3月9日消息(安迪)今日,由CIOE中國光博會與C114通信網(wǎng)聯(lián)合推出的大型研討會系列活動——“2023中國光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇”第三期“全光算力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研討會”正式召開,共同探討“東數(shù)西算”背景下,光網(wǎng)絡(luò)的高質(zhì)量發(fā)展之路。
中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所所長張海懿發(fā)表了題為“面向算力承載的光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢及展望”的主題演講。張海懿表示,面向算力承載的光網(wǎng)絡(luò)主要呈現(xiàn)八大發(fā)展趨勢:高速大容量、光纖新型化、全光低時延、融合確定性、全光網(wǎng)延伸、模塊高集成、協(xié)同管控、自智運維。
她強(qiáng)調(diào),要聚焦光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展熱點及趨勢,推動技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)生態(tài)協(xié)同發(fā)展。聚焦算力時代的承載網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展,全面推進(jìn)“追光計劃-全光運力領(lǐng)航行動”,業(yè)界聚力完善全光運力技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)生態(tài)協(xié)同發(fā)展體系。
光網(wǎng)絡(luò)連接成數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展助推器
張海懿指出,數(shù)據(jù)是生產(chǎn)基本要素,全光運力支持高速大容量連接,算力是生產(chǎn)增值要素。光網(wǎng)絡(luò)一直發(fā)揮承載底座作用,推動產(chǎn)業(yè)數(shù)字化升級,賦能千行百業(yè)應(yīng)用。當(dāng)前,光網(wǎng)絡(luò)連接“數(shù)”與“算”,成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展助推器。
當(dāng)前,政策及產(chǎn)業(yè)發(fā)展推動加速構(gòu)建算力供給體系。一方面,政府部門規(guī)劃推進(jìn)全光網(wǎng)絡(luò)部署,發(fā)改委、中央網(wǎng)信辦、工信部、國家能源局啟動“東數(shù)西算”工程;工信部出臺《“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展行動計劃(2021—2023年)》,實施千兆城市建設(shè)行動;工信部《信息通信業(yè)十四五規(guī)劃》提出“部署骨干網(wǎng)200G/400G超大容量光傳輸系統(tǒng)。
另一方面,運營商積極布局全光網(wǎng)絡(luò)建設(shè):中國電信發(fā)布《全光網(wǎng)2.0技術(shù)白皮書》,提出建設(shè)云網(wǎng)融合的新型信息基礎(chǔ)設(shè)施;中國移動發(fā)布《算力網(wǎng)絡(luò)白皮書》,提出基于全光底座和統(tǒng)一IP承載技術(shù);中國聯(lián)通發(fā)布《算力時代的全光底座白皮書》,系統(tǒng)闡述全光底座發(fā)展。
新興算力應(yīng)用及部署架構(gòu)推動光網(wǎng)絡(luò)加速演進(jìn)
在張海懿看來,新型算力要求高品質(zhì)、便捷、安全和靈活承載:一是端到端高品質(zhì)承載,業(yè)務(wù)提質(zhì)提速,需提供端到端品質(zhì)承載,滿足多應(yīng)用場景下多樣化新興品質(zhì)視頻類應(yīng)用;二是網(wǎng)絡(luò)泛在覆蓋,用戶便捷接入,需向城市邊緣延伸,提高覆蓋能力,實現(xiàn)用戶便捷接入;三是高安全、低時延保障,提供全光轉(zhuǎn)發(fā)、多顆粒硬隔離、可靠保護(hù)恢復(fù)等特性,實現(xiàn)政企核心業(yè)務(wù)低時延、高安全承載安全;四是靈活敏捷能力,提供靈活敏捷調(diào)整能力,快速響應(yīng)客戶需求變化,及時匹配和釋放資源。
