面向雲網融合的光網路發展

昨日，“2021中國雲網智聯大會”在北京圓滿落幕。在“雲光一體”分會場上，中國資訊通訊研究院技術與標準研究所寬頻網路研究部主任工程師徐雲斌發表了《面向雲網融合的光網路發展》的主題演講。

▲中國資訊通訊研究院技術與標準研究所寬頻網路研究部主任工程師 徐雲斌

(一)新需求驅動雲網融合發展

眾所周知，新基建是推動中國數字經濟高速發展的重要動力，產業的數字化轉型造就了”千行百業”入雲，催生了多樣化的承載需求，二者共同促進雲網融合。

據中國信通院釋出的《雲端計算發展白皮書(2020年)》報告顯示，2020年中國私有云市場規模達791億元，較2019年增長22.6%，預計未來幾年將保持穩定增長，到2023年市場規模將接近1500億元。

一時間，雲業務、雲服務成為電信運營商關注的重點。在電信運營商轉型過程中，關注技術創新以及在業務形態、商業模式、服務模式的探索。

政務雲統一化帶來雲間互聯需求，要求頻寬提速;工業資料協同傳輸，上傳到工廠邊緣雲，多雲協同處理;金融行業全面雲化，要求頻寬提速、靈活組網、一跳接入;電力行業需要多種顆粒承載，時延穩定可靠。

醫療資料傳輸要求提供彈性大頻寬，安全、可靠、低時延、可視可管;安防監控高畫質影片回傳要求大頻寬、物理隔離、高安全;直播教學要求低時延，潮汐效應要求頻寬彈性;遊戲使用者併發要求高入雲頻寬，伺服器入雲需雲間互聯。

總的來說， 底層網路需要提供多樣化承載能力，包括：大頻寬、低時延、高可靠、安全隔離、頻寬隨需、可管可視等，從而來支撐雲網進一步的深度融合。

面向雲光融合的全光底座特徵明顯。

• 大頻寬：超大容量鏈路/節點、超高速率模組。

• 多業務承載：2M-100G多顆粒業務接入。

• 時延保障：一跳入雲，光層隧道保障低時延。

• 開放解耦：光層開放互聯，開放南北向介面。

• 靈活可控：業務快速部署，頻寬隨需調整。

• 智慧運維：網路健康度評估，故障定位分析。

(二)雲光融合技術發展特性

以DC為中心構建光網路，多粒度的剛性和彈性管道方式，實現雲網互聯。雲光融合提供一體化服務，服開系統接收客戶訂單，雲網協同實現端到端業務編排，傳送網北向介面支援快速業務開通。

雲網協同保障業務可用率，端到端可用率及時延保障，並提供定製化的增值服務。光層管道一跳入雲，提供穩定低時延保障。

在大頻寬層面，國外多個標準化組織競相開展800G技術研究。

IEEE 802.3乙太網工作組下設Beyond 400Gb/s Ethernet Study Group，計劃制定基於現有乙太網速率物理層規範的超400G規範(4月初已投票透過近期速率聚焦800G)。

OIF啟動800G Coherent and Co-packaging Framework IA課題，計劃制定應用於校園網和資料中心場景的800G協議。2020年CIOE上新成立的國際化標準組織IPEC，下設的物理層規範工作組啟動了800G專案。

在多業務承載層面，高品質業務推動多粒度靈活承載。

OSU(光業務單元)層網路架構，基於淨荷塊(PB)靈活支援小顆粒分組和CBR業務，支援2M等小顆粒業務平滑演進到Gb/s大管道，支援無損頻寬調整，頻寬平滑升級，簡化開銷和業務配置，靈活管控。

在時延保障層面，光層組網，城域下沉趨勢明顯。

網路扁平化，以業務量為依據，減少匯聚節點，減少匯聚層次，注重低時延業務需求(裝置下移)&降成本(雲化/DC化)。網路Mesh化，構建以DC為中心的網路，業務從多跳模式到實現一跳直達。網路立體化，大流量節點構建立體平面，解決瓶頸鍊擁塞，滿足業務快速發放的需求。

