全光網(wǎng)未來將如何演進(jìn)？

全光網(wǎng)作為智能社會的底座得到了產(chǎn)業(yè)界乃至全社會的高度關(guān)注、被寄予了厚望，尤其在新基建加快推進(jìn)的背景下。工信部通信科技委常務(wù)副主任、中國電信科技委主任韋樂平今日在“智慧光網(wǎng)2020·線上論壇”上分享了他對全光網(wǎng)發(fā)展趨勢、演進(jìn)思路及所需具備的能力的思考。

全光是方向

容量是網(wǎng)絡(luò)邁向全光的最大驅(qū)動力，容量的需求和提升永無止境。韋樂平分析說，在需求側(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級計(jì)算；視頻成為第一流量，流量接近骨干網(wǎng)的三分之二，4K/8K超高清和VR/AR等大視頻的崛起加劇對帶寬需求；其他潛在新需求正在浮出水面，包括云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、自動駕駛等，一旦形成規(guī)模將對帶寬提出更高要求。在供給側(cè)，從1977年全球第一個(gè)速率為45Mbps的干線光傳輸系統(tǒng)在美國東北走廊開通商用起，到2020年48波400Gbps系統(tǒng)試商用為止，43年光通信容量提升了約42萬倍，相當(dāng)年增速35%。

同時(shí)，節(jié)點(diǎn)交叉連接顆粒趨向光。我國1981年開始引入64K窄帶交叉連接，后來逐漸發(fā)展到2M；1980年代后期，引入140/155M寬帶交叉連接；2010年開始出現(xiàn)100G波長級的超寬帶交叉連接。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)疏導(dǎo)的業(yè)務(wù)帶寬顆粒從64K話音提升到各種速率專線、以太網(wǎng)和路由器的各種接口速POS/GE/10GE/100G等，40年業(yè)務(wù)帶寬顆粒大小提升了約150萬倍，相當(dāng)于年增速42%。

“隨著業(yè)務(wù)帶寬顆粒的大幅提升，2020年中國電信最大傳送節(jié)點(diǎn)容量超過300T，到2023年將超過600T，基于電的多機(jī)箱組合的經(jīng)濟(jì)性和功耗難以支撐，采用全光節(jié)點(diǎn)ROADM/OXC替代電節(jié)點(diǎn)是合乎邏輯的長遠(yuǎn)出路?！表f樂平說。

除了容量外，時(shí)延亦是全光網(wǎng)的重要優(yōu)勢，低時(shí)延的訴求唯有靠光。從OSI七層協(xié)議來看，層次越低時(shí)延越小，L0層網(wǎng)元時(shí)延ns級、L1層時(shí)延us級、L2/L3層時(shí)延ms級。到2025年，中國電信干線網(wǎng)90%以上地區(qū)間時(shí)延將會達(dá)標(biāo)30ms。

全光網(wǎng)演進(jìn)思路

那么全光網(wǎng)未來將如何演進(jìn)？在容量方面，韋樂平表示，從交換矩陣的容量限制來看，設(shè)C波段可安排96波100G，一個(gè)4維度節(jié)點(diǎn)可支持4×96即384G，雙向總?cè)萘繛?00×384×2即76.8T。從分布式OXC的CDC容量限制來看，光背板的容量基本無限制，線路方向和支路方向連纖數(shù)分別可達(dá)1000和2000；WSS設(shè)單維度96×100G/波即9.6T，20維可達(dá)192T、32維300T、64維600T；CDC的本地上下能力成為節(jié)點(diǎn)容量最大制約，2019年32維300T、2023年64維600T。

“現(xiàn)有技術(shù)至少能滿足三年左右的節(jié)點(diǎn)容量需求，三年后尚不明朗。超過600T將來如何演進(jìn)技術(shù)還沒有一個(gè)很明確的解決思路，希望咱們開發(fā)單位加緊努力?！彼f。

恢復(fù)時(shí)間上，韋樂平指出，目前全光網(wǎng)的恢復(fù)時(shí)間需要幾分鐘，希望降至10秒級乃至秒級。他分享思路說，首先要根據(jù)業(yè)務(wù)價(jià)值實(shí)施業(yè)務(wù)分級，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。第二是集中算路+分布控制架構(gòu)，通過引入集中算路PCE，可有效避免重路由的波長沖突，減少恢復(fù)時(shí)間。第三是引入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；并且SDN可根據(jù)上報(bào)鏈路，獲取時(shí)延最短業(yè)務(wù)路徑。最后是引入機(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，節(jié)省業(yè)務(wù)調(diào)測和恢復(fù)時(shí)間乃至主動重路由。以AT&T為例，它基于ASON網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了可用性六個(gè)9，降低CAPEX約50%、降低OPEX約60%，優(yōu)先級業(yè)務(wù)99%可在1秒內(nèi)恢復(fù)，基本型業(yè)務(wù)99%可在10秒內(nèi)恢復(fù)。

“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)?！表f樂平倡導(dǎo)說，在物理層上，去掉網(wǎng)絡(luò)邊緣不必要功能和不必要溫度要求等，放松光器件要求、省掉加熱器和致冷器等，有望大幅降低核心光器件成本和功耗；在網(wǎng)絡(luò)層上，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，從而推動光網(wǎng)絡(luò)的開放生態(tài)。最后，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，以具備跨網(wǎng)、跨技術(shù)、跨廠家的全網(wǎng)視野。他說，除了最佳利用全網(wǎng)帶寬資源、縮短收斂速度和有利于實(shí)現(xiàn)最佳路由外，最重要的是它有利于突破跨網(wǎng)、跨技術(shù)、跨廠家壁壘，以及有利于實(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”。全光網(wǎng)還需要實(shí)現(xiàn)可編程，旨在實(shí)現(xiàn)分鐘級完成速率、調(diào)制格式和波長間隔的設(shè)置。這需要波分系統(tǒng)板卡、波長選路、光器件等都一系列的可編程。

全光網(wǎng)也要邁向開放生態(tài)，為了應(yīng)對日益嚴(yán)峻的行業(yè)發(fā)展乏力、外部競爭壓力增大的局面，降低成本、創(chuàng)建更健康活躍的產(chǎn)業(yè)生態(tài)成為可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。從無線接入網(wǎng)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、軟件云化，基于全光的傳送網(wǎng)也不會例外。 最后，全光網(wǎng)需要人工智能賦能，AI可應(yīng)用到全光網(wǎng)的各個(gè)領(lǐng)域，帶來極大驅(qū)動。

在發(fā)言的最后，韋樂平亦介紹了中國電信全光骨干網(wǎng)2.0的進(jìn)展。目前這張網(wǎng)絡(luò)包括五大區(qū)域，系統(tǒng)總長22萬公里，輻射470個(gè)ROADM節(jié)點(diǎn)、2357個(gè)OA節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)總?cè)萘?90T。
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