［劉杰］

1 引言

隨著100G/200G/400G 波分技術(shù)、ROADM/OXC 技術(shù)的發(fā)展與進步，近年來各大運營商建設(shè)的骨干傳輸網(wǎng)基本為ROADM/OXC 網(wǎng)絡。通信網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施“新基建”、“云和數(shù)字化”建設(shè)、“東數(shù)西算”工程等國家信息技術(shù)戰(zhàn)略方向的提出，進一步推動了全光網(wǎng)絡的發(fā)展。2021年11月，中國電信發(fā)布了《中國電信全光網(wǎng)2.0 技術(shù)白皮書》（以下簡稱“白皮書”），闡述了全光網(wǎng)2.0 的技術(shù)架構(gòu)、演進策略和技術(shù)發(fā)展方向，其中白皮書將發(fā)展愿景歸納為“三化”：架構(gòu)扁平化、網(wǎng)絡全光化、運營智慧化。其中架構(gòu)扁平化的目標是從目前國干、省干、城域、接入等三到四層架構(gòu)逐步向“骨干+城域”兩層架構(gòu)演進，骨干網(wǎng)具體的體現(xiàn)是一二干融合，城域網(wǎng)的具體體現(xiàn)是全光網(wǎng)到邊緣。

2 骨干網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)

對于骨干網(wǎng)來說，架構(gòu)扁平化意味著在同等網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)，網(wǎng)絡的節(jié)點和鏈路會進一步加密，數(shù)量變得越來越多，業(yè)務量也會變得越來越大，根據(jù)模型預估，骨干網(wǎng)一二干整合后，其總體網(wǎng)絡規(guī)?；痉? 倍以上。

網(wǎng)絡規(guī)模的增長，使得骨干網(wǎng)面臨以下兩方面的挑戰(zhàn)。

（1）需要配套更強大的網(wǎng)絡運營系統(tǒng)及機制，白皮書的“三化”之一為運營智慧化，更大的網(wǎng)絡規(guī)模，必然對網(wǎng)絡運營提出更高的要求，規(guī)模適中的網(wǎng)絡更有利于運營維護；

（2）需要更強的WSON 管理能力，WSON 是全光網(wǎng)對波長級業(yè)務的一種保護恢復方式，恢復時間為分鐘級，更大的網(wǎng)絡規(guī)模，對網(wǎng)絡的WSON 管理能力提出更高的要求。目前國內(nèi)主流設(shè)備廠商承諾的WSON 管理能力大約為幾百個ROADM/OXC 節(jié)點，一二干網(wǎng)絡融合后，骨干傳輸網(wǎng)的ROADM/OXC 節(jié)點預計可達上千個，現(xiàn)有技術(shù)下的WSON 管理能力存在不足。

綜合上述分析，啟用了WOSN 的骨干ROADM 網(wǎng)絡，不宜將網(wǎng)絡規(guī)模建設(shè)得太大，可采用分區(qū)域建網(wǎng)、多區(qū)域承載業(yè)務的方式建設(shè)。例如可以按行政區(qū)域為單位進行組網(wǎng)，有的運營商用3 個區(qū)域網(wǎng)絡來覆蓋全國，有的運營商用5 個區(qū)域網(wǎng)絡來覆蓋全國。同時，可以在每個區(qū)域網(wǎng)絡采用不同廠商的設(shè)備進行建設(shè)，適度引用競爭，推動產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

3 多區(qū)域網(wǎng)絡業(yè)務承載原則

3.1 多區(qū)域組網(wǎng)方式

多區(qū)域網(wǎng)絡建設(shè)時，基于各種因素的考慮，區(qū)域網(wǎng)絡間會存在相切或重疊的情況。

網(wǎng)絡相切如圖1 所示。區(qū)域網(wǎng)一和二分別覆蓋不同的區(qū)域，均在E、F 節(jié)點設(shè)置ROADM/OXC 站、建設(shè)E-F 鏈路。為豐富區(qū)域網(wǎng)的風格，通常會使用區(qū)域內(nèi)所有適用的光纜進行組網(wǎng)，因此區(qū)域網(wǎng)一和二的E-F 鏈路通常是基于同一條光纜路由建設(shè)的。

