IFOC 2020｜中國(guó)電信科技委主任韋樂平解讀全光網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)

  ICC訊 9月7-8日，第19屆訊石光纖通訊市場(chǎng)暨技術(shù)專題研討會(huì)（IFOC 2020）在深圳大中華喜來登圓滿舉辦。9月8日，工信部通信科技委常務(wù)副主任、中國(guó)電信科技委主任韋樂平在大會(huì)主論壇上發(fā)表題為《全光網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)》的演講，解讀全光網(wǎng)1.0到全光網(wǎng)2.0邁進(jìn)的戰(zhàn)略意義與容量需求的提升。

  全光網(wǎng)的概念

  全光網(wǎng)指的是僅僅控制層在電域?qū)崿F(xiàn)，全部傳輸、接入、交換都在光域?qū)崿F(xiàn)的端到端光網(wǎng)絡(luò)。即只有當(dāng)傳輸和接入基本實(shí)現(xiàn)光纖化，交換層也引入ROADM和OXC后才能稱為嚴(yán)格意義上的全光網(wǎng)。

  光網(wǎng)城市和光網(wǎng)?。褐?jìng)鬏敽徒尤朐诠庥驅(qū)崿F(xiàn)，交換和控制仍在電域?qū)崿F(xiàn)。泛指TDM交換機(jī)全部退網(wǎng)，具有較高光纖覆蓋率和較高接入速率，實(shí)際為全光纖網(wǎng)，可以認(rèn)為是全光網(wǎng)的初期階段（1.0）。

  向真正的全光網(wǎng)的演進(jìn)已經(jīng)開始，將在交換層大規(guī)模引入ROADM/OXC，實(shí)現(xiàn)傳輸、接入和交換的端到端光網(wǎng)絡(luò)，邁向嚴(yán)格意義的全光網(wǎng)（2.0）。

  韋主任提到，盡管我們已經(jīng)進(jìn)入了全光網(wǎng)2.0，但實(shí)際上全光網(wǎng)1.0還是有很大的市場(chǎng)空間。

  FTTH的發(fā)展空間

  —全球FTTH用戶約6.6億，家庭滲透率大約僅40%，發(fā)展空間巨大。

  —中國(guó)FTTH家庭滲透率高達(dá)85%，依然還有空間?？紤]到不少城市區(qū)域的重復(fù)建設(shè)，空間可能更大。

  ·從FTTH延伸至FTTR和FTTD乃至FTTT

  -從家門口或信息箱到屋子、桌面乃至各種終端

  ·從FTTO延伸至FTTCampus和FTTFactory乃至生產(chǎn)線

  -隨著運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)范圍逐步從2C轉(zhuǎn)向2B,光纖到園區(qū)

  FTTCampus和光纖到工廠FTTFactory乃至車間和生產(chǎn)線將逐步成為未來重要的光網(wǎng)絡(luò)2B市場(chǎng)。

  ·從FTTH/O承載層向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層延伸

  -著運(yùn)營(yíng)商戰(zhàn)略向2B市場(chǎng)的擴(kuò)展，作為FTTH/O的承載層的PON經(jīng)過適度改造正演變?yōu)楣I(yè)PON 。

  工業(yè)PON的出現(xiàn)和發(fā)展

  —工業(yè)PON1.0:  滿足中小企業(yè)一般性承載需求，包括辦公網(wǎng)、視頻監(jiān)控等、無時(shí)延要求的車間級(jí)應(yīng)用等?！I(yè)PON2.0: 提供基于切片的多業(yè)務(wù)差異化承載和安全隔離、數(shù)據(jù)采集接口、網(wǎng)關(guān)工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性等能力和特性，可望自動(dòng)適配工業(yè)協(xié)議等。

  —工業(yè)PON3.0: 采用新型架構(gòu)，支持云邊協(xié)同，提供確定性、安全、智簡(jiǎn)運(yùn)維，向大型企業(yè)應(yīng)用拓展。

  邁向全光網(wǎng)2.0時(shí)代的戰(zhàn)略意義

  ·開啟了網(wǎng)絡(luò)從電節(jié)點(diǎn)向全光節(jié)點(diǎn)，從點(diǎn)到點(diǎn)鏈路到光層網(wǎng)狀動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的戰(zhàn)略性升級(jí)，從根本上突破了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)容量的電瓶頸，標(biāo)志著全光網(wǎng)從1.0（全光纖網(wǎng)）邁向2.0（全光自動(dòng)調(diào)度）新時(shí)代。