與此同時,算間互聯(lián)要求提供超大帶寬、確定性低時延、高效協(xié)同:一是樞紐間互聯(lián)提出超大帶寬需求,按需提供超大帶寬,實現(xiàn)省際出口及骨干網(wǎng)帶寬容量升級;二是確定性低時延,數(shù)據(jù)中心互聯(lián)需要穩(wěn)定與可靠的低時延,需要面向算力樞紐/數(shù)據(jù)中心集群布局,優(yōu)化全光互連網(wǎng)絡(luò)的端到端時延;三是算間協(xié)同催生組網(wǎng)架構(gòu)優(yōu)化,研究云化數(shù)據(jù)中心分級協(xié)同組網(wǎng),向網(wǎng)狀化、立體化組網(wǎng)方式演進(jìn)。
總結(jié)來看,算力承載需求推動光網(wǎng)絡(luò)向高速全光互聯(lián)、算力感知、確定性承載、協(xié)同智能、綠色高集成等方向加速演進(jìn)。
“光網(wǎng)絡(luò)承載技術(shù)持續(xù)發(fā)展演進(jìn)的同時,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層和管控層也開展協(xié)同創(chuàng)新,構(gòu)建高品質(zhì)的算力承載底座。”張海懿指出,光纖管道進(jìn)一步優(yōu)化光纜網(wǎng)路由覆蓋,部署超低損等新型光纖,提供更高可靠、更長距離、更大容量的全區(qū)昂互聯(lián)傳輸性能;轉(zhuǎn)發(fā)面升級提供超大容量、全光低時延、綠色低能耗、差異化確定性承載等能力,光模塊器件集成度進(jìn)一步提升;管控升級提供網(wǎng)絡(luò)資源融合管控調(diào)度和智能化運維能力,實現(xiàn)算力服務(wù)的敏捷按需智能提供。
張海懿進(jìn)一步指出,面向算力承載的光網(wǎng)絡(luò)主要呈現(xiàn)以下八大發(fā)展趨勢:
趨勢1:高速大容量。持續(xù)構(gòu)建大容量、高速互連全光底座。
持續(xù)構(gòu)建全覆蓋、扁平化和大容量的高速全光網(wǎng)絡(luò),提供超大帶寬和廣覆蓋的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)能力。
目前,100Gb/s系統(tǒng)已經(jīng)商用10多年,是目前骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)的主要速率;200Gb/s已經(jīng)開始規(guī)模商用;400Gb/s在城域中短距方案較為成熟, 骨干網(wǎng)長距傳輸方案正在進(jìn)行逐步試用。
速率提升需從100G/200G向400G/800G演進(jìn):單纖容量不斷提升,800Gbps技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)步推進(jìn);同時業(yè)界也在積極探索更高速率,單波長1.2Tbps/1.6Tbps等,需高波特率光電器件以及算法技術(shù)突破。
頻譜擴(kuò)展需從4THz到12THz:目前,擴(kuò)展C波段已經(jīng)商用;C+L波段方面,C波段和L波段各100G*120波,相當(dāng)于80波100G容量*3,需要光電器件成熟;全波段擴(kuò)展S/U/O波段,實現(xiàn)P比特傳輸。
總結(jié)來看,骨干網(wǎng)方面推動400Gb/s及以上速率全光傳輸系統(tǒng)應(yīng)用,結(jié)合頻譜擴(kuò)展,構(gòu)建大容量、波長靈活調(diào)度的骨干網(wǎng)絡(luò);城域網(wǎng)方面,持續(xù)推動OTN和ROADM規(guī)模部署,基于新一代OTN和SPN技術(shù)創(chuàng)新,實現(xiàn)高品質(zhì)算力專線業(yè)務(wù)的靈活接入和硬切片帶寬保障;接入網(wǎng)方面加強(qiáng)50G PON核心光電器件及系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),開展試點應(yīng)用,推動技術(shù)和產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步成熟。
趨勢2:光纖新型化。優(yōu)化提升傳輸性能,加快樞紐間規(guī)模部署。
新型超低損光纖成為超大容量傳輸?shù)闹匾?。G.654.E光纜加速部署,光纜網(wǎng)承載能力逐步增強(qiáng)。目前,我國光纜線路總里程持續(xù)增長,2022年已達(dá)5958萬公里,新型超低損光纖部署占比低,2022年G.654.E新型超低損耗光纜部署規(guī)模近一萬皮長公里。
G.654.E光纖已具備規(guī)模生產(chǎn)能力,需持續(xù)推動G.654.E光纖在骨干長途光網(wǎng)絡(luò)的部署。
