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

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

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

1ms时延圈5ms时延圈20ms时延圈

端侧地市边缘枢纽枢纽

省级/区域算力

算力算力算力算力

省内云专网

SD-WAN骨干云专网

CMNet城域/省网

SPN

PON

城域OTN省干OTN国干

OTN

接入地市省域/区域骨干

高速互联光电联动泛在接入

•400G:突破400G代际关键技术，单波•高效调度，基于OXC构建MESH化超低时•综合应用OTN/SPN/PON等多种接入

速率由100G提升至400G延网络，由调度协同向资源协同演进方式

•C6T+L6T：频谱范围由4T提升至12T，•高效运维，基于光层OAM实现光层数字•细颗粒度OTN(fgOTN)高质量承载

单纤容量由8T提升至32T化，由保护协同向运维协同演进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

16QAM-PCS波特率

64GBd→91GBd

性能相比16QAM

从~22dB提升到~17dB

100GHz间隔，8THz总谱宽

完成现网链路设置下400GQPSK/16QAM-PCS2018km性能对比

QPSK波特率

64GBd→130GBd

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：B2BOSNR容限1dB入纤功率

性能相比16QAM

1dB

从~22dB提升到~16dB

üQPSK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

150GHz间隔，12THz总谱宽

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C6T+L6T400GQPSK环路传输系统贵安←→隆回现网试点路由

üG.652.D光纤+EDFA/部分拉曼放大，üG.654.E光纤+纯EDFA放大，C6T+L6Tü试验目标：检验400GQPSK的商

C6T/C6T+L6Tü总计7000km，跨段数70，每环路用网络部署能力

ü2023年先后完成5616km和6028km现网无10*100km，过系统后OSNR余量为ü链路配置：G.652.D光纤+纯

电中继传输，推动产业进一步加速成熟2.45dBEDFA

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C4T+L4TSRS转移光谱C6T+L6TSRS转移光谱

最长最短波功率变化不同波段配置下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•功率平坦度：实测<±2.5dB（静态配置），符合标准要求

（0.06dB/km）（<±3dB）。

•放大：EDFA+部分Raman

•波段：C6T（1525~1572nm）+L6T（1576~1626nm）•需进一步推进实现波道平坦度达到~1dB，并研究自适应

•实时400GQPSK系统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

管控平台光电联动管控

无协调、各自调度

光层管控电层管控

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•业务一键式开通，优化资源配置

•光层、电层故障需要分别定位•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/业务开通自动波长变换/电中继光电协同故障定位

p每个波长均携带标签信息，经过OAMp光层OAM性能查询读取单个波长性能p由于光纤错连导致波长路径与配置不一致，

检测可动态获取波长路由表，基于光（光功率、OSNR），基于OSNR计算可通过光层OAM精确定位

电两层拓扑计算全局最优路由达性以及波长可用情况，自动配置电中继p光电故障自动关联，分析根因告警

或波长转换

9

基于OXC的光电联动新型全光网-光层资源共享

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

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

光网管控系统

内蒙

长三角E2E业务分钟级发放

宁夏L1-OTN

按业务需求创

驱动多段OCH自动开通

甘肃建波长级链路

L0-Optical

贵州新建OCh1复用OCh2新建OCh3

关键支撑

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

新波长劣化秒级检测，预警驱动，分钟级自动优化

OTU

MuxWSSWSSOSNROSNR

1十秒内波长快速打通站间劣化

单波劣化

2分钟级精细化调优

λλ

10

基于OXC的光电联动新型全光网-大带宽快速灵活调度

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。

光参算路

②算路

①业务输入NCE-T自动调测

③建路

④OCH调测

静态域WSON域静态域

OCH1OCH2OCH3

支路线路线路线路线路线路线路支路

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

WSSWSS新波增加调测前自动调测后

电层

WSSWSS

光层

OXC光交叉OTN电交叉

•光+电同时算路，无OCH时驱动新OCH计算•光交叉、电交叉同步打通•OCH创建后自动完成调测

•光层光参算路，自动选择中继，适配干线场景•业务一次性创建，无需分步骤等待•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

