OTN运力图绘制展示研究和应用.pdf

C o m m u n i c a t i o n&I n f o r m a t i o n T e c h n o l o g y N o.5.2 0 2 3通信与信息技术2 0 2 3 年第5 期(总第2 6 5 期)O T N 运力图绘制展示研究和应用杨振东1,陈善杰21.中国联合网络通信有限公司广东省分公司，广东广州5 1 0 6 2 72.中讯邮电咨询设计院有限公司广东分公司，广东广州5 1 0 6 2 7摘 要：提出以网络设备机房为端点，以O T N 链路为线条，在算网大脑上简洁清晰地呈现O T N 算力网络拓扑和运力信息。算网大脑通过S D N 网络控制器获取O T N 网络的拓扑信息，通过资源管理系统获取O T N 网元G I S 信息，对网络拓扑赋予经纬度信息并在地图上直观呈现。O T N 运力图为运营商运营人员提供了地理化可视的监控工具，便于对O T N 链路的时延、带宽、利用率等网络性能指标和链路状态的了解，同时也为算力网络的规划设计、算力灵活调度提供了直观准确的数据参考。关键词：算力网络；运力图；算网大脑；O T N中图分类号：T N 9 2 9.5文献标识码：A文章编号：1 6 7 2-0 1 6 4(2 0 2 3)0 5-0 0 2 5-0 41 背景随着经济社会数字化转型，算力成为新的生产力，算力网络成为支撑数字社会的重要基础设施，将会像工业时代的电网一样，为千行百业发展提供支撑 1-2 。据赛迪顾问数据显示，到2 0 3 0 年数据原生产业规模量占整体经济总量的1 5%,中国数据总量将超过4 Y B,占全球数据量3 0?算力机房可以灵活地为算力网络中的不同客户提供算力服务，而客户也可以通过算力网络灵活地接入不同的算力机房完成业务处理4。在接入或访问算力机房资源的过程中，网络时延、带宽等性能指标被客户和运营商所重视，比如一些低时延业务如自动驾驶、图像识别、远程控制，大带宽应用场景如数据灾备、海量数据传送处理 5-。光传送网(O p t i c a l T r a n s p o r t N e t w o r k,O T N),具备高安全、大带宽、高可靠、低时延、灵活弹性带宽的技术优势 7 。当前，国内通信运营商已将O T N 网络建成高品质精品网络，O T N 网络已经成算力网络的重要组成部分 8 。为了更快捷高质量地提供算网服务，通信运营商需要提前规划布局算力机房和O T N 网络，以便为目标区域的客户提供满足性能要求的算力服务。2 存在的问题运营商对算力网络的资源、性能信息无法在地图上直观查看，不便于为客户快速、直观、高效地制定算网调度方案。目前业界没有便捷直观的方法和工具辅助运营商进行算网资源合理布局，不便于规划设计算力机房和网络节点建设的最优地理位置。通信运营商O T N 网络现有的专业网管或综合网管平台只有网络拓扑展示，没有按机房进行归集，展示的信息比较繁杂；同时，目前缺乏O T N 算力网络的链路时延、带宽、利用率指标地理化呈现的直观展示方法，一些网络问题比如链路时延较高、带宽利用率较高等问题不便于及时发现和处理。3 O T N 运力图绘制展示研究和应用文中的方法可在地图上地理化直观展示O T N 算力网络运力图。运营商运营人员或客户可以在地图上简明直观查看地市之间、机房之间O T N 链路的时延、带宽、利用率等信息，了解O T N 网络最新性能状况，为算力网络规划建设，算力调度提供准确数据参考。同时，通过运力图的地理化呈现，便于运营人员直观发现O T N 网络中的问题，比如地理上距离较近的O T N 设备间的直连链路时延较大，O T N 链路带宽利用率高等异常问题。3.1 O T N 信息查询运力图所涉及的子网、网络设备数据由算网大脑调用S D N(S o f t w a r e D e f i n e d N e t w o r k,软件定义网络)控制器接口获取，由于该接口涉及数据量较大，由算网大脑采用文件收稿日期：2 0 2 3 年2 月9 日；修回日期：2 0 2 3 年9 月4 日2 5通信与信息技术2 0 2 3 年第5 期(总第2 6 5 期)接口每天定时采集(比如每天凌晨0 点),并且对S D N 控制器导出的文件进行解析处理。该文件提供最新的全网各层级O T N 设备的信息，以及O T N 设备之间相互连接的拓扑信息，算网大脑通过匹配从资源管理系统获取O T N 设备的G I S(G e o g r a p h i c I n f o r m a t i o nS y s t e m,地理信息系统)信息在地图上进行打点，图1 为系统整体架构。