  ·基于ROADM/OXC的光層動(dòng)態(tài)智能調(diào)度網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)是向中國(guó)電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重構(gòu)目標(biāo)“簡(jiǎn)潔、敏捷、開放、集約、安全”演進(jìn)的關(guān)鍵步驟。

  ·首張全國(guó)性的骨干ROADM動(dòng)態(tài)光網(wǎng)絡(luò)即將全面投入運(yùn)營(yíng)，必將推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈的興旺和網(wǎng)絡(luò)的變革。

  ·一個(gè)全云化和全光化的網(wǎng)絡(luò)不僅是云網(wǎng)融合的強(qiáng)大基礎(chǔ)，也構(gòu)成了國(guó)家新型基礎(chǔ)設(shè)施的核心--信息基礎(chǔ)設(shè)施的核心，可望帶動(dòng)更大范圍的全面發(fā)展。

  CTC全光骨干網(wǎng)2.0進(jìn)展

  ·覆蓋和規(guī)模全球最大：覆蓋全國(guó)，系統(tǒng)總長(zhǎng)22萬公里，470個(gè)ROADM節(jié)點(diǎn)， 2357個(gè)OA節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)總?cè)萘?90T。

  ·5039條100G，區(qū)域WSON控制，恢復(fù)時(shí)間小于2分鐘

  ·基于20維WSS的CD主導(dǎo)

  ·光層直達(dá)，時(shí)延最小

  ·目標(biāo)：分鐘級(jí)分發(fā)、秒級(jí)優(yōu)先恢復(fù)、30毫秒時(shí)延。

  容量的需求和提升永無止境

  ·需求側(cè)：—摩爾定律進(jìn)入并行時(shí)代，微處理器從單核到多核發(fā)展到數(shù)百上千核的Tera級(jí)計(jì)算。

  —視頻成為第一流量:流量接近骨干網(wǎng)2/3；4K/8K超高清和VR/AR等大視頻的崛起加劇對(duì)帶寬需求。

  —其他潛在新需求：云計(jì)算/大數(shù)據(jù)，自動(dòng)駕駛……

  ·供給側(cè)：

  -從1977年，全球第一個(gè)速率為45Mbps的干線光傳輸系統(tǒng)在美國(guó)東北走廊開通商用起，到2020年48波400Gbps系統(tǒng)試商用止，43年光通信容量提升了約42萬倍，相當(dāng)年增速35%。

  韋主任指出，低時(shí)延的訴求唯有依靠光來解決。

  ·節(jié)點(diǎn)時(shí)延：層次越低，時(shí)延越小。L0層網(wǎng)元時(shí)延ns級(jí)；L1層時(shí)延us級(jí)；L2/L3層時(shí)延ms級(jí)。

  ·CTC干線網(wǎng)：2025年99%地區(qū)間時(shí)延達(dá)標(biāo)30ms。

  全光節(jié)點(diǎn)的容量演進(jìn)

  由2017年的150T（20維）到2019年的300T（32維WSS），預(yù)計(jì)2023年600T。韋主任指出，現(xiàn)有技術(shù)至少能滿足3年左右的節(jié)點(diǎn)容量需求！3年后，尚不明朗！

  降低全光網(wǎng)的恢復(fù)時(shí)間

  ·目前恢復(fù)時(shí)間幾分鐘，希望降至10秒級(jí)乃至秒級(jí)

  ·降低網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)間的思路—根據(jù)業(yè)務(wù)價(jià)值實(shí)施業(yè)務(wù)分級(jí)，確保高價(jià)值業(yè)務(wù)的恢復(fù)時(shí)間，甚至可以提前下發(fā)保護(hù)路由鏈路表。

  —集中算路+分布控制架構(gòu)，引入集中算路PCE，有效避免重路由的波長(zhǎng)沖突，減少恢復(fù)時(shí)間。

  —引入SDN，可望最佳地利用全網(wǎng)帶寬資源，縮短收斂速度，減低時(shí)延。其次，SDN可根據(jù)上報(bào)鏈路情況，獲取時(shí)延最短業(yè)務(wù)路徑。—引入ML，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)間乃至主動(dòng)重路由。

  降低全光網(wǎng)的成本

  ROADM能否進(jìn)一步向網(wǎng)絡(luò)邊緣擴(kuò)展的關(guān)鍵是成本，而降低成本的關(guān)鍵是技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模經(jīng)濟(jì)。

  ·物理層創(chuàng)新：其一，去掉網(wǎng)絡(luò)邊緣不必要功能和不必要溫度要求等，放松器件要求、省掉加熱器和致冷器等；其二，創(chuàng)新設(shè)計(jì)新一代光交換器件。

