中國移動(dòng)李晗：以光筑底、以算為核，構(gòu)建面向算力網(wǎng)絡(luò)的新一代全光網(wǎng)

  在今天舉行的2022中國光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇“光隨數(shù)動(dòng) 創(chuàng)新注智”專場上，中國移動(dòng)集團(tuán)級首席專家、中國移動(dòng)研究院基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所所長李晗表示，面對算力網(wǎng)絡(luò)在架構(gòu)、帶寬、時(shí)延等方面對光網(wǎng)絡(luò)提出的新需求，光網(wǎng)絡(luò)需轉(zhuǎn)型升級構(gòu)建承載算力的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)底座，需要“以光筑底、以算為核”構(gòu)建扁平化、大帶寬、低時(shí)延的新一代全光網(wǎng)以支撐算力網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。

  李晗指出，中國在5G承載領(lǐng)域，包括面向5G回傳的新一代SPN技術(shù)，面向5G前傳的半有源OPEN-WDM技術(shù)，這兩項(xiàng)技術(shù)都在ITU實(shí)現(xiàn)了系列標(biāo)準(zhǔn)的原創(chuàng)，并且已經(jīng)規(guī)模商用，標(biāo)明5G承載領(lǐng)域的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)都處于世界前列;固網(wǎng)千兆也產(chǎn)生了一系列技術(shù)創(chuàng)新和網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，包括F5G概念的提出、OTN下沉、轉(zhuǎn)控分離vBRAS、10G PON和vOLT等。而“算力網(wǎng)絡(luò)”的出現(xiàn)是對光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展新的驅(qū)動(dòng)。

  李晗進(jìn)一步表示，中國移動(dòng)圍繞“以網(wǎng)為根基，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢”，面向“東數(shù)西算”樞紐算力連接，提出構(gòu)建基于OXC的新一代光電聯(lián)動(dòng)全光網(wǎng)，提供低時(shí)延傳輸、扁平化組網(wǎng)、大帶寬保障能力;面向泛在算力接入，基于SDN實(shí)現(xiàn)SD-WAN、OSU、SPN等多種異構(gòu)方式的敏捷接入，提供差異化承載。

  以“算力網(wǎng)絡(luò)”為契機(jī)，構(gòu)建基于OXC的新一代全光網(wǎng)

  李晗介紹，中國移動(dòng)算力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展目標(biāo)是“算力泛在、算網(wǎng)共生、智能編排、一體服務(wù)”，其核心理念是以網(wǎng)連算、以網(wǎng)強(qiáng)算和算網(wǎng)一體。算力時(shí)代以網(wǎng)為根基，運(yùn)營商需要發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)先優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)算網(wǎng)共生。算力網(wǎng)絡(luò)在架構(gòu)、帶寬、業(yè)務(wù)、時(shí)延等方面提出一系列的新需求，光網(wǎng)絡(luò)需轉(zhuǎn)型升級構(gòu)建承載算力的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)底座。

  李晗指出，算力網(wǎng)絡(luò)的兩大場景：一個(gè)是“東數(shù)西算或東數(shù)西存”場景，對應(yīng)骨干網(wǎng)變革需求;一個(gè)是“算力泛在”場景，要求算力像水電一樣，“一點(diǎn)接入、即取即用”，對應(yīng)城域網(wǎng)和接入網(wǎng)的要求。

  東數(shù)西算場景最大的需求主要包括大帶寬和低時(shí)延，“算力網(wǎng)絡(luò)為我們提供了一個(gè)很好的契機(jī)：構(gòu)建OXC光交叉為主，基于400G/800G的大容量新型全光網(wǎng)”，李晗說。

  城域網(wǎng)/接入網(wǎng)最主要的需求是泛在、靈活地提供算力服務(wù)。中國移動(dòng)擁有OTN、SPN、PTN、IP/MPLS、PON等不同的專線和專網(wǎng)技術(shù)，以及5G、WiFi等無線接入手段。一方面，如果這些手段尚未融通起來，難以解決接入需求;另一方面，算力網(wǎng)絡(luò)場景豐富、業(yè)務(wù)場景多樣，對靈活性和定制化要求高，傳統(tǒng)的專線和專網(wǎng)技術(shù)難以滿足，需要進(jìn)行SDN智能化改造。

  因此為了實(shí)現(xiàn)算網(wǎng)一體，需要構(gòu)建一體編排、融數(shù)注智的“算網(wǎng)大腦”，協(xié)同調(diào)度算網(wǎng)各域資源，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)、云、數(shù)、智、安、邊、端、鏈(ABCDNETS)多要素融合調(diào)度功能。“網(wǎng)大腦”負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)各專業(yè)拉通，通過SDN控制器屏蔽各種不同的接入方式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能力快速部署;“算大腦”實(shí)現(xiàn)邊緣云、中心云和泛終端類算力的統(tǒng)一管理。

  調(diào)制、頻譜、基礎(chǔ)設(shè)施全面革新：400G將成為新一代骨干網(wǎng)主流速率

  李晗介紹，中國移動(dòng)根據(jù)東數(shù)西算、泛在算力接入需求，分別定義了1毫秒、3毫秒、20毫秒的三級時(shí)延圈，分別代表了地市算力、區(qū)域算力和骨干算力提供的時(shí)延能力。