圖1 區(qū)域網(wǎng)相切示意圖

網(wǎng)絡重疊如圖2 所示。區(qū)域網(wǎng)一和二分別覆蓋不同的區(qū)域，均在D、E、F 節(jié)點設(shè)置ROADM/OXC 站，同時均建設(shè)D-E、E-F、F-D 的鏈路。區(qū)域網(wǎng)重疊部分通常會是業(yè)務需求旺盛地區(qū)，如果仍然采用網(wǎng)絡相切的方式組網(wǎng)，將會大幅增加業(yè)務背靠背轉(zhuǎn)接的數(shù)量，增加網(wǎng)絡建設(shè)的投資。

圖2 區(qū)域網(wǎng)重疊示意圖

3.2 關(guān)聯(lián)業(yè)務組

根據(jù)QCT 2620-2016《中國電信可重構(gòu)光分插復用（ROADM）設(shè)備技術(shù)要求》的定義，關(guān)聯(lián)業(yè)務組指的是：ROADM 網(wǎng)絡中的關(guān)聯(lián)業(yè)務組指兩組波長通道之間的關(guān)系，此處假設(shè)有組A 和組B。組A 中的任何一個波長通道與組B 中的任何一個波長通道滿足關(guān)聯(lián)業(yè)務要求。同一組內(nèi)的任何兩個波長通道路由沒有特殊要求。關(guān)聯(lián)業(yè)務組存在4 種組合：同源同宿、同源不同宿、同宿不同源、不同源不同宿。

關(guān)聯(lián)業(yè)務指的是：ROADM 網(wǎng)絡中兩個波長通道之間的關(guān)系。互為關(guān)聯(lián)業(yè)務的的兩個波長通道的工作路由不允許使用同一個鏈路和同一個共享風險鏈路組（SLRG）內(nèi)的鏈路；在資源允許的情況下，應當盡可能避免經(jīng)過相同的中間節(jié)點。在資源允許的情況下，互為關(guān)聯(lián)業(yè)務的兩個波長通道的保護或恢復路由也應當盡可能避免使用同一個鏈路和同一個共享風險鏈路組（SLRG）內(nèi)的鏈路，盡可能避免經(jīng)過相同的中間節(jié)點。

根據(jù)上述標準的定義可知。

（1）業(yè)務指的是兩個節(jié)點間的波長通道。

（2）關(guān)聯(lián)業(yè)務組設(shè)定的目的是：AB 兩組業(yè)務，任意一組業(yè)務的底層光纜或中間節(jié)點設(shè)備故障導致該組業(yè)務中斷，該故障不會同時導致另一組業(yè)務中斷，即AB 組業(yè)務不可使用同一路由或同一中間節(jié)點（使用了同一個共享風險鏈路組（SLRG）內(nèi)不同鏈路的路由視為同一個路由）。

3.3 業(yè)務承載原則

對于多區(qū)域網(wǎng)絡來說，業(yè)務的源宿節(jié)點可能來自于不同的區(qū)域網(wǎng)，那么該業(yè)務的路由就需要穿過多個區(qū)域網(wǎng)絡，這給業(yè)務規(guī)劃帶來了一定的難度，以下這些問題需要在規(guī)劃中予以解決：①如何打造低時延業(yè)務？② 業(yè)務背靠背轉(zhuǎn)接點如何選擇更合理？③區(qū)域網(wǎng)重疊片區(qū)的業(yè)務如何劃歸效益更高？④ 關(guān)聯(lián)業(yè)務組的一組業(yè)務在區(qū)域網(wǎng)重疊片區(qū)，另一組業(yè)務在某一區(qū)域，如何規(guī)劃安全性更高？

結(jié)合業(yè)務規(guī)劃對時延和安全等方面的要求，可總結(jié)出以下幾點基于多區(qū)域網(wǎng)絡的業(yè)務分割承載原則。

（1）應采用“最短路由”策略規(guī)劃業(yè)務路由，打造低時延業(yè)務，其中關(guān)聯(lián)業(yè)務組應以AB 組業(yè)務路由長度和為標準規(guī)劃業(yè)務最短路由。

（2）應以實現(xiàn)業(yè)務端到端最少電中繼次數(shù)為標準選擇業(yè)務背靠背轉(zhuǎn)接點。

（3）關(guān)聯(lián)業(yè)務組的AB 組業(yè)務應盡量由一個區(qū)域網(wǎng)承載。

4 業(yè)務分割承載策略

4.1 網(wǎng)絡拓撲整合

多區(qū)域網(wǎng)絡覆蓋的組網(wǎng)方式，使得跨域業(yè)務難以實現(xiàn)端到端的最短路由規(guī)劃，需要將多個區(qū)域網(wǎng)絡整合成一個網(wǎng)絡，基于一個網(wǎng)絡拓撲才能計算出業(yè)務端到端的最短路由。具體的網(wǎng)絡整合手段為：將多個區(qū)域網(wǎng)的節(jié)點、鏈路去重處理，歸屬一個區(qū)域網(wǎng)的節(jié)點和鏈路會保留，區(qū)域網(wǎng)相切或重疊的多個節(jié)點和鏈路會合并成一個。網(wǎng)絡相切和重疊的情況可分別整合為如圖3、圖4 所示。

