低时延光网络技术白皮书

中国电信集团公司

2016 年 6 月

目 录 1 2 2.1 2.2 2.3 2.4 3 3.1 3.2 3.3 3.4 4 4.1 4.2 4.3

总结 .................................................................... 15 光网络时延优化的高级举措 ................................................ 14 光网络时延的优化举措 .................................................. 13 光网络时延性能的显性化监测 .............................................. 12 光网络设备时延的构成分析 ................................................ 10 光网络时延构成分析 .......................................................8 光网络的时延优势及构成分析 ............................................. 6 5G 移动通信的低时延承载需求 ............................................................................................... 5 实时性云业务的低时延需求 .................................................4 4K/8K 高清视频/虚拟现实等业务的高吞吐量需求 .............................................................. 3 概述 .................................................................. 1

低时延的业务需求 ....................................................... 1

金融/交易类业务对低时延的极致需求 ........................................1

光网络的时延优势 .........................................................6

光网络时延优化的基本举措 ................................................ 13

图表目录

图 1 纽约至芝加哥微波中继电路时延性能示意图 ................................ 2

图 2 ITU-R M. 2083 定义的 IMT-2020(5G)关键能力指标 ......................... 5

图 3 OSI 七层模型时延比较示意图 ............................................ 7

表 1 网络电路时延分析 ...................................................... 7

表 2 非相干光网络电路时延分布量化分析表 .................................... 8

表 3 相干光网络电路时延分布量化分析表 ...................................... 9

表 4 SDH 承载的 FE 业务时延测试结果表 ..................................... 11

表 5 FEC 不同工作模式时延结果 ............................................. 12

图 4 OTN 时延测试（DM）技术原理示意图 ..................................... 13

中国电信低时延光网络技术白皮书

1 概述

近几年来，网络时延（Delay/Latency）性能越来越得到人们的重视，逐渐成为通信业界的新热点。低时延网络也成为运营商所关注的发展方向。

光传送网作为最基础的承载网络，在各类通信技术中拥有最低和最稳定的时延性能。但是随着“互联网+”的深入发展，电信网络开始与各行各业深度融合，某些新兴行业和新兴业务对网络时延提出了近乎苛刻的需求，某些需求甚至到了现有光传送网络技术和组网结构无法满足的程度。因此，非常有必要对低时延业务需求进行深入分析，从而进一步研究光传送网络的低时延优化技术，以更好的满足这些低时延业务的需求。

本白皮书将首先分析低时延业务需求和降低网络时延的现实意义，然后量化分析光传送网络中的时延分布，最后提出光传送网时延性能优化策略。

2 低时延的业务需求

目前明确提出低时延需求的业务有四类：第一是金融和电子交易类用户，特别是大家耳熟能详的从事期货等产品高频交易（HFT: High Frequency Trading）的电子交易类用户；第二是基于 TCP 协议的高清视频类业务，包括 4K/8K 高清视频直播和点播业务、高清视频会议、以及未来的虚拟现实（VR）等实时性要求极高的大带宽业务；第三是部分云业务，特别是虚机迁移、数据热备份和实时性要求比较高的云桌面、云支付等业务；第四是尚处于研究阶段的未来

5G 移动网络的传送承载业务，目前 5G 网络对传送承载层预留的时延指标非常苛刻，需要一些低时延传输新技术加以保障。

2.1 金融 /交易类业务对低时延的极致需求

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中国电信低时延光网络技术白皮书

信息不对称是交易盈利的不二法则，时延越低，意味着你的信息比别人快，你的订单比别人先到达交易中心，你也就越容易盈利。在发达的金融和交易市场中（尤其是美国），高频交易（HFT: High Frequency Trading）或称为机器交易、算法交易已经兴起多年，交易品涵盖了期货、股票、外汇等多个领域。有统计数据显示,2009 年 HFT 交易量在美国全国总交易量中的比例达到 61%，2012 这个数据攀升到 70%，而英国在 2011 年甚至达到过 77%[i]。

早在 2008 年，美国咨询公司 TABB Group 给出的题为《The Value of a Millisecond: Finding the Optimal Speed of a Trading Infrastructure》的研究报告中就指出，对于一个在美国电子交易市场的交易公司而言，如果其交易系统处理时间（包括传输时延）比竞争对手慢 5 毫秒（ms），它将损失 1%的利润，如果慢 10ms，则损失扩大到 10%[ii]。

图 1 纽约至芝加哥微波中继电路时延性能示意图

“时间就是金钱”这句谚语在高频交易业务中充分显示的其现实意义，早在 2007 年，Information Week 杂志在一篇题为《 Wall Street?s Quest To Process Data At The Speed Of Light 》的报道中，就宣称在美国电子金融交易市场，1ms 的时延优势的价值是 1

亿美元。2014 年美国一家名为 Virtue Financial 的 HFT 公司准备上市前公开披露的报告显示其在过去 5 年共 1278 个交易日中，只有 1

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