STAR OTN：破局算力時代城域OTN新挑戰(zhàn)，鑄就確定性運力底座

1月18日專稿（蔣均牧）算力的高水平發(fā)展，離不開“算”與“網”的深度融合。“算力網絡”這個發(fā)端于通信界的概念近年來被頻繁提及，更隨著2022年“東數西算”工程的啟航而光速“出圈”。

加快建設算力網絡，使得“用算”如用水、用電，不僅代表著我們對未來的美好期許，更是千行百業(yè)數字化轉型的迫切訴求，乃至構筑新時期國際競爭力的必然之舉。

中國移動作為率先發(fā)布算力網絡、身體力行耕耘這一新賽道的先行者，已經在算力網絡的設施構建、技術攻關、產品服務、標準開源、產業(yè)生態(tài)等方面取得了豐碩成果，并形成一系列白皮書向全行業(yè)輸出。

面向城域領域的確定性運力升級，華為日前與中國移動正式發(fā)布《算力時代城域STAR OTN技術白皮書》。該白皮書首次提出了STAR OTN架構和理念，并系統性地介紹了STAR OTN新技術如何構筑更簡、更易、更快、更優(yōu)的光電聯動新型城域光網。

STAR OTN：破局算力時代城域OTN新挑戰(zhàn)

算力網絡作為中國移動“力量大廈”戰(zhàn)略的新臺基，是組成“連接+算力+能力”新型信息服務體系的重要一環(huán)。與此同時，算力網絡在帶寬、時延、可靠性等方面均提出了更高的要求，傳統“盡力而為”的網絡亟需迭代升級以提供確定性體驗。中國移動已創(chuàng)新提出基于OXC的光電聯動新型全光網架構，憑借全光互聯、高速傳輸、低時延和算光協同四大特性，打造品質運力底座。

而如果將干線網絡比作人體主動脈，城域的匯聚接入就相當于支脈和毛細血管，是算力需求的主要來源地，其重要性一點不亞于前者。以“東數西算”為例，針對時延就要求打造骨干<20ms、省內/區(qū)域<5ms、城域<1ms的三級時延圈。據不完全統計，國內運營商網絡的城域匯聚接入站點數量在30萬站以上，城域OTN在逐步下沉進行深度廣覆蓋的過程中，需要實現更經濟高效的組網，向低成本、低復雜和高靈活、高智能的“兩低”“兩高”的方向發(fā)展。

比如城域OTN下沉到匯聚接入層級站點數量將呈現十倍以上增加，建網便捷性和網絡靈活性是關鍵的考量因素；傳統網絡90%流量為南北向，波分通常采用FOADM架構，隨著算力時代到來，端、邊、云協同訴求的增加，東西向流量持續(xù)提升，需要增強網絡調度靈活性；波分網絡基本上采用離線規(guī)劃方式，規(guī)劃和部署并非實時無縫銜接，沒有演進性、人工介入多，帶來大量的開通和維護成本。

“城域匯聚層及以下，光交叉節(jié)點維度數較少，采用傳統OXC架構相對‘高配’，存在設備過配、資源利用率低、運維復雜的挑戰(zhàn)。如何基于現有技術創(chuàng)新解決這個問題，是城域OTN很重要的一個命題。”中國移動研究院基礎網絡技術研究所副所長張德朝告訴C114。

為此，華為與中國移動深入研究城域網絡特點與發(fā)展趨勢，從技術架構、長期演進、網絡自動化和算網協同等四個維度出發(fā)，提出了全新一代城域STAR OTN技術架構。之所以命名為“STAR”，一方面其網絡形態(tài)單節(jié)點向下呈星型發(fā)散結構；另一方面每一個字母代表了其某項特征，組合起來就是新架構的主要優(yōu)勢所在。

“S”即Sharing，網絡級資源共享，大幅度提升波長利用率，實現更低成本建網；“T”即Targetting Metro，面向城域，優(yōu)化模塊、協議，支撐城域全業(yè)務長期演進；“A”即Automation，波長自動分配，光層自動調測，業(yè)務自動發(fā)放，逐步邁向自動駕駛網絡；“R”即Reconfigurable，光層靈活可配置，連接可重構，波長無感知，站點典配實現去專業(yè)化，快速部署。