  ·網(wǎng)絡(luò)層創(chuàng)新：走向SDN控制的、軟硬件解耦的“灰盒”乃至“白盒”，接口開放和標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)據(jù)面互操作，從而推動(dòng)光網(wǎng)絡(luò)的開放生態(tài)。

  ·規(guī)范統(tǒng)一F5G：為獲取全球蜂窩那樣的巨大經(jīng)濟(jì)規(guī)模好處，減少碎片化私有規(guī)范，有必要規(guī)范一個(gè)具有統(tǒng)一定義、架構(gòu)、功能、容量和性能的F5G。

  全光網(wǎng)需要SDN控制

  可望具備跨網(wǎng)、跨技術(shù)、跨廠家的全網(wǎng)視野！

  ·最佳利用全網(wǎng)帶寬資源、縮短收斂速度、減低時(shí)延、確保路由和性能可預(yù)測(cè)，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)競(jìng)爭(zhēng)性?！び欣麑?shí)現(xiàn)最佳路由-全光網(wǎng)引入SDN控制后，鑒于其透明性，通過客戶端可以與任何廠家的ROADM或老網(wǎng)元互連，任何路由器間的最佳光通道水到渠成。

  -有利突破跨網(wǎng)、跨技術(shù)、跨廠家壁壘。

  -有利實(shí)現(xiàn)跨層融合，ROADM沒有解決層間控制協(xié)調(diào)機(jī)制，SDN的跨層視野有望解決之。

  最后，韋主任提出，全光網(wǎng)也要邁向開放生態(tài)。

  ·為了應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的行業(yè)發(fā)展乏力、外部競(jìng)爭(zhēng)壓力增大的局面，降低成本、創(chuàng)建更健康活躍的產(chǎn)業(yè)生態(tài)成為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

  ·從無線接入網(wǎng)開始，網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)領(lǐng)域都將逐步走向開放，接口標(biāo)準(zhǔn)化、軟硬件解耦、硬件白盒化、軟件開源化，基于全光的傳送網(wǎng)也不會(huì)例外。

  ·AT&T開通全球首個(gè)ROADM商用化白盒系統(tǒng)：

  2019年實(shí)現(xiàn)了從亞特蘭大到達(dá)拉斯，全長(zhǎng)1300公里，速率為400Gbps，SDN控制的的靈活低成本的光連接。該系統(tǒng)基于OpenROADM規(guī)范的解耦的分布式（DDC）白盒設(shè)計(jì)。

  開放與封裝的思考

  ·ICT大生態(tài)的各自趨勢(shì)

  —IT行業(yè)在1980年代就開始實(shí)現(xiàn)軟件、硬件和外設(shè)的解耦和開放，形成了今天良好的生態(tài)。

  —CT行業(yè)從2015年起開始探索以軟硬解耦為起點(diǎn)的虛擬化、云化和開放化進(jìn)程，總體進(jìn)展不快。

  —互聯(lián)網(wǎng)業(yè)以IP層引入的網(wǎng)業(yè)分離為契機(jī)，經(jīng)歷了開放化引入的群雄逐鹿階段，進(jìn)入了以谷歌和亞馬遜等幾家巨頭主導(dǎo)的新壟斷階段，在業(yè)務(wù)和應(yīng)用層面越做越精越大，越來越多地采用專有架構(gòu)、技術(shù)和私有標(biāo)準(zhǔn)，形成新的各自為政的封閉體系。

  ·開放和封閉不是決定因素，技術(shù)和業(yè)務(wù)創(chuàng)新是根本

  全光網(wǎng)需要人工智能賦能

  算法

  ·能靈活根據(jù)不同場(chǎng)景選不同算法，并優(yōu)化適配。

  ·不同AI算法，可分別用于劣化分析、故障預(yù)測(cè)、最佳重路由、故障根因分析等不同場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)端到端自動(dòng)化和智能化。

  算力

  ·超強(qiáng)算力才能推動(dòng)AI普及。AI已從通用CPU發(fā)展到強(qiáng)大的GPU，進(jìn)而發(fā)展到專用AI芯片,大幅提升了算力。

  ·AI計(jì)算應(yīng)分層實(shí)現(xiàn)，以便在計(jì)算實(shí)時(shí)性、有效性和建模精度取得平衡。

  數(shù)據(jù)

  ·首先得有對(duì)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)正確、及時(shí)和全面的感知和采集，建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)湖，作為模型訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫，才能利用AI進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)故障智能診斷、預(yù)測(cè)式主動(dòng)維護(hù)及自動(dòng)化處理。

  ·目標(biāo)數(shù)字孿生

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