全光自动驾驶网络架构与实现

《全光自动驾驶网络架构与实现》是“第五代固定网络(F5G)全光网技术丛书”中的一个分册，全面介绍了F5G背景下全光自动驾驶网络的相关内容，包括全光自动驾驶网络的原理特征、系统架构、业界实践、关键技术及系统安全等。

《全光自动驾驶网络架构与实现》共分7章: 第1、2章主要介绍了光网络运维面临的挑战和全光自动驾驶网络的概念; 第3章主要介绍了全光自动驾驶网络的系统架构; 第4章主要介绍了全光自动驾驶网络的业界实践，着重解读规建自动化、维护自动化、网优自动化、运营自动化四个方面的技术实现; 第5章主要介绍了全光自动驾驶网络的关键技术，从AI技术、大数据技术、算力技术和自动化协议技术四个方面深度剖析了全光自动驾驶网络的技术细节; 第6章简要介绍了全光自动驾驶网络的系统安全技术; 第7章对全光自动驾驶网络的发展进行了展望。

《全光自动驾驶网络架构与实现》结构清晰，内容新颖，注重实用，适合作为光通信领域从业者、设计人员、运维人员和研究人员关于全光网络自动化管理和控制系统设计的参考书，也适合作为高等院校通信、计算机和电子信息类专业高年级本科生、研究生的学习用书。

张杰,享受国务院政府特殊津贴专家，国家有突出贡献中青年专家，百千万人才工程人选，现为北京邮电大学电子工程学院教授、博士生导师、执行院长，信息光子学与光通信国家重点实验室副主任。长期从事光网络科研教学工作，曾获国家科技科学技术进步奖二等奖3项、教学成果奖二等奖1项。

罗贤龙,华为技术有限公司高级技术专家，先后主导华为 ASON/GMPLS协议技术、华为TSDN管控技术的技术创新和产品设计，支撑华为OTN、MSTP和NCE-T产品实现技术竞争力领先。目前负责NCE光网络解决方案架构技术研究，包括全光网AI感知技术、光缆同路由识别技术、光网亚健康预测技术等。荣获2019年国家科技科学技术进步奖二等奖，拥有数十项国内外发明专利。

管理和控制系统是通信网络的重要组成部分，是智能化信息基础设施的关键所在。一直以来，通信网络的管理和控制系统，尤其是面向光通信网络的自动化管理和控制系统研究，属于专业化能力要求高且交叉性、创新性很强的学科领域，与业务需求和应用场景的耦合关系紧密，虽然得到了行业内越来越多的重视，但是缺少一本系统介绍光通信网络自动化管控最新技术与实践的专业书籍。许多业界同仁也向我们反馈，建议从网络自动驾驶这一理念出发梳理通信网络管控架构与实现，为新型全光网络的建设和运维工作提供指导帮助。

本书向读者完整地呈现了第五代固定网络(F5G)背景下全光自动驾驶网络的发展。作为一类全新的光通信网络自动化管控解决方案，如何在接入与传送体系结构中引入自动化配置与编排能力，如何将支持全光互联的静态管道变为灵活的动态管道，如何在保持业务透明承载的技术优势基础上，更好地适应大带宽、高品质、低成本、易运维的用户诉求，在本书中通过对全光自动驾驶网络原理与技术的阐述给出了解答。

编者立足行业需求与挑战，结合多年从业经验，阐述了全光自动驾驶网络的原理、核心技术和标准研究进展，分析了这一概念的提出对重塑全光管道价值及创新运维方式的意义，总结了F5G网络中自动化管理和控制系统的业界实践与思考。此外，本书不仅是介绍全光自动驾驶网络的基础知识，更重要的是希望从还原论的角度揭示发展该项技术的本源和动因，包括为什么全光自动驾驶采用这样的实现方案而不是其他的实现方案等。我们试图通过对这些问题的梳理，帮助读者深刻理解并掌握全光自动驾驶网络的发展历程和设计理念。

为了编写本书，我们在写作过程中参阅了大量的研究论著、行业报告与标准文献，甚至包括了不少20世纪90年代的技术资料，总体上力求素材全面、翔实，引用准确、具体。希冀本书的出版，能够为推动我国F5G技术及产业发展做出一点绵薄的贡献。

【结构安排】

本书以F5G全光网为背景，详细介绍了全光自动驾驶网络的原理特征、系统架构、业界实践和关键技术，着重解读了全光自动驾驶过程涉及的规建自动化、维护自动化、网优自动化、运营自动化等技术实现，并对全光自动驾驶网络的系统安全进行了简要分析。内容主要来源于业界研究报告、协议标准、华为实现方案等资料。

【读者对象】

光网络研究、规划、设计、建设和运维管理人员: 通过学习本书，可加强对全光自动驾驶网络具体解决方案的了解。

光通信领域从业者: 包括从事光通信行业领域的设备制造、系统集成、渠道服务等人员。

大中专院校在校学生: 毕业后欲从事光通信相关工作，应聘渠道、设计院、网络维护工程师等方向，招聘时有明显注明认证通过者优先。

其他: 对全光自动驾驶网络感兴趣的其他技术人员。

【致谢】

本书主要由张杰、罗贤龙编著，参与编写的人员还包括范明惠、陈春晖、陈亮、邓伟育、鲍粟、宋洪芹、饶宝全、胡建煌、冯超、马军棋、吴奇彬、陶凡、陆利锋、周志军、王鹍、林毅、周俊君、楼定华、赵永利、杨辉、李亚杰等。

限于编者的水平和经验，加之时间比较仓促，疏漏或者错误之处在所难免，敬请读者批评指正。

编者

2022年1月

第1章概述00

第2章全光自动驾驶网络综述00

2.1光网络传统运维的主要功能00

2.2光网络运维面临的挑战00

2.3什么是全光自动驾驶网络00

第3章全光自动驾驶网络系统架构00

3.1全光自动驾驶网络业界趋势00

3.2全光自动驾驶网络系统架构介绍0

第4章全光自动驾驶网络业界实践0

4.1规建自动化场景0

4.1.1资源可视0

4.1.2容量预测0

4.1.3WDM/OTN自动规划0

4.1.4数字化ODN0

4.2维护自动化场景0

4.2.1传统网络保护自动化0

4.2.2ASON保护自动化0

4.2.3精准排障0

4.3网优自动化场景0

4.3.1光网健康可视和预测0

4.3.2光性能自动调测0

4.3.3PON光路弱光诊治0

4.4运营自动化场景0

4.4.1专线业务自动化0

4.4.2云网业务自动化0

4.4.3家庭宽带业务自动化0

4.5云化部署场景0

4.5.1云化部署的关键价值0

4.5.2云化部署的典型模式0

第5章全光自动驾驶网络关键技术0

5.1AI算法技术0

5.1.1AI和机器学习0

5.1.2机器学习的常见算法0

5.1.3AI算法典型应用0

5.2大数据技术0

5.2.1光电Sensor0

5.2.2大数据采集0

5.2.3数据湖0

5.2.4大数据部署方案0

5.3算力技术0

5.3.1设备侧算力技术0

5.3.2云端算力技术0

5.4自动化协议技术0

5.4.1北向协议0

5.4.2南向协议0

5.4.3自动化控制协议0

5.4.4OLT自动部署协议

第6章全光自动驾驶网络系统安全

6.1安全目标

6.2安全设计准则

6.3安全架构

6.3.1网络管理和控制系统安全架构

6.3.2网络通信设备安全架构

第7章全光自动驾驶网络的未来展望

附录专业术语