工程開(kāi)局階段，可以減少備件數量，降低開(kāi)局工程師技術(shù)要求，加快開(kāi)局速度，有利于業(yè)務(wù)的快速開(kāi)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(shí)，可以通過(guò)改變調制碼型，優(yōu)化系統性能。單板的靈活可配置還可以為運營(yíng)商帶來(lái)更加靈活的帶寬銷(xiāo)售模式，進(jìn)一步提升營(yíng)收。
帶寬資源“零浪費”，帶寬價(jià)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(shí)現帶寬資源“零浪費”。網(wǎng)絡(luò )控制器通過(guò)標準控制接口，根據上層業(yè)務(wù)流量，對光層硬件設備進(jìn)行重構，調整管道大小，一方面可以節約網(wǎng)絡(luò )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(lái)綠色光網(wǎng)絡(luò )。
軟件定義的OTN所具備的“即時(shí)帶寬”，除了帶來(lái)不一樣的用戶(hù)體驗，更實(shí)現了帶寬價(jià)值的“零殘留”。傳統光傳送網(wǎng)，從用戶(hù)發(fā)出一個(gè)帶寬請求，到最后業(yè)務(wù)開(kāi)通，需要經(jīng)歷多個(gè)部門(mén)，多人處理，開(kāi)通時(shí)間最長(cháng)可達數月，而通過(guò)統一端到端控制，結合靈活光物理層技術(shù)，減少了人的參與，業(yè)務(wù)開(kāi)通時(shí)間可減少至數小時(shí)，甚至數分數秒，帶寬資源滾動(dòng)使用，不光提升了每比特營(yíng)收，也可帶來(lái)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(luò )資源，作為業(yè)務(wù)的一部分為運營(yíng)商提供增值服務(wù)。通過(guò)提供開(kāi)放式API，將網(wǎng)絡(luò )能力抽象給應用層，同時(shí)應用層業(yè)務(wù)驅動(dòng)網(wǎng)絡(luò )根據個(gè)性化需求來(lái)建立連接，使得客戶(hù)基于標準化接口簡(jiǎn)易實(shí)現自助化網(wǎng)絡(luò )定制，并提供代維代管的服務(wù)，從而與客戶(hù)、內容提供商產(chǎn)生更緊密、互利的深入合作關(guān)系，從而共創(chuàng )新的盈利增長(cháng)點(diǎn)。
流量、距離自適應
軟件定義的OTN，可以根據光路的長(cháng)度和經(jīng)過(guò)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(mǎn)足OSNR要求的高階調制格式，跨段數較多、傳輸距離長(cháng)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(xiàn)路頻譜資源，提高頻譜效率。
軟件定義的OTN是演進(jìn)的必然
云網(wǎng)絡(luò )時(shí)代，業(yè)務(wù)呈現出多樣化，傳統的光傳送網(wǎng)已無(wú)法滿(mǎn)足新的需求，高效、靈活、開(kāi)放已然成為光網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)的關(guān)鍵，在變革的轉折點(diǎn)，華為提出軟件定義的OTN，在彈性管道的基礎上提供即時(shí)帶寬管理、集中式控制虛擬化網(wǎng)絡(luò )資源、開(kāi)放的標準化應用接口，為新業(yè)務(wù)提供高效、靈活、開(kāi)放的管控，讓光網(wǎng)絡(luò )更好地服務(wù)于業(yè)務(wù)，服務(wù)于用戶(hù)體驗，幫助客戶(hù)不斷降低運營(yíng)成本、并開(kāi)拓新的盈利模式，構筑更健康、和諧的產(chǎn)業(yè)鏈。
