400G高速傳輸互聯(lián)為底、基于OXC的光電聯(lián)動

新型全光網助力算力網絡發(fā)展

李允博

中國移動研究院基礎網絡技術研究所

2023年6月15日@NGOF

新型基礎網絡演進

面向東數西算樞紐連接，構建400G高速互聯(lián)的基于OXC的新一代光電聯(lián)動全光網；面向泛在算力接入，實現

OTN、SPN、PON等多種異構方式的敏捷接入

1ms時延圈5ms時延圈20ms時延圈

端側地市邊緣樞紐樞紐

省級/區(qū)域算力

算力算力算力算力

省內云專網

SD-WAN骨干云專網

CMNet城域/省網

SPN

PON

城域OTN省干OTN國干

OTN

接入地市省域/區(qū)域骨干

高速互聯(lián)光電聯(lián)動泛在接入

?400G:突破400G代際關鍵技術，單波?高效調度，基于OXC構建MESH化超低時?綜合應用OTN/SPN/PON等多種接入

速率由100G提升至400G延網絡，由調度協(xié)同向資源協(xié)同演進方式

?C6T+L6T：頻譜范圍由4T提升至12T，?高效運維，基于光層OAM實現光層數字?細顆粒度OTN(fgOTN)高質量承載

單纖容量由8T提升至32T化，由保護協(xié)同向運維協(xié)同演進TDM和分組業(yè)務

3

目錄

1光網絡構筑算力網絡基石

2基于OXC的光電聯(lián)動新型全光網

3面向算力業(yè)務的靈活接入

4

400G長距傳輸-QPSK是400G骨干長距傳輸技術方案

核心器件決定代際，解決130GBd技術難點，通過方案設計、理論分析、試驗驗證，400GQPSK

相對16QAM-PCS有50%+的性能提升，明確成為骨干長距傳輸解決方案

16QAM-PCS波特率

64GBd→91GBd

性能相比16QAM

從~22dB提升到~17dB

100GHz間隔，8THz總譜寬

完成現網鏈路設置下400GQPSK/16QAM-PCS2018km性能對比

QPSK波特率

64GBd→130GBd

ü鏈路：現網鏈路設置下的真實QPSK/16QAM-PCS性能比較

üQPSK較16QAM-PCS整體優(yōu)勢提升2dB：B2BOSNR容限1dB入纖功率

性能相比16QAM

1dB

從~22dB提升到~16dB

üQPSK相比16QAM-PCS，在滿足工程維護余量的條件下，基于G.652D傳輸距離

150GHz間隔，12THz總譜寬

可增加50%+

5

400G長距傳輸-400GQPSK傳輸能力持續(xù)增強

?基于現網G.652.D光纖實現C6T波段400GQPSK5616km/6028km傳輸，創(chuàng)現網傳輸世界記錄

?基于G.654.E光纖實現C6T+L6T波段400GQPSK7000km傳輸，是目前實驗室測試的最高水平

?完成面向經典商用場景的1673km傳輸及東數西算業(yè)務加載試驗

極限傳輸能力驗證試點實驗室傳輸紀錄應用部署場景現網試點

寧波←→貴安現網試點路由C6T+L6T400GQPSK環(huán)路傳輸系統(tǒng)貴安←→隆回現網試點路由

üG.652.D光纖+EDFA/部分拉曼放大，üG.654.E光纖+純EDFA放大，C6T+L6Tü試驗目標：檢驗400GQPSK的商

C6T/C6T+L6Tü總計7000km，跨段數70，每環(huán)路用網絡部署能力

ü2023年先后完成5616km和6028km現網無10*100km，過系統(tǒng)后OSNR余量為ü鏈路配置：G.652.D光纖+純

電中繼傳輸，推動產業(yè)進一步加速成熟2.45dBEDFA

6

400G長距傳輸-超寬譜SRS功率轉移研究

?100G時代譜寬僅4THz，影響可以忽略；400G時代頻譜擴展至12THzC6T+L6T，接近13.4THz

