Page 21 - 网络电信2019年6月刊上

一种基于SDN及人工智能的OTN资源规划及
调度应用方法与系统
张奇 中国移动通信集团设计院有限公司上海分公司
摘要：无线方面的5G建设浪潮即将来临，固网宽带方
面的部署热度尚未褪去，政企专线的大颗粒业务需求日
益增加。同时更多新业务、新技术的应用还将对基础承
载的传送网提出更进一步的挑战与要求。本文以上述日
益增加的需求为出发点，OTN基础承载光网络为对象，通
过对业务需求深入剖析，总结并归纳现有网络规划方法
的缺陷及难点，并锁定主要改进目标，引入一种创新性
的网络规划方法，借助SDN理念通过自研改良型路由计算
方法以及一种机器自我学习机制，实现具备人工智能的
路由调度功能。最后，以某地网络建设需求为例，展示
相关方法及自研系统的应用，验证并说明其价值。
关键词：光传送网；SDN；机器学习；人工智能
如今众多综合业务对运营商基础承载网络提出诸多挑战。
无线方面，4G的大力发展以及5G的重点推进，传送网对基站业
务调度至核心网EPC回传链路要求有足够丰富的带宽能力及路由
选择。固网宽带方面，广度覆盖的数据城域网对收敛后数据集
中调度至出口提出多种灵活传送的要求。政企专线方面，大颗
粒业务的逐年增势以及业务的随机性对网络承载容量及富余度
提出挑战。同时，随着更多新技术、新业务的开发及应用，例
如VR/AR、物联网等需求将对现有基础承载的传送网不断发起技
术及承载能力上的冲击与挑战。面对上述诉求有多种解决技术
及方案，其中OTN作为一种超高带宽、超强延展性的网络，是作
为承载大流量业务的基础网络首选。因此，如何面对新业务诉
求以及新网络格局形势下，结合新技术新理念，改良OTN传统规
划方式，成为本文主要论述的内容。
本文主要分为3个部分。第1部分，分析OTN传统规划方式，
归纳其中存在的不足之处，用以指明本文所涉及的分析方法、
模型及系统的主要解决方向及优化目标。第2部分，重点介绍本
文基于业务特征引入的网络规划新方法，并结合SDN理念以及人
工智能机器学习方法，提供一种快速路由、高效规划调度的机
制，为支撑自动化网络规划提供基础。第3部分，以实际业务需
求为例，结合SDN路径计算及人工智能算法，应用网络规划新方
法，展示了OTN资源快速计算、精确输出的模拟结果，充分验证
并说明了本方法及相应系统的可靠性及高效性。
一、OTN传统规划方式分析
传统的OTN规划方式主要遵循如下几个步骤。
1、业务需求梳理
作为网络规划的基础步骤，业务需求梳理不仅需要对业
务需求带宽进行逐一梳理统计，还需要对每条业务的开通方式
（即业务是否保护、分担方式等）进行逐一梳理，具体如下。
(1)传送带宽分类：就目前主流的业务需求，主要连接速率
网络电信 二零一九年六月
端口为1Gbit/s、2.5Gbit/s、10Gbit/s、40Gbit/s、100Gbit/s
甚至将来5G时代的200G/400Gbit/s等。不同网络调度规则可能
对不同业务类型提出差异化承载需求。
(2)传送路由分类：对于传输调度路由也存在不同的方式。
具体概括为源宿间无保护调度；同源同宿分担调度；同源异宿
分担调度；源宿间1+1保护调度。而每种方式又随着各个网络的
组网要求及形态存在不同程度的差异。
2、业务调度路由预安排
根据不同网络组网及调度要求，结合业务需求，逐条进行
业务调度路由安排。也只有逐一对调度路由的预安排，才能比
较准确地对直达落地型电路、电层转接型电路、光层穿通型电
路等多种组织方式进行统计，得到所需要网络建设规模，达到
规划的目标。该部分是整个网络资源安排部署的重点，也是目
前网络规划以及资源预估的耗时耗力的重要环节。
3、OTN关键资源要素生成
通过逐一统计电路路径所涉及网元及建设内容，形成波长
/子波长波道图、线路端口/板卡、支路侧端口/板卡以及上述资
源与业务需求的互关联性，为后续网络建设规模，如子架、板
卡、端口等提供新增依据，便于后续复查及审阅。
基于上述主要的OTN规划步骤及环节，目前传统网络规划方
式存在如下几点不足之处。
(1)基本全人工规划，效率低：目前的规划方式几乎全是用
人工手工或少部分半自动方式进行操作，往往涉及多种不同大
类的业务需求，且每大类还存在不同的差异化调度方式。带宽
与不同调度方式的组合，至少有十余种不同类型需求，仅梳理
业务需求就耗时不少。同时，面对业务需求突发性的变化，往
往难以快速反应及处理，效率低下，准确性也难以保证。
(2)路由预安排难度高、可重复性差：在路由安排方面，需
要对OTN以及当地网络情况比较了解的前提下进行，路由安排难
度大、起点高。对于结构简单的网络（一般单节点方向维度为
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