400G高速傳輸互聯為底、基于OXC的光電聯動

新型全光網助力算力網絡發展

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高速互聯的基于OXC的新一代光電聯動全光網；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/區域骨干

高速互聯光電聯動泛在接入

?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，由調度協同向資源協同演進方式

?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，由保護協同向運維協同演進TDM和分組業務

3

目錄

1光網絡構筑算力網絡基石

2基于OXC的光電聯動新型全光網

3面向算力業務的靈活接入

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傳輸能力持續增強

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

?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環路傳輸系統貴安←→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環境下得到初步驗證

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SRS均衡方案實現在動態增減波場景下的波長功率均衡

8

基于OXC的光電聯動新型全光網

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

拉通光電OAM機制，實現光電組網聯動以支持大規模組網和靈活調度

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

光電兩層跨層業務路徑計算、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

管控平臺光電聯動管控

無協調、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，業務開通需要分別配置?業務一鍵式開通，優化資源配置

?光層、電層故障需要分別定位?光電兩層跨層業務路徑計算、鏈路配置、保護恢復等統一管控調度

光電協同算路/業務開通自動波長變換/電中繼光電協同故障定位

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，分析根因告警

或波長轉換

9

基于OXC的光電聯動新型全光網-光層資源共享

算網業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，

算力網絡需要構建按業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、動態拆建波長級鏈路

光網管控系統

內蒙

長三角E2E業務分鐘級發放

寧夏L1-OTN

按業務需求創

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鏈路調測自動調優性能：運行波長劣化自動檢測、調優

新波長劣化秒級檢測，預警驅動，分鐘級自動優化

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

λλ

10

基于OXC的光電聯動新型全光網-大帶寬快速靈活調度

基于業務驅動，光電資源協同算路，根據業務需求自動創建波長級光層路由，自動進行系統調測，打通鏈路，實

現業務快速、靈活發放。

光參算路

②算路

①業務輸入NCE-T自動調測

③建路

④OCH調測

靜態域WSON域靜態域

OCH1OCH2OCH3

支路線路線路線路線路線路線路支路

光電跨層協同算路光電交叉同步創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?業務一次性創建，無需分步驟等待?無需人工干預，業務自動打通

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：光算協同

ODUk2

業務映射進硬管道業務轉發聯云

貴州濟南

云池OTN-CPEOTN-CPE超算

移動、北郵和華為OFC2022聯合展示，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?業務互聯感知

WSSWSS?業務自動鏈路映射、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?確定性硬隔離聯接

12

基于OXC的光電聯動新型全光網-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、

和業務SLA智能保障能力，實現精準的算網規建、快速的業務開通和高品質的業務保障

網絡資源可視/可評估算網業務自動化開通算網業務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，自動推薦優化建議

全場景端到端業務發放

業務SLA（時延/可用率/...）無保護→推薦保護路由

可視：算力節點覆蓋情

況E2E發放

全場景閾值

DC承諾

OXC值時間

可視：企業可獲得算CPE即插即用

力

跨層驅動，業務自動建拆故障精準診斷，自動派單，保障業務快速修復

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

自動創建

OCOHCHTTuunnneell

簡化業務模型，驅動創建電層管道

13

目錄

1光網絡構筑算力網絡基石

2基于OXC的光電聯動新型全光網

3面向算力業務的靈活接入

14

推動fgOTN標準，支撐算力業務靈活接入

fgOTN繼承傳統OTN，擴展fgODU細顆粒業務路徑層，滿足海量細顆粒業務的硬隔離、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劃定義。

fgOTN品質聯接：彈性管道、引領未來fgOTN標準基礎創新技術

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業務映射進行創新制定

?fgODU映射復用：簡化fgGMP映射方案

彈性帶寬千級聯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層簡化映射業務一鍵發放

支持無損帶寬調整聯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

立項技術討論方案共識術標準發布

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，推動產業鏈芯片和設備的開發。

ITU-TfgOTN研究焦點

管控平面

p業務映射方案：

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

業務帶

GMPIMP

pfgODU的幀結構、幀開銷研究：寬

幀

開銷優化、延時測量、性能監測、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、機制優化、開銷優化服務層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定義了面向業務的新型容器，同時算力業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，

提出業務感知自動映射、極簡連接控制協議等管控技術創新，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

編排層算網統一編排光算協同運力地圖

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

智能化網絡管控系統力調度?多因子智能算路

管控大腦拓撲資源告警性能路由計算業務發放網絡運維

敏捷建聯

管控層管控系統南向接口業務感知

?海量鏈接動態建刪

?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

拓撲發現連接控制保護恢復業務感知

協議底座?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/園區?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光傳輸和光電聯動技術成熟，構建400G高速互聯的基于OXC

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

鍵時間節點，協同產業鏈推進400G技術和產業成熟，迎接400G規模商用元年。

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

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

際標準化工作和產業發展

目錄

1光網絡構筑算力網絡基石

2基于OXC的光電聯動新型全光網

3面向算力業務的靈活接入

2

目錄

1光網絡構筑算力網絡基石

2基于OXC的光電聯動新型全光網

3面向算力業務的靈活接入

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傳輸能力持續增強

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

?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環路傳輸系統貴安←→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環境下得到初步驗證

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SRS均衡方案實現在動態增減波場景下的波長功率均衡

8

基于OXC的光電聯動新型全光網

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

拉通光電OAM機制，實現光電組網聯動以支持大規模組網和靈活調度

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

光電兩層跨層業務路徑計算、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

管控平臺光電聯動管控

無協調、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，業務開通需要分別配置?業務一鍵式開通，優化資源配置

?光層、電層故障需要分別定位?光電兩層跨層業務路徑計算、鏈路配置、保護恢復等統一管控調度

光電協同算路/業務開通自動波長變換/電中繼光電協同故障定位

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，分析根因告警

或波長轉換

9

基于OXC的光電聯動新型全光網-光層資源共享

算網業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，

算力網絡需要構建按業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、動態拆建波長級鏈路

光網管控系統

內蒙

長三角E2E業務分鐘級發放

寧夏L1-OTN

按業務需求創

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鏈路調測自動調優性能：運行波長劣化自動檢測、調優

新波長劣化秒級檢測，預警驅動，分鐘級自動優化

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

λλ

10

基于OXC的光電聯動新型全光網-大帶寬快速靈活調度

基于業務驅動，光電資源協同算路，根據業務需求自動創建波長級光層路由，自動進行系統調測，打通鏈路，實

現業務快速、靈活發放。