OPTiNET 2021 | 韋樂平：全光網發(fā)展的十大趨勢

  ICC訊（編輯：Aiur）6月16日，在2021年度中國光網絡研討會（OPTiNET 2021）上，工信部通信科技委常務副主任、中國電信集團公司科技委主任韋樂平發(fā)表主題演講《全光網發(fā)展的十大趨勢》，介紹當前全光網發(fā)展的十大趨勢，提出全光化、高容量、恢復時間、云化、智能、開放、泛在、成本優(yōu)化和全光接入與5G/6G統(tǒng)籌發(fā)展等關鍵要點。

  網絡的全光化

  韋樂平提出，在過去十年，網絡需求側發(fā)生多種變化，例如微處理器已經從單核發(fā)展到數(shù)千核Tera級計算;超算機能力在過去十年提升千倍，預計到2025年將達每秒千億億次，視頻流量占據(jù)網絡流量的三分之二，物聯(lián)網的超強感知和反應需要更高速率的帶寬和低時延的連接。不僅如此，網絡也出現(xiàn)了新型應用需求，如低時延/抖動，確定性、高可用性等。

從供給側來看，傳輸鏈路的光纖化已經將近100%，接入網的光纖化亦達93%，標志著網絡側傳輸和接入的全光化，即全光網1.0階段接近尾聲，網絡干線傳輸交換節(jié)點的光化即將完成，正向城域接入網下沉。這代表全光網1.0正邁向2.0的真正全光化。

  全光網傳輸鏈路的高容量

  以DWDM和TDM為兩個方向。其中，DWDM（密集波分復用）從傳統(tǒng)的C波段80波可以通過小代價，經技術改造將其擴展至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(zhàn)是權衡奈奎斯特濾波補償和放大器性能。

  而TDM（時分復用）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%的干線復用段距離。

  全光網交換節(jié)點的高容量化

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

基于傳統(tǒng)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，增長慢，而光的透明性好，擴容潛力大。因此，在近中期的未來，節(jié)點容量將繼續(xù)依靠波長交換方式的 ROADM進行擴容，而中長期來看，節(jié)點和鏈路卻必須依靠多光纖空分復用和交換技術。

  全光網恢復時間的持續(xù)優(yōu)化

  全光網的恢復時間需要從硬件和軟件兩個層面進行優(yōu)化。在硬件層面，典型WSS的倒換時間是1秒，改進空間較小，OTU倒換時間的關鍵在于激光器波長倒換，行業(yè)已有實驗室通過控制和優(yōu)化的算法實現(xiàn)OTU倒換時間降至3秒之內。

  在軟件層面，通過引入“集中路由計算+分布式控制”來替代“分布式計算+分布式控制”，可以規(guī)避波長、中繼和路由的沖突，進而減少恢復時間。通過PCE和SDN的全網拓撲抽象，利用CPU空閑時間可以進行故障恢復預計算，可以減少恢復路由的計算時間。另外，通過引入機器學習，實現(xiàn)光性能劣化、光纖或設備故障的預測，節(jié)省業(yè)務調測和恢復時間乃至實現(xiàn)主動重路由，大幅減少恢復時間。

  全光網的云化

  IDC預測2025年中國90%以上的應用將遷移到云上，數(shù)據(jù)中心將全面云化，而網隨云動是云化的最大驅動力，除了高實時性、高敏感性和本地性應用外，網絡各領域都將全面云化。以從硬件為主體的封閉剛性網絡架構開始向軟件化、虛擬化、云化、智能化、服務化的方向轉型發(fā)展，全光網也在其中。

  韋樂平指出，通過引入SDN實現(xiàn)全光網的軟件化是實現(xiàn)云化的前提。SDN實現(xiàn)全光網軟硬解耦，連接和功能由軟件靈活定義，有助于后續(xù)向云化、智能化、服務化方向演進，實現(xiàn)網絡和業(yè)務的快速自動化、智能化部署和持續(xù)演進、升級和創(chuàng)新。

  全光網的智能化

  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，主動網絡重構和運維存在阻礙。

全光網智能化典型表現(xiàn)為認知光網絡(CON)，它是一種基于機器學習的新一代智能光網絡，具有自動感知、理解和學習外部環(huán)境，可以實時調整網絡配置，智能適應外部環(huán)境的變化。

CON核心是認知決策系統(tǒng)和控制和管理系統(tǒng)，分別負責管理傳輸要求、網絡事件和控制并管理系統(tǒng)則負責控制和傳播相關信令。CON不僅具備自動優(yōu)化的光網絡配置，還可快速故障檢測和定位、實時光路性能監(jiān)測和質量預判、自動優(yōu)化傳輸參數(shù)、實現(xiàn)流量預測和路由規(guī)劃、進行故障尋根、減少光層恢復時間等，提高全光網的整體質量。

  全光網的開放化

通過引入SDN/NFV/Cloud實現(xiàn)層間和層內的功能解耦、降低成本、創(chuàng)建開放的產業(yè)生態(tài)是電信業(yè)可持續(xù)發(fā)展的產業(yè)關鍵共識。SDN帶來軟硬解耦和網絡功能的軟件化，是網絡開放化的基礎。

同時，從無線接入網開始到全光網的各個領域正逐步走向開放，包括接口標準化、軟硬件解耦、光電解耦、硬件白盒化、軟件開源化等，而光網絡的開放步驟主要包括光線路系統(tǒng)、光交換節(jié)點、功能塊等領域的開放。

韋樂平介紹AT＆T開通全球首個ROADM商用化白盒系統(tǒng)（實際為灰盒），其實現(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）白盒設計方案。

  全光網的泛在化

  韋樂平認為，需求側應用發(fā)展和供給側設備成本下降，給全光網向網絡邊緣擴展，邁向端到端的泛在化全光網絡提供了機遇。全光網的長遠目標是成為像電插座般無處不在的光插座。

  全光網成本的優(yōu)化

技術創(chuàng)新和規(guī)模經濟是網絡傳輸側和接入側的關鍵。物理層的創(chuàng)新在于剝離網絡邊緣非必要功能，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。而網絡接入側也存在類似的思路和不同的具體創(chuàng)新技術，其挑戰(zhàn)在于高度敏感的成本問題，以及規(guī)范統(tǒng)一的F5G標準。

網絡層創(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)，加速全光網生態(tài)繁榮開放。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架構，實現(xiàn)邊緣DCI等設備的IT化，包括架構開放、接口標準、軟硬解耦、光電解耦、協(xié)議減少、軟件開源、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(tǒng)籌協(xié)同，各取所長，不可偏廢。

在業(yè)務應用方面，5G/6G側重中小屏慕、中等帶寬和質量的數(shù)據(jù)業(yè)務和短視頻，光接入側重大屏幕、高帶寬和高質量的數(shù)據(jù)業(yè)務和視頻。

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以下速率更經濟，千兆光接入網對速率不敏感，側重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)議下的有線無線融合(WWC)新階段。

最后在產業(yè)互聯(lián)網場景上，全光接入與5G/6G應分別側重和聚焦移動和固定場景，不打亂仗。