空分復(fù)用/空芯等光纖持續(xù)開展應(yīng)用探索和技術(shù)創(chuàng)新??辗謴?fù)用光纖研究持續(xù)推進(jìn),基于多芯復(fù)用、多芯+少模復(fù)用的SDM關(guān)鍵技術(shù)持續(xù)研究,技術(shù)成熟度和穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提升和規(guī)模驗證,而基于光纖對的SDM技術(shù)已在海纜通信系統(tǒng)中獲得應(yīng)用。此外,空芯光纖成為業(yè)界關(guān)注焦點,空芯光纖有望突破實芯光纖通信容量、時延和損耗極限,是進(jìn)一步提升光纖通信系統(tǒng)性能的重要使能技術(shù)。
趨勢3:全光低時延。全光組網(wǎng)及規(guī)劃優(yōu)化降低時延。
通過三種方式能夠降低時延:一是全光直達(dá)路由,通過MESH互聯(lián)增加光纜路由,新增全光直達(dá)路由,減少光纖鏈路繞行,降低網(wǎng)絡(luò)傳輸時延;二是時延監(jiān)測優(yōu)化,通過光層和電層物理鏈路的時延測量,精準(zhǔn)規(guī)劃業(yè)務(wù)路由,滿足時延敏感算網(wǎng)業(yè)務(wù)承載需求;三是光電協(xié)同調(diào)度,通過光電聯(lián)合算路和路徑創(chuàng)建,增加全光直達(dá)路由占比,減少電層轉(zhuǎn)發(fā)時延,降低傳輸時延。
在具體技術(shù)路徑上,已經(jīng)可以利用全光交叉調(diào)度實現(xiàn)光層路由優(yōu)化,降低端到端路徑時延,通過ROADM/OXC實現(xiàn)多方向的快速高可靠調(diào)度。也可以通過時延策略及多因子算路,滿足業(yè)務(wù)端到端低時延需求。
趨勢4:融合確定性。創(chuàng)新實現(xiàn)算網(wǎng)業(yè)務(wù)智能感知與差異化承載。
一是TDM、以太網(wǎng)和IP融合發(fā)展構(gòu)建確定性承載技術(shù)體系。
二是多層面、多粒度切片技術(shù)支撐業(yè)務(wù)靈活部署精準(zhǔn)承載。多層面方面,業(yè)務(wù)層、分組隧道層、切片通道層、光波長/光通道層L0~L3切片技術(shù);多粒度方面,大顆粒N*5G MTN和OTN 1.25G~;細(xì)粒度N*10M FGU和N*2.6M OSU;多場景方面,點到點、點到多點、多點到多點mesh組網(wǎng)。
三是智能感知技術(shù)實現(xiàn)業(yè)務(wù)精細(xì)化識別和差異化承載。應(yīng)用感知方面,動態(tài)識別應(yīng)用并標(biāo)記APN ID,實現(xiàn)應(yīng)用級調(diào)度;集中SDN管控系統(tǒng)實現(xiàn)靜態(tài)應(yīng)用感知;切片感知方面,滿足算力+網(wǎng)絡(luò)SLA,結(jié)合多種切片技術(shù),精準(zhǔn)適配切片通道方案;網(wǎng)絡(luò)感知方面,通過BGP-LS上報網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蜖顟B(tài);通過TWAMP、網(wǎng)絡(luò)OAM等測量協(xié)議,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼墪r延、帶寬可視;體驗感知方面,在線OAM逐跳隨流檢測和Telemetry秒級上報實現(xiàn)業(yè)務(wù)級時延、帶寬狀態(tài)實時感知。
趨勢5:全光網(wǎng)延伸。FTTR助力千兆光網(wǎng)進(jìn)一步向用戶延伸。
FTTR以構(gòu)建一體化網(wǎng)絡(luò)能力、提升業(yè)務(wù)端到端體驗為技術(shù)演進(jìn)目標(biāo),PON+FTTR光層統(tǒng)一管控、光與 Wi-Fi 協(xié)同管理、基于業(yè)務(wù)質(zhì)差按需分配等新技術(shù)的出現(xiàn)助力提升千兆業(yè)務(wù)體驗。
一是光層統(tǒng)一管控。FTTR物理層仍然采用PON設(shè)備的P2MP結(jié)構(gòu),PON+FTTR需實現(xiàn)光層統(tǒng)一管控;EMS對光層信息的管理能力從PON延伸到FTTR,奠定PON+FTTR協(xié)同支持端到端網(wǎng)絡(luò)切片的基礎(chǔ)。
二是光與無線協(xié)同。由主設(shè)備進(jìn)行信息搜集和決策,對光和 Wi-Fi 傳輸進(jìn)行中心化一體控制,實現(xiàn)光鏈路和空口鏈路資源的統(tǒng)一協(xié)同配置;光鏈路提供低時延的通信通道,以匹配 Wi-Fi 空口的快速傳輸,實現(xiàn)漫游無感切換,空口性能最大化。
