解開下一代光傳送網(wǎng)的面紗：軟件定義的OTN
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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(yīng)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(shù)是趨勢，怎樣提升多載波技術(shù)的頻譜利用效率，以及怎樣通過資源的靈活調(diào)整提升網(wǎng)絡(luò)整體頻譜利用效率成為下一步發(fā)展的首要問題。
新應(yīng)用層出不窮，動態(tài)業(yè)務(wù)如何泄洪
隨著云計算、數(shù)據(jù)中心的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)各種不同類型的新業(yè)務(wù)新應(yīng)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(yù)知性。傳統(tǒng)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“過設(shè)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(gòu)，實現(xiàn)“自動部署”、“瞬時帶寬調(diào)整”。
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(diào)整的光傳送架構(gòu)。其核心技術(shù)包括：具有靈活可變的光、電功能模塊，構(gòu)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(yīng)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(yīng)用提供高效、靈活、開放的管道網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。
圖1 軟件定義的OTN系統(tǒng)架構(gòu)
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(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F(xiàn)lex 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(tǒng)的OTN通過GMP技術(shù)實現(xiàn)對TDM/IP等多業(yè)務(wù)的封裝和承載，但隨著業(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(yīng)，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(chǔ)上，引入靈活OTN處理，與可編程光層完美結(jié)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(wù)靈活、高效率的承載。
Flex Transceiver技術(shù)
Transceiver即實現(xiàn)電信號與光信號的相互轉(zhuǎn)換的單元，傳統(tǒng)的Transceiver由于硬件結(jié)構(gòu)單一，不同的應(yīng)用場景，需不同調(diào)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(jié)構(gòu)，基于業(yè)界領(lǐng)先的flex-ODSP技術(shù)，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(yīng)用場景，與Flex OTN以及Programmable Transport Controller技術(shù)相配合后，用戶可根據(jù)實際業(yè)務(wù)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(luò)整體功耗。類似可調(diào)激光器對光網(wǎng)絡(luò)的推動，F(xiàn)lex Transceiver勢必也會帶來更大的變革。
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(yīng)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(jié)合Flex OTN和Flex TRX技術(shù)，更進一步，在光層可實現(xiàn)更精細的子波長調(diào)度，通過光層直接旁路，減小昂貴的上層交換設(shè)備的使用，降低運營商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。通過與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備層的標準化Openflow控制接口，提供跨多設(shè)備形態(tài)的統(tǒng)一控制，實現(xiàn)從動態(tài)云業(yè)務(wù)到基于Flex OTN、Flex TRX、Flex ROADM的彈性管道端到端統(tǒng)一控制，方便增值業(yè)務(wù)的快速即時提供;通過與應(yīng)用層的開放式API，使應(yīng)用可以驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)，快速即時重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)，實現(xiàn)可編程化的光網(wǎng)絡(luò), 滿足用戶動態(tài)實時性以及個性化服務(wù)需求;通過集中式的控制理念，使業(yè)務(wù)多層流量疏導(dǎo)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(zhuǎn)變成智能管道，管道作為業(yè)務(wù)的一部分為運營商提供“OaaS”增值服務(wù)(Optical as a Service)。
軟件定義的OTN價值
運維“易”，運營“細”
傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)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(gòu)，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(luò)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(shù)要求，加快開局速度，有利于業(yè)務(wù)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(dǎo)致傳輸性能下降時，可以通過改變調(diào)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。
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