算网大脑通过S D N 控制器获取网络拓扑数据：通过资源管理系统获取网元G I S 值息：数据分析与处理：算力网络运力图展示，S D N控制器提供网络拓资源提供网元所属机房信息管理系统以及机房G i s信息W F Q I N图1 系统整体架构3.1.1 O T N 网络信息和机房信息管理从S D N 控制器采集回运力图的相关数据，需要在算网大脑进行入库保存，供相应业务逻辑、接口调用。O T N 设备的数据来源包括两部分，一部分来自S D N 控制器，主要是提供O T N 设备的名称、I D、类型、链路名称、链路时延等信息；一部分来自资源管理系统，主要是提供O T N 设备的名称、I D、G I S 经纬度信息与所属机房信息，两个系统返回的数据通过设备名称或设备I D 进行匹配整合。算网大脑保留O T N 核心、汇聚设备和中心云、边缘云O T N 接入设备的信息，整合后的O T N 相关字段信息如表1 所示。表1 0 T N 相关字段信息字段名称字段说明n o d e-i dn a m er o l eS D N 控制器上报的O T N 设备I DO T N 设备名称O T N 设备类型，包括：核心设备，汇聚设备O T N 设备所属机房，包括：算力机房(中心r o o m云、边缘云)、网络机房r e s-n o d e-i d资源管理系统上报的O T N 设备I Dl o n g i t u d eO I N 设备所属机房经度l a t i t u d eO T N 设备所属机房纬度l i n k n a m eO T N 链路名称l i n k t i m e d e l a yO T N 链路时延l i n k s o u r c e/d e s t i n a t i o n O T N 链路端点O T N 设备I D,包括O T N 链路n o d e-i d的源端点O T N 设备I D 和宿端点O T N 设备I Db a n d w i d t hO T N 链路带宽a v a i l a b l e-b a n d w i d t hO T N 链路可用带宽3.1.2 时延异常数据处理O T N 为硬传输管道，网络传输时延通常是确定的，算网2 6大脑仅需每天定时向S D N 控制器查询一次数据进行更新。因为可能存在O T N 设备割接、升级、故障等情况，此时链路时延信息会返回异常值，对于这种情况需要对返回数据进行识别处理：如果某次查询返回的a 设备到b 设备的时延数据是异常值(比如n u l l),那么这个时延数据需要丢弃，不入库保存，算网大脑可以过一段时间重新查询a 设备到b 设备的时延数据并入库保存。3.2 O T N 运力图绘制展示方法以机房作为基本单元来绘制运力图，参与绘制运力图的节点不是O T N 设备，而是O T N 设备所在的机房，以机房视角保存各机房之间相互访问的时延数据，简化地理化展示的网络拓扑结构。机房分为算力机房和网络机房。算力机房：指算力资源所在的机房，该机房有部署O T N设备用于算力资源的接入，需要将该O T N 设备关联到其部署的算力机房。网络机房：指O T N 核心、O T N 汇聚、O T N 接入等网络设备所在的机房，网络机房可部署多台O T N 设备，需要将O T N 设备归集聚合到网络机房。O T N 运力图可以展示算力机房、网络机房到其余算力机房、网络机房的O T N 链路性能信息。以百度地图为例，运力图地图初始打开时，地图默认为8 级，以全省概览视角展示O T N 运力图信息，实现对全省O T N 组网范围内全省算力机房、网络机房、O T N 链路布局和网络性能的一屏可视，提供对算力机房、网络机房布局和网络性能的综合分析。运营人员可以通过继续放大地图展示更多的机房信息和链路信息，最多可展示到区、县、镇、乡、街道名、地名级别(对应地图1 5 级)。运力图在地图上展示的内容：(1)地图级别8 级，属于全省视图，为了避免地图中显示的内容过多过于拥挤，在地图上只展示算力机房、子网节点和O T N 链路，子网节点指的是每个地市的O T N 网络在地图上浓缩为一个子网节点。普通城市地市子网之间的链路时延信息展示方法假设A 地市的中心云算力机房关联了a 设备，A 地市存在A 核心设备集，即A 地市内的所有O T N 核心设备的集合；B地市的中心云算力机房关联了b 设备，B 地市存在B 核心设备集，即B 地市内的所有O T N 核心设备的集合。