的受激拉曼散射效應（SRS）增益峰值，功率轉移問題凸顯，是400GQPSK帶來的全新問題

?標準跨段上，G.652D功率轉移~7dB，G.654E功率轉移~3.6dB

SRS增益譜與波段設置C4T+L4TSRS轉移光譜C6T+L6TSRS轉移光譜

最長最短波功率變化不同波段配置下G.652.D實測SRS轉移不同波段配置下G.654.E實測SRS轉移7

400G長距傳輸-超寬譜SRS功率轉移解決方案

通過輸入功率均衡、放大器斜率配置等方案創(chuàng)新實現對受激拉曼散射效應（SRS）的均衡，方案

有效性已在現網靜態(tài)環(huán)境下得到初步驗證

現網拓撲試驗結果

?現網鏈路：湖南長沙←→貴州貴安，2502km，帶工程維護余量?功率平坦度：實測<±2.5dB（靜態(tài)配置），符合標準要求

（0.06dB/km）（<±3dB）。

?放大：EDFA+部分Raman

?波段：C6T（1525~1572nm）+L6T（1576~1626nm）?需進一步推進實現波道平坦度達到~1dB，并研究自適應

?實時400GQPSK系統(tǒng)SRS均衡方案實現在動態(tài)增減波場景下的波長功率均衡

8

基于OXC的光電聯(lián)動新型全光網

?基于OXC的光電聯(lián)動新型全光網是利用電交叉矩陣完成小顆粒業(yè)務匯聚和調度，利用光交叉完成波長級業(yè)務調度，

拉通光電OAM機制，實現光電組網聯(lián)動以支持大規(guī)模組網和靈活調度

?集中式管控系統(tǒng)進行總體策略控制，全程各個節(jié)點實時讀取包含各波長業(yè)務拓撲信息和性能信息光層OAM，用于

光電兩層跨層業(yè)務路徑計算、鏈路配置和保護恢復等功能，實現原有光電分離的兩張網絡成為光電融合一張網絡

管控平臺光電聯(lián)動管控

無協(xié)調、各自調度

光層管控電層管控

電層

光電混合網絡

光層

?OTN和光層層次化設計，業(yè)務開通需要分別配置?業(yè)務一鍵式開通，優(yōu)化資源配置

?光層、電層故障需要分別定位?光電兩層跨層業(yè)務路徑計算、鏈路配置、保護恢復等統(tǒng)一管控調度

光電協(xié)同算路/業(yè)務開通自動波長變換/電中繼光電協(xié)同故障定位

p每個波長均攜帶標簽信息，經過OAMp光層OAM性能查詢讀取單個波長性能p由于光纖錯連導致波長路徑與配置不一致，

檢測可動態(tài)獲取波長路由表，基于光（光功率、OSNR），基于OSNR計算可通過光層OAM精確定位

電兩層拓撲計算全局最優(yōu)路由達性以及波長可用情況，自動配置電中繼p光電故障自動關聯(lián)，分析根因告警

或波長轉換

9

基于OXC的光電聯(lián)動新型全光網-光層資源共享

算網業(yè)務帶寬需求具有時效性，存在大量的帶寬空閑時隙，原有固定式連接面臨資源利用不高，資源浪費的挑戰(zhàn)，

算力網絡需要構建按業(yè)務需求時間靈活調度分配資源的能力，實現網絡資源的分時共享，提效增收

算力業(yè)務任務式調度，按需建鏈，波長資源分時共享人工調測電驅光自動、動態(tài)拆建波長級鏈路

光網管控系統(tǒng)

內蒙

長三角E2E業(yè)務分鐘級發(fā)放

寧夏L1-OTN

按業(yè)務需求創(chuàng)

驅動多段OCH自動開通

甘肅建波長級鏈路

L0-Optical

貴州新建OCh1復用OCh2新建OCh3

關鍵支撐

自動打通鏈路：波長上下，E2E鏈路調測自動調優(yōu)性能：運行波長劣化自動檢測、調優(yōu)

新波長劣化秒級檢測，預警驅動，分鐘級自動優(yōu)化

OTU

MuxWSSWSSOSNROSNR

1十秒內波長快速打通站間劣化

單波劣化

2分鐘級精細化調優(yōu)

