韋樂(lè)平詳解全光網(wǎng)演進(jìn)思路：技術(shù)創(chuàng)新、統(tǒng)一規(guī)范、開(kāi)放生態(tài)

  全光網(wǎng)作為智能社會(huì)的底座得到了產(chǎn)業(yè)界乃至全社會(huì)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(guó)電信科技委主任韋樂(lè)平今日在“智慧光網(wǎng)2020·線上論壇”上分享了他對(duì)全光網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)、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(dòng)力，容量的需求和提升永無(wú)止境。韋樂(lè)平分析說(shuō)，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(jí)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(duì)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(dòng)駕駛等，一旦形成規(guī)模將對(duì)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(guó)東北走廊開(kāi)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(wàn)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(guó)1981年開(kāi)始引入64K窄帶交叉連接，后來(lái)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(kāi)始出現(xiàn)100G波長(zhǎng)級(jí)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(wàn)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(guó)電信最大傳送節(jié)點(diǎn)容量超過(guò)300T，到2023年將超過(guò)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(zhǎng)遠(yuǎn)出路。”韋樂(lè)平說(shuō)。除了容量外，時(shí)延亦是全光網(wǎng)的重要優(yōu)勢(shì)，低時(shí)延的訴求唯有靠光。從OSI七層協(xié)議來(lái)看，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)。到2025年，中國(guó)電信干線網(wǎng)90%以上地區(qū)間時(shí)延將會(huì)達(dá)標(biāo)30ms。

  全光網(wǎng)演進(jìn)思路

  那么全光網(wǎng)未來(lái)將如何演進(jìn)?在容量方面，韋樂(lè)平表示，從交換矩陣的容量限制來(lái)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(lái)看，光背板的容量基本無(wú)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(guò)600T將來(lái)如何演進(jìn)技術(shù)還沒(méi)有一個(gè)很明確的解決思路，希望咱們開(kāi)發(fā)單位加緊努力。”他說(shuō)。

  恢復(fù)時(shí)間上，韋樂(lè)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(jí)乃至秒級(jí)。他分享思路說(shuō)，首先要根據(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。第二是集中算路+分布控制架構(gòu)，通過(guò)引入集中算路PCE，可有效避免重路由的波長(zhǎng)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(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。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(jí)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)。”韋樂(lè)平倡導(dǎo)說(shuō)，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(kāi)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(kāi)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(shuō)，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(méi)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(jí)完成速率、調(diào)制格式和波長(zhǎng)間隔的設(shè)置。這需要波分系統(tǒng)板卡、波長(zhǎng)選路、光器件等都一系列的可編程。

  全光網(wǎng)也要邁向開(kāi)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)成為可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。從無(wú)線接入網(wǎng)網(wǎng)開(kāi)始，網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)領(lǐng)域都將逐步走向開(kāi)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(huì)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(lái)極大驅(qū)動(dòng)。

  在發(fā)言的最后，韋樂(lè)平亦介紹了中國(guó)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(zhǎng)22萬(wàn)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。

      （蔣均牧）