OPTiNET 2021 | 韋樂(lè)平：全光網(wǎng)發(fā)展的十大趨勢(shì)

  ICC訊（編輯：Aiur）6月16日，在2021年度中國(guó)光網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)（OPTiNET 2021）上，工信部通信科技委常務(wù)副主任、中國(guó)電信集團(tuán)公司科技委主任韋樂(lè)平發(fā)表主題演講《全光網(wǎng)發(fā)展的十大趨勢(shì)》，介紹當(dāng)前全光網(wǎng)發(fā)展的十大趨勢(shì)，提出全光化、高容量、恢復(fù)時(shí)間、云化、智能、開(kāi)放、泛在、成本優(yōu)化和全光接入與5G/6G統(tǒng)籌發(fā)展等關(guān)鍵要點(diǎn)。

  網(wǎng)絡(luò)的全光化

  韋樂(lè)平提出，在過(guò)去十年，網(wǎng)絡(luò)需求側(cè)發(fā)生多種變化，例如微處理器已經(jīng)從單核發(fā)展到數(shù)千核Tera級(jí)計(jì)算;超算機(jī)能力在過(guò)去十年提升千倍，預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)每秒千億億次，視頻流量占據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量的三分之二，物聯(lián)網(wǎng)的超強(qiáng)感知和反應(yīng)需要更高速率的帶寬和低時(shí)延的連接。不僅如此，網(wǎng)絡(luò)也出現(xiàn)了新型應(yīng)用需求，如低時(shí)延/抖動(dòng)，確定性、高可用性等。

從供給側(cè)來(lái)看，傳輸鏈路的光纖化已經(jīng)將近100%，接入網(wǎng)的光纖化亦達(dá)93%，標(biāo)志著網(wǎng)絡(luò)側(cè)傳輸和接入的全光化，即全光網(wǎng)1.0階段接近尾聲，網(wǎng)絡(luò)干線傳輸交換節(jié)點(diǎn)的光化即將完成，正向城域接入網(wǎng)下沉。這代表全光網(wǎng)1.0正邁向2.0的真正全光化。

  全光網(wǎng)傳輸鏈路的高容量

  以DWDM和TDM為兩個(gè)方向。其中，DWDM（密集波分復(fù)用）從傳統(tǒng)的C波段80波可以通過(guò)小代價(jià)，經(jīng)技術(shù)改造將其擴(kuò)展至C波段96波和擴(kuò)展C+波段120波，并分別得到20%和50%的擴(kuò)容增益。當(dāng)前趨勢(shì)是擴(kuò)展C+波段120波加L+段120波共240波，其擴(kuò)容增益有望達(dá)到200%，這里的主要挑戰(zhàn)是權(quán)衡奈奎斯特濾波補(bǔ)償和放大器性能。

  而TDM（時(shí)分復(fù)用）方面，主要是利用新型oDSP，基于130 GBaud的QPSK單波400Gbps傳輸距離預(yù)計(jì)在2023年后可從600公里擴(kuò)至1500公里，覆蓋99%的干線復(fù)用段距離。

  全光網(wǎng)交換節(jié)點(diǎn)的高容量化

基于波長(zhǎng)交換方式的擴(kuò)容趨勢(shì)，目前以20維為主。32維ROADM的300T能夠滿(mǎn)足目前最大節(jié)點(diǎn)容量的需求，而64維ROADM的600T預(yù)計(jì)將滿(mǎn)足2023年最大節(jié)點(diǎn)容量的需求。

基于傳統(tǒng)物理隔離的多光纖SDM（空分復(fù)用）和交換方式的擴(kuò)容阻塞率低，增長(zhǎng)慢，而光的透明性好，擴(kuò)容潛力大。因此，在近中期的未來(lái)，節(jié)點(diǎn)容量將繼續(xù)依靠波長(zhǎng)交換方式的 ROADM進(jìn)行擴(kuò)容，而中長(zhǎng)期來(lái)看，節(jié)點(diǎn)和鏈路卻必須依靠多光纖空分復(fù)用和交換技術(shù)。