四大關鍵技術創(chuàng)新：鑄就城域確定性運力

架構上的創(chuàng)新有賴于技術上的創(chuàng)新來實現。面對城域算力網絡新需求和新挑戰(zhàn)，結合城域網絡多環(huán)少波的特點，《算力時代城域STAR OTN技術白皮書》重點介紹了四個方面的技術創(chuàng)新。

首先是基于多環(huán)共享架構的新型WSS技術。WSS是實現ROADM波長調度等功能的關鍵器件，傳統的WSS為1*N結構，即接收一個方向的合波光信號，把合波光信號按波長調度到N個方向。針對城域多環(huán)匯聚到一組匯聚節(jié)點的組網方式，在匯聚節(jié)點將1*N WSS改進為新型M*N WSS，即一組WSS支持多環(huán)接入，實現多環(huán)共享一組WSS，從而節(jié)省空間，降低功耗和成本。張德朝表示，這是STAR OTN非常核心的一個技術特征。

其次是基于多器件合封的邊緣極簡ROADM技術。傳統ROADM主要面向2維以上場景，例如4維/9維/20維/32維ROADM，實現復雜，成本較高。面向城域接入環(huán)典型的2維場景，采用新型極簡ROADM技術，基于光分路器、耦合器和相干接收器，無需WSS器件即可保留ROADM的Colorless/Flexgrid（無色/柔性波長通道）等關鍵特性的基礎上實現波長路由功能；同時，利用光電器件合封技術，可大幅提高光電芯片的集成度，降低復雜度、成本和功耗，匹配接入節(jié)點組網方式；

第三是基于硅光技術的新型城域相干模塊技術。以往較低網絡層面上多采用10G非相干技術，進一步提升性能時面臨色散、PMD等補償問題，相干及oDSP的引入就變得至關重要。相干100G/200G技術傳輸距離長、容量大、產業(yè)成熟，前期主要針對干線長距場景設計。針對城域網絡場景的150~300km傳輸需求，《白皮書》提出對傳統相干光模塊的關鍵組件進行優(yōu)化設計，優(yōu)化FEC算法以降低oDSP芯片復雜度、采用硅光技術小型化光模塊降低功耗等。在傳統100G/200G相干光模塊技術基礎上可在短時間內快速推出適合城域網絡使用的低功耗、低成本、高容量的新型城域相干100G/200G光模塊。

最后是基于類MCM的光層數字化標簽技術。光層數字標簽通過類MCM調制方式將高速數字信號做載波，疊加多載波低速調制信息，在oDSP內部直接對碼流電信號調制，調節(jié)深度可精確控制；收端通過相關技術將子載分離進行單獨監(jiān)控，可消除相互干擾、碼間串擾，發(fā)揮數字信號糾錯能力，獲得長距離多載波并行傳輸，對信號影響小，是實現光層OAM信息承載的優(yōu)選技術方案。2021年，中國移動提出光層OAM技術，定義了波長資源可視化、單波功率檢測等特性，已進行現網實踐。面向城域網絡進一步增強波長自動分配、檢測和校驗等功能，可大幅提升網絡自動駕駛水平。

值得一提的是，《白皮書》還提供了城域STAR OTN組網場景分析，幫助業(yè)界更好認知和理解如何基于新架構組建城域OTN網絡，以及由此帶來的諸多收益。

預計到2030年，全球通用算力需求將增長10倍以上，AI算力需求將增長500倍以上。承載著新時期“均有無而通萬物”使命的算力網絡，前景廣闊且利在長遠。中國移動已通過高維OXC和大容量OTN解決了城域核心及以上網層大容量靈活調度，通過OTN CPE解決了城域邊緣及用戶的高等級業(yè)務泛在接入，此次《算力時代城域STAR OTN技術白皮書》的發(fā)布補足了中間環(huán)節(jié)，是城域匯聚層以下光傳送網面向算力網絡需求的全新技術探索，無疑對打造算力時代的光電協同底座具有重大指導意義。

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