4.2 節(jié)點與鏈路參數(shù)

在網(wǎng)絡完成整合后，需要給所有的節(jié)點及鏈路設(shè)置初始化參數(shù)，為后面的計算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

節(jié)點應包含以下信息和數(shù)據(jù)：區(qū)域網(wǎng)屬性、是否可用于跨域轉(zhuǎn)接。其中區(qū)域?qū)傩灾傅氖窃摴?jié)點屬于那個區(qū)域網(wǎng)，例如節(jié)點A僅屬于區(qū)域網(wǎng)一，其區(qū)域網(wǎng)屬性為“區(qū)域網(wǎng)一”，F(xiàn) 屬于區(qū)域一和二，其區(qū)域網(wǎng)屬性為“區(qū)域網(wǎng)一”和“區(qū)域網(wǎng)二”。同屬于多個區(qū)域網(wǎng)的節(jié)點才可用于跨域轉(zhuǎn)接，同時應該結(jié)合機房配套情況給予定義，機房條件特別差的不建議用于跨域轉(zhuǎn)接。

鏈路應包含以下信息和數(shù)據(jù)：區(qū)域網(wǎng)屬性、距離、DGD、OSNR 模擬值、等效跨段數(shù)。其中區(qū)域?qū)傩酝?jié)點。距離等4 項參數(shù)用于計算業(yè)務的路由、OSNR 和DGD 模擬值。

4.3 業(yè)務路由規(guī)劃

完成網(wǎng)絡拓撲整合后，對于非關(guān)聯(lián)業(yè)務，直接使用最短距離算法即可計算出業(yè)務端到端的最短路由。

對于關(guān)聯(lián)業(yè)務組，方法之一是：首先使用最短距離算法規(guī)劃出一組業(yè)務的路由，再將該組業(yè)務沿途中間節(jié)點相關(guān)鏈路及其同一個共享風險鏈路組（SLRG）內(nèi)的其它鏈路斷開，再使用最短距離算法規(guī)劃出另一組業(yè)務的路由。

由于關(guān)聯(lián)業(yè)務組存在4 種組合，AB 組業(yè)務的規(guī)劃順序不同，其結(jié)果可能完全不一樣，尤其對于不同源不同宿的關(guān)聯(lián)業(yè)務組。因此關(guān)聯(lián)業(yè)務組的路由規(guī)劃應取多次規(guī)劃的最優(yōu)結(jié)果。最簡單的方法是，AB 順序和BA 順序均規(guī)劃計算一次，取AB 組業(yè)務距離和最短的路由。

4.4 跨域業(yè)務背靠背轉(zhuǎn)接點規(guī)劃

鑒于傳輸設(shè)備最大的投資是“光-電-光”轉(zhuǎn)換器件（OTU、REG），因此減少業(yè)務端到端的電中繼次數(shù)是降低投資的有效手段。對于跨域業(yè)務來說，天然需要在跨域位置進行背靠背轉(zhuǎn)接，同時跨域業(yè)務的路由長度基本上都比較長，很大概率需要電中繼，因此在規(guī)劃業(yè)務背靠背轉(zhuǎn)接點時，需要同時考慮這兩方面的因素。

跨域業(yè)務背靠背轉(zhuǎn)接點的選擇原則如下。

（1）盡量選擇省會、地級市等機房配套資源較為充點的節(jié)點，以避免由于機房配套資源不足，在施工階段出現(xiàn)無法實施的情況，這方面已在節(jié)點屬性設(shè)置時提前考慮；

（2）盡量選擇可以使業(yè)務各電中繼段的性能較為均衡的節(jié)點，以避免出現(xiàn)某個電中繼段OSNR 余量較少，另一個電中繼段OSNR 余量較大的情況，較少的OSNR 余量不利于業(yè)務的日常運行維護，也較難適應未來網(wǎng)絡的擴容、老化等情況。