λλ

10

基于OXC的光電聯(lián)動新型全光網-大帶寬快速靈活調度

基于業(yè)務驅動，光電資源協(xié)同算路，根據業(yè)務需求自動創(chuàng)建波長級光層路由，自動進行系統(tǒng)調測，打通鏈路，實

現業(yè)務快速、靈活發(fā)放。

光參算路

②算路

①業(yè)務輸入NCE-T自動調測

③建路

④OCH調測

靜態(tài)域WSON域靜態(tài)域

OCH1OCH2OCH3

支路線路線路線路線路線路線路支路

光電跨層協(xié)同算路光電交叉同步創(chuàng)建自動調測一鍵式開通

WSSWSS新波增加調測前自動調測后

電層

WSSWSS

光層

OXC光交叉OTN電交叉

?光+電同時算路，無OCH時驅動新OCH計算?光交叉、電交叉同步打通?OCH創(chuàng)建后自動完成調測

?光層光參算路，自動選擇中繼，適配干線場景?業(yè)務一次性創(chuàng)建，無需分步驟等待?無需人工干預，業(yè)務自動打通

光+電一鍵式分鐘級打通，無需人工干預，支撐算網大腦運力快速調度

11

基于OXC的光電聯(lián)動新型全光網-構建AI智能算路

?在光網絡資源池化、具備靈活調度能力的網絡中，使用AI算法學習網絡SLA情況（光纜可用率、時延、功耗、資源

占用等）和識別業(yè)務特征，精準匹配用戶訴求，實現算網任務式調度路由、帶寬的最優(yōu)選擇。

基于大數據分析的AI智能算路，按需調度光網絡資源智能化業(yè)算感知，實現CloudVR+OTN剛性管道

數據通過硬盤郵寄控制器控制器

敏捷接入SDN集中管控

硬盤快遞

(天/周級)500TB搬運主備部署，高可靠

貴州FAST濟南超算算力感知

業(yè)務感知

總部

按需大數據搬運數據通過網絡超大帶寬搬運CEVPC

…

(分鐘~小時級)CPEOTN云池1

算網大腦CEVPC

云池x

分支CPEOTN

云管平臺ODUk1

智能管控：光算協(xié)同

ODUk2

業(yè)務映射進硬管道業(yè)務轉發(fā)聯(lián)云

貴州濟南

云池OTN-CPEOTN-CPE超算

移動、北郵和華為OFC2022聯(lián)合展示，基于OTN管道資源池

AI智能算路，按需拆建

（AI學習，SLA、用戶習慣精準匹配）化，實現光網絡自動化的按需拆建和無感帶寬調整：

WSSWSS光層池化?業(yè)務互聯(lián)感知

WSSWSS?業(yè)務自動鏈路映射、調整

光?OXC靈活調度，使能波長池化

WSSWSS?光層數字化支持在線評估?確定性硬隔離聯(lián)接

12

基于OXC的光電聯(lián)動新型全光網-光網管控智能化

?面向算力網絡的光網絡，需要光網管控系統(tǒng)通過自動化、智能化技術，增強傳輸能力多維評估、全場景自動化開通、

和業(yè)務SLA智能保障能力，實現精準的算網規(guī)建、快速的業(yè)務開通和高品質的業(yè)務保障

網絡資源可視/可評估算網業(yè)務自動化開通算網業(yè)務SLA保障

（有資源），（無資源）

資源可視評估技術，支撐1/5/20ms算網時延圈建設分鐘級天級SLA越限自動預警，自動推薦優(yōu)化建議

全場景端到端業(yè)務發(fā)放

業(yè)務SLA（時延/可用率/...）無保護→推薦保護路由

可視：算力節(jié)點覆蓋情

況E2E發(fā)放

全場景閾值

DC承諾

OXC值時間

可視：企業(yè)可獲得算CPE即插即用

力

跨層驅動，業(yè)務自動建拆故障精準診斷，自動派單，保障業(yè)務快速修復

多因子接入評估，支撐編排層智能決策算網調配方案

帶寬1G

源宿

Client

自動創(chuàng)建

OCOHCHTTuunnneell

簡化業(yè)務模型，驅動創(chuàng)建電層管道

13

目錄

1光網絡構筑算力網絡基石

2基于OXC的光電聯(lián)動新型全光網

3面向算力業(yè)務的靈活接入

14

推動fgOTN標準，支撐算力業(yè)務靈活接入

fgOTN繼承傳統(tǒng)OTN，擴展fgODU細顆粒業(yè)務路徑層，滿足海量細顆粒業(yè)務的硬隔離、高效安全、低時延等傳