a.优选2 个地市中心云算力机房关联的O T N 接入设备之间的直连链路时延数据(a 设备与b 设备的直连链路);b.若没有a 设备与b 设备的直连链路，那么选择A 核心设备集中的某个设备与b 设备的直连链路，或，a 设备与B 核心设备集中的某个设备的直连链路。若存在多条链路，选时延最短的链路；c.若以上2 种情况都没有，则选择A 核心设备集中的某个设备与B 核心设备集中的某个设备的直连链路，选其中时延运营一线O T N 运力图绘制展示研究和应用最短的链路。大型城市中心云算力机房到普通城市子网节点之间的链路时延信息展示方法。a.优选大型城市中心云算力机房到普通城市中心云算力机房关联的O T N 接入设备之间的直连链路时延数据；b.次选大型城市中心云算力机房到普通城市核心设备集中的某个设备的直连链路。若存在多条链路，选时延最短的链路。广M%区帮 框扩1 4 A A O b 2 1哪“;*6,g图2 运力图链路信息展示同元信息网元名称阮色同阮度H X H 广州去量4 2 3 5 4 8 0 V 0 4 A?0 0 T N 白X 广州要V 2 1 8 4 0 三8 5 1 1 A 1-5 0 0(a)机房网元信息广州A时(g属元名章对司具元艺称E X H T 制2 2 9 5 4.H C H T 州运是1 8 N 2 1 BH C 4 7 2 5 4.0 周F X H 广4 2 5 4.H C+T M M 1 S V 2 H E恢扩制B 8 V 2 1 8.0 4F X H T 公基1 8 V 2 1 8.H C H T 2 基4 2 9 5 4.H X H 广M 国M 1 8 V 2 1 8.1 3X H 州式1 8 V 2 1 8 H C H T 州置7 2 8 4.H X H 肃盐，4 9 3 4.1 50 3 8H X H 厂州2 9 5 4.H C H 州运1 8 V 2 1 8F X H 广M B V 2 1 8.1 5F X H 厂州五1 8 0 2 1 8.F Q H?M 2 0 4 9 8 4标1￥2X H 矿元4 2 8 4H X H 广云景4 2 2 8-4.H X 广制显景1 8 N 2 1 8.1 5H X H T 1 8 V 2 1 8.H C H T 州宝题，4 2 5 4K 可4 9 3-.9核扩标数4 2 3 4.1 90 0 x H 矿层题4 0 5-4+C E+T 州为科疼材后8 5 4(b)机房内各网元所涉及的链路信息图3 运力图机房数据展示(2)地图级别大于8 级，属于地市视图，在运力图上展示算力机房、网络机房和O T N 传输链路，在地市视图下，运营人员点击某条O T N 链路时，显示该链路名称、时延、带宽、利用率信息，如图2 所示。由于存在多个O T N 设备共机房的情况，并且在同个机房的O T N 设备其经纬度都一样，为了便于展示，需要将O T N 设备按机房进行归集聚合，同机房的O T N 设备聚合为机房一个点，然后使用机房的经纬度信息在地图上打点。如图3 所示，点击机房会展示该机房的所有网元信息，以及各个网元的链路数据。在运力图绘制时，如果机房内有多台O T N 设备，那么两个机房之间的链路选取A 机房内O T N 设备到B 机房内O T N设备的所有链路中时延最小的那条O T N 链路。例如：机房A有设备1 和设备2,机房B 有设备3 和设备4,它们之间的链路信息如表2 所示，运力图展示机房A 到机房B 的链路时延取最小值0.3 2 m s,并显示链路3 的链路名称。表2 机房间链路信息链路I D起点起点设备所终点终点设备所链路设备 属机房设备 属机房时延(m s)1 0 T N 设备1 机房A O T N 设备3 机房B 0.5 4 m s2 0 T N 设备1 机房A O T N 设备4 机房B 0.6 3 m s3 O T N 设备2 机房A O T N 设备3 机房B 0.3 2 m s4 O I N 设备2机房A O T N 设备4 机房B 0.4 0 m s如图4 所示，对O T N 链路信息进行统计，可以直观地了解到O T N 链路利用率。O T N 链路时延或链路利用率超过设定阈值，可以显示不同颜色，起到预警提醒的作用。比如，省内相邻地市之间的O T N 链路时延高于3 m s,时延信息文字可以显示为红色；O T N 链路带宽利用率高于7 0 运力图上链路线条的颜色可以显示为红色。