跨域業(yè)務背靠背轉(zhuǎn)接點規(guī)劃示意圖如圖5 所示。具體的規(guī)劃方法為。

（1）從業(yè)務的源端開始，計算鏈路的累積OSNR 值以及鏈路累積的區(qū)域網(wǎng)屬性交集，當累積OSNR 值小于OSNR 容限時，則表示需要進行電中繼，如下圖需在節(jié)點1 設(shè)置電中繼。

（2）當鏈路累積的區(qū)域網(wǎng)屬性無交集時，則表示業(yè)務需要跨域轉(zhuǎn)接，如圖5 鏈路2-3，業(yè)務源端至節(jié)點2 的鏈路累積區(qū)域網(wǎng)屬性交集為區(qū)域網(wǎng)一，鏈路2-3 的區(qū)域網(wǎng)屬性為區(qū)域網(wǎng)二，無交集，因此至少需要在節(jié)點2 進行跨域轉(zhuǎn)接點。

圖5 跨域轉(zhuǎn)接點規(guī)劃示意圖

（3）判斷節(jié)點2 是否為電中繼節(jié)點且可用于跨域轉(zhuǎn)接，如兩個條件均滿足則設(shè)置節(jié)點2 為跨域轉(zhuǎn)接點。

（4）如節(jié)點2 不符合上述條件，考慮到區(qū)域網(wǎng)間有重疊片區(qū)，則以節(jié)點2 為起點反向搜索，判斷節(jié)點是否屬于多個區(qū)域網(wǎng)、是否為電中繼節(jié)點且可用于跨域轉(zhuǎn)接，如3 個條件均滿足則設(shè)置該節(jié)點為跨域轉(zhuǎn)接點，如均找不到符合條件的節(jié)點，則需表示網(wǎng)絡設(shè)置有問題。

（5）完成跨域轉(zhuǎn)接點設(shè)置后，再以該節(jié)點為起點進行下一輪的OSNR 累積計算和鏈路區(qū)域網(wǎng)屬性交集計算。

4.5 業(yè)務劃域承載

在確認業(yè)務的跨域轉(zhuǎn)接點后，需以該節(jié)點為界將業(yè)務劃歸到不同的區(qū)域網(wǎng)，其中擬劃入的區(qū)域網(wǎng)即為上述轉(zhuǎn)接點規(guī)劃時的區(qū)域網(wǎng)交集，如圖5 業(yè)務源端至節(jié)點2 的鏈路累積區(qū)域網(wǎng)屬性交集為區(qū)域網(wǎng)一，則該段落應劃入?yún)^(qū)域網(wǎng)一承載。但是區(qū)域網(wǎng)存在相切和重疊片區(qū)，很多情況下交集并不是唯一的，大致有以下幾種情況，分別如圖6、圖7、圖8、圖9 所示。

對于圖6、圖7 這兩種情況，根據(jù)業(yè)務承載的原則，應盡量由一個區(qū)域網(wǎng)承載關(guān)聯(lián)業(yè)務組，因此應對關(guān)聯(lián)業(yè)務組的AB 組區(qū)域網(wǎng)屬性再求交集，即圖6 的關(guān)聯(lián)業(yè)務組應劃歸區(qū)域網(wǎng)一承載，圖7 的關(guān)聯(lián)業(yè)務組應劃歸區(qū)域網(wǎng)二承載。

圖6 區(qū)域?qū)傩越患?/p>

圖7 區(qū)域?qū)傩越患?/p>

圖8 區(qū)域?qū)傩越患?/p>

圖9 區(qū)域?qū)傩越患?/p>

對于圖8、圖9 這兩種情況，無法直接明確劃歸的區(qū)域網(wǎng)，可通過設(shè)置區(qū)域網(wǎng)交集劃分比例來分配。具體的規(guī)劃方法為：統(tǒng)計全網(wǎng)可同時劃歸區(qū)域網(wǎng)一、區(qū)域網(wǎng)二的業(yè)務數(shù)量，根據(jù)設(shè)置的比例進行業(yè)務分割承載，其中關(guān)聯(lián)業(yè)務組的AB 組應劃入同一個區(qū)域網(wǎng)。

5 結(jié)束語

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,信息服務的空間范圍不斷擴大,各種天基、空基、?；⒌鼗W(wǎng)絡服務不斷涌現(xiàn),可以預見的是，空天地海一體化信息網(wǎng)絡是未來技術(shù)發(fā)展的方向之一，傳輸網(wǎng)作為底層的承載網(wǎng)絡，必然也需要將立體化的信息進行分割承載，未來也可基于本文的研究成果進行進一步的研究。