輸需求，從架構、接口、保護、設備、時鐘、管理進行整體標準規(guī)劃定義。

fgOTN品質聯(lián)接：彈性管道、引領未來fgOTN標準基礎創(chuàng)新技術

p基礎標準技術圍繞映射復用、幀結構、時鐘方案、無損帶寬調整、

PKT/CBR/VCn業(yè)務映射進行創(chuàng)新制定

?fgODU映射復用：簡化fgGMP映射方案

彈性帶寬千級聯(lián)接更低時延快速敏捷?fgODU幀結構：基于ODU增強OAM設計

?fgODU時鐘方案：逐點時鐘相位偏差累積

10M~10G全顆粒10G通道5層-》3層簡化映射業(yè)務一鍵發(fā)放

支持無損帶寬調整聯(lián)接數達上千條單站時延降低40%SLA可視可測?無損帶寬調整：簡化一步帶寬調整

fgOTN標準進展

修訂立項，明確fgOTNpathfgOTN基礎技

達成技術框架基映射時鐘技術Layer技術及完整標技術細節(jié)

立項技術討論方案共識術標準發(fā)布

礎共識準系列建設及草案完善

2020.22021.122022.92023.22023.42023.62023.12

(SG15全會)(Q11中間會)(SG15全會)(Q11中間會)（SG15全會）

15

fgOTN關鍵技術-研究焦點

?目前處于fgOTN標準制定的關鍵階段，核心機制已經確定，但具體技術方案正在制定。

?目標推動ITU-T的fgOTN標準技術方案在ITU-T2023年11月全會成熟。

?推動fgOTN管控平面、組網演進的關鍵技術研究，推動產業(yè)鏈芯片和設備的開發(fā)。

ITU-TfgOTN研究焦點

管控平面

p業(yè)務映射方案：

Errormarking方案、CBR映射顆粒度、VC映射方案Sub1GCBRPKT

業(yè)務帶

GMPIMP

pfgODU的幀結構、幀開銷研究：寬

幀

開銷優(yōu)化、延時測量、性能監(jiān)測、幀頻率確定fgODUfgODU無

通道層

目前pfgOTN復用映射研究：損

研究調

簡化GMP映射方案、新的CBR業(yè)務時鐘機制fgODU映射復映射復用整

焦點用層

pfgOTN無損帶寬調整機制研究：

一步調整、機制優(yōu)化、開銷優(yōu)化服務層ODU幀

fgOTN管控平面、組網研究

用戶接入城域網/本地網省干/骨干

p推動fgOTN管控架構研究OTNOTN

CPE/HUB接入匯聚核心

p推動fgOTN組網和ODU聯(lián)合組網研究

16

fgOTN管控構建網隨算動光網絡

fgOTN定義了面向業(yè)務的新型容器，同時算力業(yè)務對網絡提出了任務式調度、多算力隨選、確定性恢復等新能力要求，

提出業(yè)務感知自動映射、極簡連接控制協(xié)議等管控技術創(chuàng)新，并積極牽頭和推動fgOTN管控技術標準制定

基于fgODU的OTN網絡管控架構關鍵能力

應用層應用APP/OSS/BSS

編排層算網統(tǒng)一編排光算協(xié)同運力地圖

網絡服務北向接口?北向接口開放，支撐最優(yōu)化算?用戶-算力，算力-算力時延評估

智能化網絡管控系統(tǒng)力調度?多因子智能算路

管控大腦拓撲資源告警性能路由計算業(yè)務發(fā)放網絡運維

敏捷建聯(lián)

管控層管控系統(tǒng)南向接口業(yè)務感知

?海量鏈接動態(tài)建刪

?地址自動學習和自動映射

自動化控制平面?算力服務任務式調度

拓撲發(fā)現連接控制保護恢復業(yè)務感知

協(xié)議底座?實現算力靈活選擇?百毫秒級確定性性能的保護恢復

管控系統(tǒng)南向接口

UNI接口OTN/OXC

傳送層CEUNI接口fgODU算力池

黨政軍金融

企業(yè)/園區(qū)?fgODU容器；無損彈性擴縮容；高速率：400G；寬頻譜：C+L

家寬/商寬OTN網絡

場景/技術研究階段標準制定階段

CCSA國際?OFC/ECOC完成PoC驗證

行標進展2020.122021.122023.42023.Q3標準?IETF：云光網框架個人草案，定義場景和需求

研究課題立項研究結題，行標立項行標征求意見稿行標送審稿推動?基于CCSA成果，推動國際標準(ETSI，IETF)