三是業(yè)務(wù)質(zhì)差保證。感知和識別業(yè)務(wù)的質(zhì)差要求,收集網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)資源的全局分布情況;同時,可基于專家經(jīng)驗、AI 模型等算法類決策機(jī)制,在充分保障用戶各類業(yè)務(wù)體驗的前提下,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源按需分配。
趨勢6:模塊高集成。高速率、集成化模塊器件支撐綠色算力承載。
目前,數(shù)據(jù)中心內(nèi)部互連逐步向400G及以上速率過渡;干線和城域光模塊向400G及以上速率演進(jìn);另外,80-120km 400ZR產(chǎn)品相繼推出,千km及以上超長距成為新熱點,800G相干光模塊標(biāo)準(zhǔn)制定和產(chǎn)品研發(fā)啟動。
此外,硅光集成與CPO也在助力數(shù)據(jù)中心和算力承載發(fā)展。硅光市場規(guī)模不斷擴(kuò)大,聚焦100G中短距和400G短距應(yīng)用。硅光助力解決相干模塊尺寸與成本問題,規(guī)模商用有望使相干技術(shù)降低成本進(jìn)而下沉到核心與匯聚層。光電合封方面,CPO可實現(xiàn)低功耗、低延遲的高數(shù)據(jù)吞吐量互連;CPO產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐步提升,可經(jīng)由NPO享受低成本低功耗收益。
趨勢7:協(xié)同管控。云網(wǎng)/算網(wǎng)融合推動光網(wǎng)絡(luò)開放解耦。
光網(wǎng)絡(luò)協(xié)同管控實現(xiàn)跨域彈性的調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源:一是跨域管控,通過開放南北向接口解決大網(wǎng)協(xié)同管控問題,優(yōu)化現(xiàn)有運營架構(gòu),實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)靈活組網(wǎng)和統(tǒng)一調(diào)度;二是網(wǎng)絡(luò)彈性,對于公共應(yīng)急事件信息處理、數(shù)據(jù)存儲災(zāi)備等場景,需要提供彈性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同服務(wù)。
目前,構(gòu)建以DC為中心的光網(wǎng)需求迫切,推動光網(wǎng)開放解耦。從設(shè)備解耦模式來看,當(dāng)前應(yīng)用以光電設(shè)備解耦、南北向接口開放模式為主光層和電層設(shè)備分解,南北向接口開放模式缺乏標(biāo)準(zhǔn)體系,面臨更多挑戰(zhàn),需要長期的投入和研究。目前,開放線路系統(tǒng)已在DCI場景商用;運營商應(yīng)用場景更加復(fù)雜,已開展不同規(guī)模的集采和試點部署,距離全國大范圍規(guī)模商用仍有一定距離。標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀來看,管控接口方面國內(nèi)CCSA接入側(cè)WDM/ CPE OTN&OSU等南北向接口標(biāo)準(zhǔn)化工作基本完成,設(shè)備接口方面ITU-T、OIF、IEEE等組織已制定或正制定100G/400G等高速相干光接口規(guī)范,支撐電層互通,光層模型分析、性能優(yōu)化監(jiān)視和評估缺乏標(biāo)準(zhǔn)化。
趨勢8:自智運維。AI和數(shù)字孿生提升光網(wǎng)絡(luò)自智運維效能。
云、網(wǎng)、端自智協(xié)同,提升光網(wǎng)絡(luò)自智化水平。云、網(wǎng)各層引入AI、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)字孿生等功能,通過云網(wǎng)端自智協(xié)同,提升光網(wǎng)絡(luò)總體自智化水平。
同時,借助數(shù)字孿生技術(shù),能夠進(jìn)一步驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)自智化演進(jìn)。借助網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生,增強(qiáng)物理網(wǎng)絡(luò)所缺少的系統(tǒng)性仿真、優(yōu)化、驗證和控制能力,助力網(wǎng)絡(luò)低成本試錯、智能化決策和高效率創(chuàng)新。
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