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光通信
2020/7/16 13:59

韦乐平详解全光网演进思路:技术创新、统一规范、开放生态

C114通信网  蒋均牧

C114讯 7月16日下午消息(蒋均牧)全光网作为智能社会的底座得到了产业界乃至全社会的高度关注、被寄予了厚望,尤其在新基建加快推进的背景下。工信部通信科技委常务副主任、中国电信科技委主任韦乐平今日在“智慧光网2020·线上论坛”上分享了他对全光网发展趋势、演进思路及所需具备的能力的思考。

全光是方向

容量是网络迈向全光的最大驱动力,容量的需求和提升永无止境。韦乐平分析说,在需求侧,摩尔定律进入并行时代,微处理器从单核到多核发展到数百上千核的Tera级计算;视频成为第一流量,流量接近骨干网的三分之二,4K/8K超高清和VR/AR等大视频的崛起加剧对带宽需求;其他潜在新需求正在浮出水面,包括云计算、大数据、自动驾驶等,一旦形成规模将对带宽提出更高要求。在供给侧,从1977年全球第一个速率为45Mbps的干线光传输系统在美国东北走廊开通商用起,到2020年48波400Gbps系统试商用为止,43年光通信容量提升了约42万倍,相当年增速35%。

同时,节点交叉连接颗粒趋向光。我国1981年开始引入64K窄带交叉连接,后来逐渐发展到2M;1980年代后期,引入140/155M宽带交叉连接;2010年开始出现100G波长级的超宽带交叉连接。网络节点疏导的业务带宽颗粒从64K话音提升到各种速率专线、以太网路由器的各种接口速POS/GE/10GE/100G等,40年业务带宽颗粒大小提升了约150万倍,相当于年增速42%。

“随着业务带宽颗粒的大幅提升,2020年中国电信最大传送节点容量超过300T,到2023年将超过600T,基于电的多机箱组合的经济性和功耗难以支撑,采用全光节点ROADM/OXC替代电节点是合乎逻辑的长远出路。”韦乐平说。

除了容量外,时延亦是全光网的重要优势,低时延的诉求唯有靠光。从OSI七层协议来看,层次越低时延越小,L0层网元时延ns级、L1层时延us级、L2/L3层时延ms级。到2025年,中国电信干线网90%以上地区间时延将会达标30ms。

全光网演进思路

那么全光网未来将如何演进?在容量方面,韦乐平表示,从交换矩阵的容量限制来看,设C波段可安排96波100G,一个4维度节点可支持4×96即384G,双向总容量为100×384×2即76.8T。从分布式OXC的CDC容量限制来看,光背板的容量基本无限制,线路方向和支路方向连纤数分别可达1000和2000;WSS设单维度96×100G/波即9.6T,20维可达192T、32维300T、64维600T;CDC的本地上下能力成为节点容量最大制约,2019年32维300T、2023年64维600T。

“现有技术至少能满足三年左右的节点容量需求,三年后尚不明朗。超过600T将来如何演进技术还没有一个很明确的解决思路,希望咱们开发单位加紧努力。”他说。

恢复时间上,韦乐平指出,目前全光网的恢复时间需要几分钟,希望降至10秒级乃至秒级。他分享思路说,首先要根据业务价值实施业务分级,确保高价值业务的恢复时间,甚至可以提前下发保护路由链路表。第二是集中算路+分布控制架构,通过引入集中算路PCE,可有效避免重路由的波长冲突,减少恢复时间。第三是引入SDN,可望最佳地利用全网带宽资源,缩短收敛速度,减低时延;并且SDN可根据上报链路,获取时延最短业务路径。最后是引入机器学习,实现光性能劣化、光纤或设备故障的预测,节省业务调测和恢复时间乃至主动重路由。以AT&T为例,它基于ASON网实现了可用性六个9,降低CAPEX约50%、降低OPEX约60%,优先级业务99%可在1秒内恢复,基本型业务99%可在10秒内恢复。

“ROADM能否进一步向网络边缘扩展的关键是成本,而降低成本的关键是技术创新和规模经济。”韦乐平倡导说,在物理层上,去掉网络边缘不必要功能和不必要温度要求等,放松光器件要求、省掉加热器和致冷器等,有望大幅降低核心光器件成本和功耗;在网络层上,走向SDN控制的、软硬件解耦的“灰盒”乃至“白盒”,接口开放和标准化,数据面互操作,从而推动光网络的开放生态。最后,为获取全球蜂窝那样的巨大经济规模好处,减少碎片化私有规范,有必要规范一个具有统一定义、架构、功能、容量和性能的F5G。

全光网需要SDN控制,以具备跨网、跨技术、跨厂家的全网视野。他说,除了最佳利用全网带宽资源、缩短收敛速度和有利于实现最佳路由外,最重要的是它有利于突破跨网、跨技术、跨厂家壁垒,以及有利于实现跨层融合,“ROADM没有解决层间控制协调机制,SDN的跨层视野有望解决之”。全光网还需要实现可编程,旨在实现分钟级完成速率、调制格式和波长间隔的设置。这需要波分系统板卡、波长选路、光器件等都一系列的可编程。

全光网也要迈向开放生态,为了应对日益严峻的行业发展乏力、外部竞争压力增大的局面,降低成本、创建更健康活跃的产业生态成为可持续发展的关键。从无线接入网网开始,网络的各个领域都将逐步走向开放,接口标准化、软硬件解耦、硬件白盒化、软件云化,基于全光的传送网也不会例外。 最后,全光网需要人工智能赋能,AI可应用到全光网的各个领域,带来极大驱动。

在发言的最后,韦乐平亦介绍了中国电信全光骨干网2.0的进展。目前这张网络包括五大区域,系统总长22万公里,辐射470个ROADM节点、2357个OA节点,网络总容量590T。

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