17

小結

?面向東數西算樞紐算力連接，推進骨干長距400G光傳輸和光電聯(lián)動技術成熟，構建400G高速互聯(lián)的基于OXC

的新一代光電聯(lián)動全光網，提供低時延傳輸、扁平化組網、大帶寬保障能力；400G超長距已經進入規(guī)模商用的關

鍵時間節(jié)點，協(xié)同產業(yè)鏈推進400G技術和產業(yè)成熟，迎接400G規(guī)模商用元年。

?基于OXC的光電聯(lián)動組網增強網絡動態(tài)調度能力，服務算網新應用，實現光網絡主要運維場景的AI落地。

?fgOTN是面向算力網絡業(yè)務靈活接入的關鍵技術，標準化進入關鍵時期，需凝聚產業(yè)力量，共同推進ITU-T國

際標準化工作和產業(yè)發(fā)展

目錄

1光網絡構筑算力網絡基石

2基于OXC的光電聯(lián)動新型全光網

3面向算力業(yè)務的靈活接入

2

目錄

1光網絡構筑算力網絡基石

2基于OXC的光電聯(lián)動新型全光網

3面向算力業(yè)務的靈活接入

4

400G長距傳輸-QPSK是400G骨干長距傳輸技術方案

核心器件決定代際，解決130GBd技術難點，通過方案設計、理論分析、試驗驗證，400GQPSK

相對16QAM-PCS有50%+的性能提升，明確成為骨干長距傳輸解決方案

16QAM-PCS波特率

64GBd→91GBd

性能相比16QAM

從~22dB提升到~17dB

100GHz間隔，8THz總譜寬

完成現網鏈路設置下400GQPSK/16QAM-PCS2018km性能對比

QPSK波特率

64GBd→130GBd

ü鏈路：現網鏈路設置下的真實QPSK/16QAM-PCS性能比較

üQPSK較16QAM-PCS整體優(yōu)勢提升2dB：B2BOSNR容限1dB入纖功率

性能相比16QAM

1dB

從~22dB提升到~16dB

üQPSK相比16QAM-PCS，在滿足工程維護余量的條件下，基于G.652D傳輸距離

150GHz間隔，12THz總譜寬

可增加50%+

5

400G長距傳輸-400GQPSK傳輸能力持續(xù)增強

?基于現網G.652.D光纖實現C6T波段400GQPSK5616km/6028km傳輸，創(chuàng)現網傳輸世界記錄

?基于G.654.E光纖實現C6T+L6T波段400GQPSK7000km傳輸，是目前實驗室測試的最高水平

?完成面向經典商用場景的1673km傳輸及東數西算業(yè)務加載試驗

極限傳輸能力驗證試點實驗室傳輸紀錄應用部署場景現網試點

寧波←→貴安現網試點路由C6T+L6T400GQPSK環(huán)路傳輸系統(tǒng)貴安←→隆回現網試點路由

üG.652.D光纖+EDFA/部分拉曼放大，üG.654.E光纖+純EDFA放大，C6T+L6Tü試驗目標：檢驗400GQPSK的商

C6T/C6T+L6Tü總計7000km，跨段數70，每環(huán)路用網絡部署能力

ü2023年先后完成5616km和6028km現網無10*100km，過系統(tǒng)后OSNR余量為ü鏈路配置：G.652.D光纖+純

電中繼傳輸，推動產業(yè)進一步加速成熟2.45dBEDFA

6

400G長距傳輸-超寬譜SRS功率轉移研究

?100G時代譜寬僅4THz，影響可以忽略；400G時代頻譜擴展至12THzC6T+L6T，接近13.4THz

的受激拉曼散射效應（SRS）增益峰值，功率轉移問題凸顯，是400GQPSK帶來的全新問題

?標準跨段上，G.652D功率轉移~7dB，G.654E功率轉移~3.6dB

SRS增益譜與波段設置C4T+L4TSRS轉移光譜C6T+L6TSRS轉移光譜