数据通过硬盘邮寄控制器控制器

敏捷接入SDN集中管控

硬盘快递

(天/周级)500TB搬运主备部署，高可靠

贵州FAST济南超算算力感知

业务感知

总部

按需大数据搬运数据通过网络超大带宽搬运CEVPC

…

(分钟~小时级)CPEOTN云池1

算网大脑CEVPC

云池x

分支CPEOTN

云管平台ODUk1

智能管控：光算协同

ODUk2

业务映射进硬管道业务转发联云

贵州济南

云池OTN-CPEOTN-CPE超算

移动、北邮和华为OFC2022联合展示，基于OTN管道资源池

AI智能算路，按需拆建

（AI学习，SLA、用户习惯精准匹配）化，实现光网络自动化的按需拆建和无感带宽调整：

WSSWSS光层池化•业务互联感知

WSSWSS•业务自动链路映射、调整

光•OXC灵活调度，使能波长池化

WSSWSS•光层数字化支持在线评估•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

（有资源），（无资源）

资源可视评估技术，支撑1/5/20ms算网时延圈建设分钟级天级SLA越限自动预警，自动推荐优化建议

全场景端到端业务发放

业务SLA（时延/可用率/...）无保护→推荐保护路由

可视：算力节点覆盖情

况E2E发放

全场景阈值

DC承诺

OXC值时间

可视：企业可获得算CPE即插即用

力

跨层驱动，业务自动建拆故障精准诊断，自动派单，保障业务快速修复

多因子接入评估，支撑编排层智能决策算网调配方案

带宽1G

源宿

Client

自动创建

OCOHCHTTuunnneell

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

推动fgOTN标准，支撑算力业务灵活接入

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

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

弹性带宽千级联接更低时延快速敏捷•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

10M~10G全颗粒10G通道5层-》3层简化映射业务一键发放

支持无损带宽调整联接数达上千条单站时延降低40%SLA可视可测•无损带宽调整：简化一步带宽调整

fgOTN标准进展

修订立项，明确fgOTNpathfgOTN基础技

达成技术框架基映射时钟技术Layer技术及完整标技术细节

立项技术讨论方案共识术标准发布

础共识准系列建设及草案完善

2020.22021.122022.92023.22023.42023.62023.12

(SG15全会)(Q11中间会)(SG15全会)(Q11中间会)（SG15全会）

15

fgOTN关键技术-研究焦点

•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-T2023年11月全会成熟。

•推动fgOTN管控平面、组网演进的关键技术研究，推动产业链芯片和设备的开发。

ITU-TfgOTN研究焦点

管控平面

p业务映射方案：

Errormarking方案、CBR映射颗粒度、VC映射方案Sub1GCBRPKT

业务带

GMPIMP

pfgODU的帧结构、帧开销研究：宽

帧

开销优化、延时测量、性能监测、帧频率确定fgODUfgODU无

通道层

目前pfgOTN复用映射研究：损

研究调

简化GMP映射方案、新的CBR业务时钟机制fgODU映射复映射复用整

焦点用层

pfgOTN无损带宽调整机制研究：

一步调整、机制优化、开销优化服务层ODU帧

fgOTN管控平面、组网研究

用户接入城域网/本地网省干/骨干

p推动fgOTN管控架构研究OTNOTN

CPE/HUB接入汇聚核心

p推动fgOTN组网和ODU联合组网研究

16

fgOTN管控构建网随算动光网络

fgOTN定义了面向业务的新型容器，同时算力业务对网络提出了任务式调度、多算力随选、确定性恢复等新能力要求，

提出业务感知自动映射、极简连接控制协议等管控技术创新，并积极牵头和推动fgOTN管控技术标准制定

基于fgODU的OTN网络管控架构关键能力

应用层应用APP/OSS/BSS

编排层算网统一编排光算协同运力地图

网络服务北向接口•北向接口开放，支撑最优化算•用户-算力，算力-算力时延评估

智能化网络管控系统力调度•多因子智能算路

管控大脑拓扑资源告警性能路由计算业务发放网络运维

敏捷建联

管控层管控系统南向接口业务感知

•海量链接动态建删

•地址自动学习和自动映射

自动化控制平面•算力服务任务式调度

拓扑发现连接控制保护恢复业务感知

协议底座•实现算力灵活选择•百毫秒级确定性性能的保护恢复

管控系统南向接口

UNI接口OTN/OXC

传送层CEUNI接口fgODU算力池

党政军金融

企业/园区•fgODU容器；无损弹性扩缩容；高速率：400G；宽频谱：C+L

家宽/商宽OTN网络

场景/技术研究阶段标准制定阶段

CCSA国际ØOFC/ECOC完成PoC验证