点击运力图中某个机房，可以弹出浮窗展示该机房内的所有O T N 设备信息，展示内容可以包括：O T N 设备名称、设备类型、设备I D,见图4。链路统计3 9 3 9链路总数2 2 8 3(5 8%)链路利用率 7 0%图4 O T N 链路统计4 结语以机房作为基本单元来绘制运力图，以地理化的方式简洁清晰地展示O T N 网络拓扑结构，便于在地图上直观呈现2 7通信与信息技术2 0 2 3 年第5 期(总第2 6 5 期)O T N 算力网络运力信息，方便运营商运营人员直观了解O T N 链路间的时延、带宽、利用率等性能指标以及链路运行状况，为算力网络规划建设运营，算力灵活调度提供直观准确的数据参考。参考文献 1 李国杰.算力网络前景光明、挑战巨大 J .科学新闻，2 0 2 2,2 4(0 5):1 8-2 2.2 徐勇.信息化百人会：算力时代的机遇、重点与抉择 N .人民邮电报，2 0 2 2-0 7-1 9(0 0 1).3 智能计算芯世界，异构算力统一标识与服务白皮书 E B/O L .(2 0 2 1-0 7-0 1)2 0 2 3-0 1-1 2 .h t t p s:/w w w.e e t-c h i n a.c o m/m p/a 6 0 1 3 9.h t m l.4 张帅，刘莹，庞冉，曹畅.中国联通算力网络研究与实践 J .通信世界，2 0 2 2,(1 9):2 7-3 0.5 山东省工业和信息化厅，中国联通山东省分公司，中国移动山东公司，中国电信山东分公司.5 G 应用场景3 0 0 例 E B/O L .(2 0 2 0-0 5-2 2)2 0 2 3-0 1-1 2 .h t t p:/g x t.s h a n d o n g.g o v.c n/m o d u l e/d o wn l o a d/d o w n f i l e.j s p?e l a s s i d=0&f i l e n a m e=8 8 3 e 5 a 4 9 3 8 b d 4 7 5 f b 7 8 5 f b 1 f 0 b 8 6 a5 b 5.p d f.6 G S M A.中 国 5 g 垂 直 行 业 应 用 案 例(2 0 2 2)E B/O L .(2 0 2 2-0 3-2 8)2 0 2 3-0 1-1 2 .h t t p s:/w w w.g s m a.c o m/g r e a t e r-ch i n a/r e s o u r c e s/5 g-i n-v e r t i c a l s-i n-c h i n a-2 0 2 2-e n/.7 李海量，张红，张晶晶.O T N 技术特点及发展趋势分析 J .电信科学，2 0 1 2,2 8(1 2):1 0 2-1 0 7.8 杨震，赵建军，黄勇军，李洁，陈楠.基于网络演进的人工智能技术方向研究 J .电信科学.2 0 2 2,3 8(1 2):2 7-3 4.作者简介杨振东，高级工程师，硕士，主要从事运营支撑系统、算力网络的相关技术研发工作。陈善杰，助理工程师，硕士，主要从事运营支撑系统、承载网相关的新技术研发工作。R e s e a r c h a n d a p p l i c a t i o n o f O T N t r a n s m i s s i o n c a p a c i t y m a p d r a w i n g a n dd i s p l a yY A N G Z h e n d o n g ,C H E N S h a n j i e 21.C h i n a U n i t e d N e t w o r k C o m m u n i c a t i o n s C o.,L t d.G u a n g d o n g B r a n c h,G u a n g z h o u 5 1 0 6 2 7,C h i n a2.C h i n a T e l e c o m P o s t s a n d T e l e c o m m u n i c a t i o n s C o n s u l t i n g a n d D e s i g n I n s t i t u t e C o.,L t d.G u a n g d o n g B r a n c h,G u a n g z h o u5 1 0 6 2 7,C h i n aA b s t r a c t:T h