最長最短波功率變化不同波段配置下G.652.D實測SRS轉移不同波段配置下G.654.E實測SRS轉移7

400G長距傳輸-超寬譜SRS功率轉移解決方案

通過輸入功率均衡、放大器斜率配置等方案創(chuàng)新實現對受激拉曼散射效應（SRS）的均衡，方案

有效性已在現網靜態(tài)環(huán)境下得到初步驗證

現網拓撲試驗結果

?現網鏈路：湖南長沙←→貴州貴安，2502km，帶工程維護余量?功率平坦度：實測<±2.5dB（靜態(tài)配置），符合標準要求

（0.06dB/km）（<±3dB）。

?放大：EDFA+部分Raman

?波段：C6T（1525~1572nm）+L6T（1576~1626nm）?需進一步推進實現波道平坦度達到~1dB，并研究自適應

?實時400GQPSK系統(tǒng)SRS均衡方案實現在動態(tài)增減波場景下的波長功率均衡

8

基于OXC的光電聯(lián)動新型全光網

?基于OXC的光電聯(lián)動新型全光網是利用電交叉矩陣完成小顆粒業(yè)務匯聚和調度，利用光交叉完成波長級業(yè)務調度，

拉通光電OAM機制，實現光電組網聯(lián)動以支持大規(guī)模組網和靈活調度

?集中式管控系統(tǒng)進行總體策略控制，全程各個節(jié)點實時讀取包含各波長業(yè)務拓撲信息和性能信息光層OAM，用于

光電兩層跨層業(yè)務路徑計算、鏈路配置和保護恢復等功能，實現原有光電分離的兩張網絡成為光電融合一張網絡

管控平臺光電聯(lián)動管控

無協(xié)調、各自調度

光層管控電層管控

電層

光電混合網絡

光層

?OTN和光層層次化設計，業(yè)務開通需要分別配置?業(yè)務一鍵式開通，優(yōu)化資源配置

?光層、電層故障需要分別定位?光電兩層跨層業(yè)務路徑計算、鏈路配置、保護恢復等統(tǒng)一管控調度

光電協(xié)同算路/業(yè)務開通自動波長變換/電中繼光電協(xié)同故障定位

p每個波長均攜帶標簽信息，經過OAMp光層OAM性能查詢讀取單個波長性能p由于光纖錯連導致波長路徑與配置不一致，

檢測可動態(tài)獲取波長路由表，基于光（光功率、OSNR），基于OSNR計算可通過光層OAM精確定位

電兩層拓撲計算全局最優(yōu)路由達性以及波長可用情況，自動配置電中繼p光電故障自動關聯(lián)，分析根因告警

或波長轉換

9

基于OXC的光電聯(lián)動新型全光網-光層資源共享

算網業(yè)務帶寬需求具有時效性，存在大量的帶寬空閑時隙，原有固定式連接面臨資源利用不高，資源浪費的挑戰(zhàn)，

算力網絡需要構建按業(yè)務需求時間靈活調度分配資源的能力，實現網絡資源的分時共享，提效增收

算力業(yè)務任務式調度，按需建鏈，波長資源分時共享人工調測電驅光自動、動態(tài)拆建波長級鏈路

光網管控系統(tǒng)

內蒙

長三角E2E業(yè)務分鐘級發(fā)放

寧夏L1-OTN

按業(yè)務需求創(chuàng)

驅動多段OCH自動開通

甘肅建波長級鏈路

L0-Optical

貴州新建OCh1復用OCh2新建OCh3

關鍵支撐

自動打通鏈路：波長上下，E2E鏈路調測自動調優(yōu)性能：運行波長劣化自動檢測、調優(yōu)

新波長劣化秒級檢測，預警驅動，分鐘級自動優(yōu)化

OTU

MuxWSSWSSOSNROSNR

1十秒內波長快速打通站間劣化

單波劣化

2分鐘級精細化調優(yōu)

λλ

10

基于OXC的光電聯(lián)動新型全光網-大帶寬快速靈活調度

基于業(yè)務驅動，光電資源協(xié)同算路，根據業(yè)務需求自動創(chuàng)建波長級光層路由，自動進行系統(tǒng)調測，打通鏈路，實

現業(yè)務快速、靈活發(fā)放。