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

  ICC訊（編輯：Aiur）6月16日，在2021年度中國光網(wǎng)絡(luò )研討會(huì )（OPTiNET 2021）上，工信部通信科技委常務(wù)副主任、中國電信集團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》，介紹當前全光網(wǎng)發(fā)展的十大趨勢，提出全光化、高容量、恢復時(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 )需求側發(fā)生多種變化，例如微處理器已經(jīng)從單核發(fā)展到數千核Tera級計算;超算機能力在過(guò)去十年提升千倍，預計到2025年將達每秒千億億次，視頻流量占據網(wǎng)絡(luò )流量的三分之二，物聯(lián)網(wǎng)的超強感知和反應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 )也出現了新型應用需求，如低時(shí)延/抖動(dòng)，確定性、高可用性等。

從供給側來(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93%，標志著(zhù)網(wǎng)絡(luò )側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(xiàn)傳輸交換節點(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（密集波分復用）從傳統的C波段80波可以通過(guò)小代價(jià)，經(jīng)技術(shù)改造將其擴展至C波段96波和擴展C+波段120波，并分別得到20%和50%的擴容增益。當前趨勢是擴展C+波段120波加L+段120波共240波，其擴容增益有望達到200%，這里的主要挑戰是權衡奈奎斯特濾波補償和放大器性能。

  而TDM（時(shí)分復用）方面，主要是利用新型oDSP，基于130 GBaud的QPSK單波400Gbps傳輸距離預計在2023年后可從600公里擴至1500公里，覆蓋99%的干線(xiàn)復用段距離。

  全光網(wǎng)交換節點(diǎn)的高容量化

基于波長(cháng)交換方式的擴容趨勢，目前以20維為主。32維ROADM的300T能夠滿(mǎn)足目前最大節點(diǎn)容量的需求，而64維ROADM的600T預計將滿(mǎn)足2023年最大節點(diǎn)容量的需求。

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

  全光網(wǎng)恢復時(shí)間的持續優(yōu)化

  全光網(wǎng)的恢復時(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(cháng)倒換，行業(yè)已有實(shí)驗室通過(guò)控制和優(yōu)化的算法實(shí)現OTU倒換時(shí)間降至3秒之內。

  在軟件層面，通過(guò)引入“集中路由計算+分布式控制”來(lái)替代“分布式計算+分布式控制”，可以規避波長(cháng)、中繼和路由的沖突，進(jìn)而減少恢復時(shí)間。通過(guò)PCE和SDN的全網(wǎng)拓撲抽象，利用CPU空閑時(shí)間可以進(jìn)行故障恢復預計算，可以減少恢復路由的計算時(shí)間。另外，通過(guò)引入機器學(xué)習，實(shí)現光性能劣化、光纖或設備故障的預測，節省業(yè)務(wù)調測和恢復時(shí)間乃至實(shí)現主動(dòng)重路由，大幅減少恢復時(shí)間。

  全光網(wǎng)的云化

  IDC預測2025年中國90%以上的應用將遷移到云上，數據中心將全面云化，而網(wǎng)隨云動(dòng)是云化的最大驅動(dòng)力，除了高實(shí)時(shí)性、高敏感性和本地性應用外，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 )架構開(kāi)始向軟件化、虛擬化、云化、智能化、服務(wù)化的方向轉型發(fā)展，全光網(wǎng)也在其中。

  韋樂(lè )平指出，通過(guò)引入SDN實(shí)現全光網(wǎng)的軟件化是實(shí)現云化的前提。SDN實(shí)現全光網(wǎng)軟硬解耦，連接和功能由軟件靈活定義，有助于后續向云化、智能化、服務(wù)化方向演進(jìn)，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )和業(yè)務(wù)的快速自動(dòng)化、智能化部署和持續演進(jìn)、升級和創(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 )重構和運維存在阻礙。

全光網(wǎng)智能化典型表現為認知光網(wǎng)絡(luò )(CON)，它是一種基于機器學(xué)習的新一代智能光網(wǎng)絡(luò )，具有自動(dòng)感知、理解和學(xué)習外部環(huán)境，可以實(shí)時(shí)調整網(wǎng)絡(luò )配置，智能適應外部環(huán)境的變化。

CON核心是認知決策系統和控制和管理系統，分別負責管理傳輸要求、網(wǎng)絡(luò )事件和控制并管理系統則負責控制和傳播相關(guān)信令。CON不僅具備自動(dòng)優(yōu)化的光網(wǎng)絡(luò )配置，還可快速故障檢測和定位、實(shí)時(shí)光路性能監測和質(zhì)量預判、自動(dòng)優(yōu)化傳輸參數、實(shí)現流量預測和路由規劃、進(jìn)行故障尋根、減少光層恢復時(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)現層間和層內的功能解耦、降低成本、創(chuàng )建開(kāi)放的產(chǎn)業(yè)生態(tài)是電信業(yè)可持續發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共識。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。

同時(shí)，從無(wú)線(xiàn)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，包括接口標準化、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(xiàn)路系統、光交換節點(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（實(shí)際為灰盒），其實(shí)現1300公里400Gbps速率傳輸，并采用SDN控制和基于解耦的分布式（DDC）白盒設計方案。

  全光網(wǎng)的泛在化

  韋樂(lè )平認為，需求側應用發(fā)展和供給側設備成本下降，給全光網(wǎng)向網(wǎng)絡(luò )邊緣擴展，邁向端到端的泛在化全光網(wǎng)絡(luò )提供了機遇。全光網(wǎng)的長(cháng)遠目標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 )新和規模經(jīng)濟是網(wǎng)絡(luò )傳輸側和接入側的關(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 )接入側也存在類(lèi)似的思路和不同的具體創(chuàng )新技術(shù)，其挑戰在于高度敏感的成本問(wèn)題，以及規范統一的F5G標準。

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，加速全光網(wǎng)生態(tài)繁榮開(kāi)放。在架構上要結合邊緣云的部署引入融合承載的新型城域網(wǎng)架構，實(shí)現邊緣DCI等設備的IT化，包括架構開(kāi)放、接口標準、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的競爭對手，兩者需統籌協(xié)同，各取所長(cháng)，不可偏廢。

在業(yè)務(wù)應用方面，5G/6G側重中小屏慕、中等帶寬和質(zhì)量的數據業(yè)務(wù)和短視頻，光接入側重大屏幕、高帶寬和高質(zhì)量的數據業(yè)務(wù)和視頻。

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

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

在固移融合方面，統籌發(fā)展將從傳統并不成功的固移融合(FMC)逐步邁向5GC單棧協(xié)議下的有線(xiàn)無(wú)線(xiàn)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應分別側重和聚焦移動(dòng)和固定場(chǎng)景，不打亂仗。