  全光網(wǎng)恢復(fù)時(shí)間的持續(xù)優(yōu)化

  全光網(wǎng)的恢復(fù)時(shí)間需要從硬件和軟件兩個(gè)層面進(jìn)行優(yōu)化。在硬件層面，典型WSS的倒換時(shí)間是1秒，改進(jìn)空間較小，OTU倒換時(shí)間的關(guān)鍵在于激光器波長(zhǎng)倒換，行業(yè)已有實(shí)驗(yàn)室通過(guò)控制和優(yōu)化的算法實(shí)現(xiàn)OTU倒換時(shí)間降至3秒之內(nèi)。

  在軟件層面，通過(guò)引入“集中路由計(jì)算+分布式控制”來(lái)替代“分布式計(jì)算+分布式控制”，可以規(guī)避波長(zhǎng)、中繼和路由的沖突，進(jìn)而減少恢復(fù)時(shí)間。通過(guò)PCE和SDN的全網(wǎng)拓?fù)涑橄?，利用CPU空閑時(shí)間可以進(jìn)行故障恢復(fù)預(yù)計(jì)算，可以減少恢復(fù)路由的計(jì)算時(shí)間。另外，通過(guò)引入機(jī)器學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)光性能劣化、光纖或設(shè)備故障的預(yù)測(cè)，節(jié)省業(yè)務(wù)調(diào)測(cè)和恢復(fù)時(shí)間乃至實(shí)現(xiàn)主動(dòng)重路由，大幅減少恢復(fù)時(shí)間。

  全光網(wǎng)的云化

  IDC預(yù)測(cè)2025年中國(guó)90%以上的應(yīng)用將遷移到云上，數(shù)據(jù)中心將全面云化，而網(wǎng)隨云動(dòng)是云化的最大驅(qū)動(dòng)力，除了高實(shí)時(shí)性、高敏感性和本地性應(yīng)用外，網(wǎng)絡(luò)各領(lǐng)域都將全面云化。以從硬件為主體的封閉剛性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)開(kāi)始向軟件化、虛擬化、云化、智能化、服務(wù)化的方向轉(zhuǎn)型發(fā)展，全光網(wǎng)也在其中。

  韋樂(lè)平指出，通過(guò)引入SDN實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)的軟件化是實(shí)現(xiàn)云化的前提。SDN實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)軟硬解耦，連接和功能由軟件靈活定義，有助于后續(xù)向云化、智能化、服務(wù)化方向演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的快速自動(dòng)化、智能化部署和持續(xù)演進(jìn)、升級(jí)和創(chuàng)新。

  全光網(wǎng)的智能化

  基于集中管控SDN可以大幅提高運(yùn)維效率，但光路的建立/拆除卻依靠人工指令，主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和運(yùn)維存在阻礙。

全光網(wǎng)智能化典型表現(xiàn)為認(rèn)知光網(wǎng)絡(luò)(CON)，它是一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的新一代智能光網(wǎng)絡(luò)，具有自動(dòng)感知、理解和學(xué)習(xí)外部環(huán)境，可以實(shí)時(shí)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)配置，智能適應(yīng)外部環(huán)境的變化。

CON核心是認(rèn)知決策系統(tǒng)和控制和管理系統(tǒng)，分別負(fù)責(zé)管理傳輸要求、網(wǎng)絡(luò)事件和控制并管理系統(tǒng)則負(fù)責(zé)控制和傳播相關(guān)信令。CON不僅具備自動(dòng)優(yōu)化的光網(wǎng)絡(luò)配置，還可快速故障檢測(cè)和定位、實(shí)時(shí)光路性能監(jiān)測(cè)和質(zhì)量預(yù)判、自動(dòng)優(yōu)化傳輸參數(shù)、實(shí)現(xiàn)流量預(yù)測(cè)和路由規(guī)劃、進(jìn)行故障尋根、減少光層恢復(fù)時(shí)間等，提高全光網(wǎng)的整體質(zhì)量。