i s p a p e r p r o p o s e s t o u s e t h e r o o m a s t h e e n d p o i n t a n d t h e O T N l i n k a s t h e l i n e t o p r e s e n t t h e O T N c o m p u t i n g f i r s tn e t w o r k t o p o l o g y a n d n e t w o r k t r a n s m i s s i o n c a p a c i t y i n f o r m a t i o n c o n c i s e l y a n d c l e a r l y o n t h e i n t e l l i g e n t o p e r a t i o n c e n t e r.T h ei n t e l l i g e n t o p e r a t i o n c e n t e r f o r c o m p u t i n g f i r s t n e t w o r k o b t a i n s t h e t o p o l o g y i n f o r m a t i o n o f t h e O T N n e t w o r k t h r o u g h t h e S D Nn e t w o r k c o n t r o l l e r,o b t a i n s t h e G I S i n f o r m a t i o n o f t h e O T N n e t w o r k e l e m e n t s t h r o u g h t h e r e s o u r c e m a n a g e m e n t s y s t e m,a n dp r e s e n t s t h e n e t w o r k t o p o l o g y w i t h g e o g r a p h i c a l l o c a t i o n i n f o r m a t i o n o n t h e m a p.T h e O T N n e t w o r k t r a n s m i s s i o n c a p a c i t y m a pp r o v i d e s p e r f o r m a n c e m o n i t o r i n g t o o l s f o r t h e n e t w o r k o p e r a t i o n a n d m a i n t e n a n c e e n g i n e e r,w h i c h f a c i l i t a t e s t h e m o n i t o r i n g o fn e t w o r k p e r f o r m a n c e i n d i c a t o r s s u c h a s t i m e-d e l a y,b a n d w i d t h,a n d u t i l i z a t i o n o f O T N l i n k s a n d l i n k s t a t u s,a n d a l s o p r o v i d e sa c c u r a t e&i n t u i t i v e i n f o r m a t i o n f o r t h e p l a n n i n g a n d d e s i g n o f t h e c o m p u t i n g f i r s t n e t w o r k a n d f l e x i b l e s c h e d u l i n g o f c o m p u t i n gp o w e r.K e y w o r d s:C o m p u t i n g f i r s t n e t w o r k,N e t w o r k t r a n s m i s s i o n c a p a c i t y m a p,I n t e l l i g e n t o p e r a t i o n c e n t e r f o r c o m p u t i n g f i r s tn e t w o r k,O T N2 8