全光交換成為解決超大容量交換的主用途徑，基於ROADM的光交換技術已經在運營商幹線網規模應用。網路架構從點到點到網狀網。節點架構從分離器件到集中式，交換維度也從5維/9維向32維，以及更高維度方向發展。

(三)雲光融合技術發展態勢

資料中心互聯，提出“ 大頻寬、高整合、開放化、低能耗、智慧化、高可信”等需求，驅動著光網路的發展演進。

雲網融合，以DC為中心建網成為行業趨勢。DC與傳統網路節點存在錯位，它的選址需要綜合考慮氣候、佔地、人力等成本，富能源、低建站成本的偏遠地區成為DC選址首選。

雲資料中心互聯需求推動光網路向著硬體解耦、介面開放的方向演進。裝置管控解耦可為運營商提供多種定製化的運營能力，並快速的相應業務發展變化。國內網際網路廠商、運營商已經在開放WDM方面有許多實踐經驗。

在開放解耦層面，接入層光網路裝置開放解耦正在穩步推進。

國內L0/L1層裝置南向介面標準化進展迅速，CPE OTN南向介面定義完成，基於OSU的OTN裝置南向介面定義進行中。前傳WDM和開放WDM裝置南向介面標準化，預計2021年底完成。

北向介面的資訊模型需要網路切片功能，進行進一步的定義和明確。切片模型可以滿足光層切片及業務排程需求，同時對光層的內部技術方案細節進行遮蔽。

基於SLA的差異化切片為運營商提供基於時延、可用率、頻寬分級的光網切片能力，匹配不同行業客戶的差異化訴求。

同時，針對行業客戶對專網頻寬、隔離等級的不同需求，OTSN可以提供網元級、單板級、埠級、波長級、時隙級等多種粒度的切片能力。

在靈活管控層面，業務動態感知需求明顯，雲網協同管控提升業務部署效率。

客戶業務動態感知，對客戶進行識別，基於SLA(時延、抖動、丟包等)動態的請求彈性管道或者剛性管道。傳接融合管控技術探索，接入裝置對客戶需求感知基礎上動態傳送信令，請求分配管道。

協同管控，打通雲網端到端部署。雲網協同編排將客戶訂單轉為傳送網SLA，透過開放的北向介面，實現業務自動下發和部署。

預連線，提高網路部署效率。資料中心到核心節點的光雲管道可以預先配置。雲網協同編排，基於客戶訂單實現核心節點到客戶站點管道的快速部署。

切片預部署和自動發放需求明顯。大管道光雲切片預先部署，基於訂單實現客戶入雲業務和光雲切片進行部署關聯。基於光雲切片保障業務SLA，光網的網路切片模型研究進行中。

在智慧運維層面，光網路AI應用在探索中發展。

IT運維面臨著時延、誤位元速率資訊不可視，可用率難以精準評估，派單效率低等難題。為此，數字孿生技術、網路智慧引擎等，透過採集網路資料，生成模擬網路的方式，進行模型訓練分析和最佳化控制。

• 告警根因分析。告警資料的提取和預處理，告警知識庫生成(人工維護、歷史經驗)。資料特徵工程演算法，告警關聯規則，進行告警型別聚類、告警關係挖掘，進行告警根因定位。基於根因告警，進行運維工單生成。

• 網路故障預測。提前預測緩變類故障，可以透過線下和線上學習結合的預測方法，線下學習得到經驗模型，線上學習提升預測準確度。預測落到閥值的時間差，基於閥值時間差處理故障等級，決定故障處理方案。

• 網路健康度分析。網路健康度預測(OSNR、Q值、誤位元速率、光功率、鏈路佔用率)。同故障預警類似，定義健康度指標，對全網進行分析，形成健康度分析報告，對健康度進行預警。

• 專線流量預測。基於業務流量監測，精確描述客戶流量行為。基於客戶的流量峰值、均值評估結果，為客戶定製頻寬調整和最佳化策略，實現精細化的頻寬管理。

最後，徐雲斌總結到，“雲化業務發展推動雲光融合，為傳送網帶來新特徵和發展新機遇。”