基于灵活频谱的新型超高速光网络架构和关键技术研究

In recent years, the Internet traffic has been growing expotentially. The new emerging services, such as cloud computing, video on demand, data center interconnection etc.,put new requirements of suporting multi-granularity and flexibility to optical networks. These new trends are driving a new optical network architecture with high spectrum efficiency, flexible bandwidth usage, multi-data-rate adaptation, high energy efficiency and scalablility.. Spectrum elastic optical network architecture has extended the network flexibility from the time domain to time andoptical spectrum domain, which has greately reduced the complexity of optical components. It has been considered one of the most promising candidate of next generation optical network architecture, before the maturity of optical packet switching technologies. .This project aims to solve the fundimental and architectural problems of spectrum elastic optical network, and propose inovative technologies and solutions to these problems. This project will analyze the future optical network service features, study the novel spectrum elastic optical network architecture from different flexibility dimentions, and propose key technologies and inovative schemes to support the novel network architecture, including optical traffic grooming approach, flexible spectrum allocation and adjustment scheme, intelligent network control and operation, network survivability, etc.

互联网流量继续呈指数增长趋势，以及云计算、视频、数据中心互联等新兴业务对光网络灵活性和多业务适应能力等提出了新的要求，迫切需要研究未来支持高频谱效率、灵活带宽分配、多业务速率适配、绿色节能以及可扩展性强的新型光网络架构。基于灵活频谱的超高速光网络架构将光网络提供业务的灵活性从传统的时域拓展到时频双域，大大减小了光交换器件实现的难度，其已成为光分组交换技术成熟以前，非常具有应用前景的全光网技术之一。本课题以解决基于频谱灵活光网络的架构性和基础性问题为目标，在充分分析未来5-10年光网络业务特征的基础上，从多个维度研究基于灵活频谱的光网络架构的功能和灵活性要求，提出满足未来多种业务发展需求的新型灵活频谱光网络体系架构，以及支撑多粒度业务适配、交换、疏导和灵活调度的关键技术，探索全光业务汇聚疏导、频谱灵活分配和调整、智能管理控制和生存性等创新技术。

当前，互联网流量的高速增长以及云计算、视频、数据中心互联等新兴业务对光网络灵活性和多业务适应能力等提出了新的要求，迫切需要研究未来支持高频谱效率、灵活带宽分配、多业务速率适配、绿色节能以及可扩展性强的新型光网络架构。基于灵活频谱的超高速光网络架构将光网络提供业务的灵活性拓展到光频谱域，是未来超高速光网络发展的重要方向。本课题在以调研分析未来5-10年光网络业务特征为基础，采用技术及产业调研、理论研究、仿真试验相结合的研究方法开展研究，深入研究了满足未来多种业务发展需求的基于灵活频谱的超高速光网络体系架构、传输交换技术、路由和频谱分配、流量汇聚疏导、网络生存性和智能管理控制等创新技术。项目按期完成全部计划任务，达到预期研究目标。. 在灵活频谱超高速光网络体系架构研究方面，本课题全面分析了网络架构需要满足的各层面灵活性的特征要求，提出了由基于灵活频谱的光传送层、智能资源管控层、开放业务应用层和网络管理层组成的灵活频谱光网络总体结构模型，以及光传送层分层架构和控制层逻辑架构模型，提出了各层面的功能和接口要求。在灵活频谱超高速传送交换技术方面，本课题研究了OFDM、Nquist WDM等超高速传输技术、灵活频谱光收发技术、光交换技术以及灵活电层技术，提出了灵活频谱超高速光传输交换系统的技术参数要求。在路由和频谱选择机制方面，本课题提出了基于调制方式自适应的路由、调制方式以及频谱分配算法。在业务汇聚疏导技术方面，本课题提出了基于可切片收发机的动态汇聚疏导技术。在网络生存性技术方面，本课题提出了固定和灵活频谱光网络共存的迁移感知保护机制，以及基于灵活频谱光网络的多层保护虚拟传送网服务机制。在基于灵活频谱的光网络控制技术研究方面，本课题研究了智能管控层的功能要求，提出了支持灵活频谱的控制信息模型扩展和控制层协议扩展。. 本项目研究成果已通过发表论文、提交国内外标准建议等方式呈现，在研究周期内共发表国内外论文14篇，光通信类国际国内特邀报告7篇，提交国际标准建议文稿16篇，牵头IETF国际标准1项，完成国内行业标准和研究课题3项，提交本项目研究报告1份。本项目探索式研究了面向未来业务的灵活频谱超高速光网络的总体架构和核心技术等关键问题，提出了相关研究成果对于我国光传送网技术及网络架构未来的发展和演进具有重要的参考意义。