行标进展2020.122021.122023.42023.Q3标准ØIETF：云光网框架个人草案，定义场景和需求

研究课题立项研究结题，行标立项行标征求意见稿行标送审稿推动Ø基于CCSA成果，推动国际标准(ETSI，IETF)

17

小结

•面向东数西算枢纽算力连接，推进骨干长距400G光传输和光电联动技术成熟，构建400G高速互联的基于OXC

的新一代光电联动全光网，提供低时延传输、扁平化组网、大带宽保障能力；400G超长距已经进入规模商用的关

键时间节点，协同产业链推进400G技术和产业成熟，迎接400G规模商用元年。

•基于OXC的光电联动组网增强网络动态调度能力，服务算网新应用，实现光网络主要运维场景的AI落地。

•fgOTN是面向算力网络业务灵活接入的关键技术，标准化进入关键时期，需凝聚产业力量，共同推进ITU-T国

际标准化工作和产业发展

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

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

16QAM-PCS波特率

64GBd→91GBd

性能相比16QAM

从~22dB提升到~17dB

100GHz间隔，8THz总谱宽

完成现网链路设置下400GQPSK/16QAM-PCS2018km性能对比

QPSK波特率

64GBd→130GBd

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：B2BOSNR容限1dB入纤功率

性能相比16QAM

1dB

从~22dB提升到~16dB

üQPSK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

150GHz间隔，12THz总谱宽

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C6T+L6T400GQPSK环路传输系统贵安←→隆回现网试点路由

üG.652.D光纤+EDFA/部分拉曼放大，üG.654.E光纤+纯EDFA放大，C6T+L6Tü试验目标：检验400GQPSK的商

C6T/C6T+L6Tü总计7000km，跨段数70，每环路用网络部署能力

ü2023年先后完成5616km和6028km现网无10*100km，过系统后OSNR余量为ü链路配置：G.652.D光纤+纯

电中继传输，推动产业进一步加速成熟2.45dBEDFA

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C4T+L4TSRS转移光谱C6T+L6TSRS转移光谱

最长最短波功率变化不同波段配置下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•功率平坦度：实测<±2.5dB（静态配置），符合标准要求

（0.06dB/km）（<±3dB）。

•放大：EDFA+部分Raman

•波段：C6T（1525~1572nm）+L6T（1576~1626nm）•需进一步推进实现波道平坦度达到~1dB，并研究自适应

•实时400GQPSK系统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

管控平台光电联动管控

无协调、各自调度

光层管控电层管控

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•业务一键式开通，优化资源配置

•光层、电层故障需要分别定位•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/业务开通自动波长变换/电中继光电协同故障定位

p每个波长均携带标签信息，经过OAMp光层OAM性能查询读取单个波长性能p由于光纤错连导致波长路径与配置不一致，

检测可动态获取波长路由表，基于光（光功率、OSNR），基于OSNR计算可通过光层OAM精确定位

电两层拓扑计算全局最优路由达性以及波长可用情况，自动配置电中继p光电故障自动关联，分析根因告警

或波长转换

9

基于OXC的光电联动新型全光网-光层资源共享

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

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

光网管控系统

内蒙

长三角E2E业务分钟级发放

宁夏L1-OTN

按业务需求创

驱动多段OCH自动开通

甘肃建波长级链路

L0-Optical

贵州新建OCh1复用OCh2新建OCh3

关键支撑

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

新波长劣化秒级检测，预警驱动，分钟级自动优化

OTU

MuxWSSWSSOSNROSNR

1十秒内波长快速打通站间劣化

单波劣化

2分钟级精细化调优

λλ

10

基于OXC的光电联动新型全光网-大带宽快速灵活调度

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。