  全光網(wǎng)的開(kāi)放化

通過(guò)引入SDN/NFV/Cloud實(shí)現(xiàn)層間和層內(nèi)的功能解耦、降低成本、創(chuàng)建開(kāi)放的產(chǎn)業(yè)生態(tài)是電信業(yè)可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共識(shí)。SDN帶來(lái)軟硬解耦和網(wǎng)絡(luò)功能的軟件化，是網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放化的基礎(chǔ)。

同時(shí)，從無(wú)線接入網(wǎng)開(kāi)始到全光網(wǎng)的各個(gè)領(lǐng)域正逐步走向開(kāi)放，包括接口標(biāo)準(zhǔn)化、軟硬件解耦、光電解耦、硬件白盒化、軟件開(kāi)源化等，而光網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放步驟主要包括光線路系統(tǒng)、光交換節(jié)點(diǎn)、功能塊等領(lǐng)域的開(kāi)放。

韋樂(lè)平介紹AT＆T開(kāi)通全球首個(gè)ROADM商用化白盒系統(tǒng)（實(shí)際為灰盒），其實(shí)現(xiàn)1300公里400Gbps速率傳輸，并采用SDN控制和基于解耦的分布式（DDC）白盒設(shè)計(jì)方案。

  全光網(wǎng)的泛在化

  韋樂(lè)平認(rèn)為，需求側(cè)應(yīng)用發(fā)展和供給側(cè)設(shè)備成本下降，給全光網(wǎng)向網(wǎng)絡(luò)邊緣擴(kuò)展，邁向端到端的泛在化全光網(wǎng)絡(luò)提供了機(jī)遇。全光網(wǎng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)是成為像電插座般無(wú)處不在的光插座。

  全光網(wǎng)成本的優(yōu)化

技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模經(jīng)濟(jì)是網(wǎng)絡(luò)傳輸側(cè)和接入側(cè)的關(guān)鍵。物理層的創(chuàng)新在于剝離網(wǎng)絡(luò)邊緣非必要功能，并放松非必要的嚴(yán)酷溫度要求，以及研發(fā)新一代光交換器件。而網(wǎng)絡(luò)接入側(cè)也存在類(lèi)似的思路和不同的具體創(chuàng)新技術(shù)，其挑戰(zhàn)在于高度敏感的成本問(wèn)題，以及規(guī)范統(tǒng)一的F5G標(biāo)準(zhǔn)。

網(wǎng)絡(luò)層創(chuàng)新是由SDN控制的、軟硬件解耦和光電解耦的“灰盒”乃至“白盒”系統(tǒng)，加速全光網(wǎng)生態(tài)繁榮開(kāi)放。在架構(gòu)上要結(jié)合邊緣云的部署引入融合承載的新型城域網(wǎng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)邊緣DCI等設(shè)備的IT化，包括架構(gòu)開(kāi)放、接口標(biāo)準(zhǔn)、軟硬解耦、光電解耦、協(xié)議減少、軟件開(kāi)源、灰盒/白盒、可管可控等。

  全光接入與5G/6G的統(tǒng)籌發(fā)展

  全光網(wǎng)是5G/6G的最佳承載，但在光接入段卻是5G/6G的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，兩者需統(tǒng)籌協(xié)同，各取所長(zhǎng)，不可偏廢。

在業(yè)務(wù)應(yīng)用方面，5G/6G側(cè)重中小屏慕、中等帶寬和質(zhì)量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和短視頻，光接入側(cè)重大屏幕、高帶寬和高質(zhì)量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和視頻。

商業(yè)模式方面，光接入對(duì)流量不敏感，通常采用包月制，5G/6G對(duì)流量敏感，側(cè)重流量受限的階梯流量制。

在接入速率方面，5G側(cè)重50Mb/s以下速率更經(jīng)濟(jì)，千兆光接入網(wǎng)對(duì)速率不敏感，側(cè)重50Mb/s以上速率。

在固移融合方面，統(tǒng)籌發(fā)展將從傳統(tǒng)并不成功的固移融合(FMC)逐步邁向5GC單棧協(xié)議下的有線無(wú)線融合(WWC)新階段。

最后在產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景上，全光接入與5G/6G應(yīng)分別側(cè)重和聚焦移動(dòng)和固定場(chǎng)景，不打亂仗。