  其中最大的挑戰(zhàn)是骨干算力20毫秒的時(shí)延需求，光在光纖內(nèi)的傳輸速度是5納秒/米，4000公里的傳輸就需要20毫秒，需要優(yōu)化算網(wǎng)中心的選址和光纜路由，盡量讓傳輸距離小于3000公里，那么就有5毫秒留給傳輸設(shè)備和數(shù)據(jù)設(shè)備處理時(shí)延;從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，要盡量減少算力業(yè)務(wù)在路由器中的逐跳轉(zhuǎn)發(fā)，中間節(jié)點(diǎn)盡量采用全光交換，需要新一代的OXC網(wǎng)絡(luò)具備全光交叉能力、與路由器網(wǎng)絡(luò)協(xié)同從而提供全光直達(dá)的能力以及視傳輸距離優(yōu)化電中繼次數(shù)的能力，實(shí)現(xiàn)真正面向算力網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的全光網(wǎng)。

  區(qū)域算力采用骨干算力的傳輸技術(shù)，3毫秒時(shí)延挑戰(zhàn)相對不高;但地市算力的1毫秒時(shí)延挑戰(zhàn)較大，很難滿足時(shí)延敏感型業(yè)務(wù)的需求。從技術(shù)上看，目前SPN和OSU是真正在技術(shù)設(shè)計(jì)中將時(shí)延作為重要優(yōu)化目標(biāo)的傳輸技術(shù)。SPN基于64/66B原子碼塊轉(zhuǎn)發(fā)，具有超低時(shí)延能力，同時(shí)SPN融合了分組交換和TDM交換，能夠提供軟硬隔離能力，具有超高時(shí)間同步精度和低抖動(dòng)能力。從測試結(jié)果來看，SPN能夠做到單跳時(shí)延3微妙以內(nèi)，單跳時(shí)間同步精度5納秒以內(nèi)，都是業(yè)界最領(lǐng)先的水平。

  正在ITU-T標(biāo)準(zhǔn)化的OSU技術(shù)支持小顆粒度業(yè)務(wù)高效承載，推進(jìn)過程中將OSU交織粒度由192字節(jié)改為8字節(jié)或者16字節(jié)成為一種選項(xiàng)，時(shí)延性能將大大優(yōu)化。不同接入和傳輸技術(shù)具有不同應(yīng)用場景，面向算力網(wǎng)絡(luò)中國移動(dòng)提出網(wǎng)絡(luò)向SD-AN演進(jìn)，基于SDN實(shí)現(xiàn)SD-WAN、OSU、SPN等多種異構(gòu)方式的敏捷接入，提供差異化承載。

  當(dāng)前，骨干網(wǎng)都引入了WDM和OTN技術(shù)，400G將成為新一代骨干網(wǎng)的主流速率，目前對400G應(yīng)用最大的爭議是采用16QAM-PCS還是QPSK。16QAM-PCS在G.652光纖上能傳1000多公里，QPSK能傳2000公里，但16QAM頻譜效率更高，系統(tǒng)成本更低。如果運(yùn)營商在運(yùn)維方面能夠接受采用拉曼，那么在G.652光纖上16QAM-PCS也能夠傳1500公里，這樣有助于400G長距和短距統(tǒng)一采用一種調(diào)制技術(shù)。在頻譜范圍方面，面對未來多種調(diào)制格式共存的情況，建議在光層一步到位滿足400G QPSK的需求，頻譜范圍明確采用C6T+L6T的方案，保證WSS、放大器等光層元器件的技術(shù)規(guī)格統(tǒng)一。

  李晗表示，布局800G是滿足算力網(wǎng)絡(luò)未來能力不斷升級的必然舉措。中國移動(dòng)已經(jīng)和有關(guān)產(chǎn)業(yè)合作伙伴進(jìn)行了大量聯(lián)合研究，基于90GBd的64QAM-PCS單載波800G，采用G.654.E+混合放大，可實(shí)現(xiàn)1000公里以上極限傳輸。如果進(jìn)一步將波特率提升至95GBd，并將混合放大替換為純拉曼放大，可實(shí)現(xiàn)超2000公里的極限傳輸。

  李晗同時(shí)指出，800G的可用方案波道間隔可能會(huì)達(dá)到200GHz，假設(shè)仍然維持80波，則頻譜來到16THz，需要向新波段，如S波段或U波段擴(kuò)展，這又會(huì)影響到放大器、G.654.E光纖的截止波長、宏彎損耗等一系列性能參數(shù)的研究甚至是重新定義。這需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)界密切合作，共同攻關(guān)。

  總的來說，為了更好的滿足東數(shù)西算要求，可以考慮構(gòu)建一張以“OXC光交叉為主，基于400G/800G的大容量新型全光網(wǎng)”;在400G方面，如果運(yùn)營商接受拉曼放大，那么長距和短距都可以采用16QAM-PCS技術(shù)，否則骨干網(wǎng)很可能要引入400G QPSK。面向泛在算力接入，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)向SD-AN演進(jìn)，基于SDN實(shí)現(xiàn)SD-WAN、CPE-OTN、CPE-SPN等多種異構(gòu)方式的敏捷接入。