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2022/5/31 16:39

中国移动李晗:以光筑底、以算为核,构建面向算力网络的新一代全光网

C114通信网  九九

C114讯 5月31日消息(九九)在今天举行的2022中国光通信高质量发展论坛上,中国移动集团级首席专家、中国移动研究院基础网络技术研究所所长李晗表示,面对算力网络在架构、带宽、时延等方面对光网络提出的新需求,光网络需转型升级构建承载算力的基础网络底座,需要“以光筑底、以算为核”构建扁平化、大带宽、低时延的新一代全光网以支撑算力网络演进。

李晗指出,中国在5G承载领域,包括面向5G回传的新一代SPN技术,面向5G前传的半有源OPEN-WDM技术,这两项技术都在ITU实现了系列标准的原创,并且已经规模商用,标明5G承载领域的创新和产业都处于世界前列;固网千兆也产生了一系列技术创新和网络演进,包括F5G概念的提出、OTN下沉、转控分离vBRAS、10G PON和vOLT等。而“算力网络”的出现是对光网络发展新的驱动。

李晗进一步表示,中国移动围绕“以网为根基,发挥网络优势”,面向“东数西算”枢纽算力连接,提出构建基于OXC的新一代光电联动全光网,提供低时延传输、扁平化组网、大带宽保障能力;面向泛在算力接入,基于SDN实现SD-WAN、OSU、SPN等多种异构方式的敏捷接入,提供差异化承载。

以“算力网络”为契机,构建基于OXC的新一代全光网

李晗介绍,中国移动算力网络的发展目标是“算力泛在、算网共生、智能编排、一体服务”,其核心理念是以网连算、以网强算和算网一体。算力时代以网为根基,运营商需要发挥网络领先优势,实现算网共生。算力网络在架构、带宽、业务、时延等方面提出一系列的新需求,光网络需转型升级构建承载算力的基础网络底座。

李晗指出,算力网络的两大场景:一个是“东数西算或东数西存”场景,对应骨干网变革需求;一个是“算力泛在”场景,要求算力像水电一样,“一点接入、即取即用”,对应城域网接入网的要求。

东数西算场景最大的需求主要包括大带宽和低时延,“算力网络为我们提供了一个很好的契机:构建OXC光交叉为主,基于400G/800G的大容量新型全光网”,李晗说。

城域网/接入网最主要的需求是泛在、灵活地提供算力服务。中国移动拥有OTN、SPN、PTN、IP/MPLS、PON等不同的专线和专网技术,以及5G、WiFi无线接入手段。一方面,如果这些手段尚未融通起来,难以解决接入需求;另一方面,算力网络场景丰富、业务场景多样,对灵活性和定制化要求高,传统的专线和专网技术难以满足,需要进行SDN智能化改造。

因此为了实现算网一体,需要构建一体编排、融数注智的“算网大脑”,协同调度算网各域资源,实现网、云、数、智、安、边、端、链(ABCDNETS)多要素融合调度功能。“网大脑”负责系统内各专业拉通,通过SDN控制器屏蔽各种不同的接入方式,实现网络能力快速部署;“算大脑”实现边缘云、中心云和泛终端类算力的统一管理。

调制、频谱、基础设施全面革新:400G将成为新一代骨干网主流速率

李晗介绍,中国移动根据东数西算、泛在算力接入需求,分别定义了1毫秒、3毫秒、20毫秒的三级时延圈,分别代表了地市算力、区域算力和骨干算力提供的时延能力。

其中最大的挑战是骨干算力20毫秒的时延需求,光在光纤内的传输速度是5纳秒/米,4000公里的传输就需要20毫秒,需要优化算网中心的选址和光缆路由,尽量让传输距离小于3000公里,那么就有5毫秒留给传输设备和数据设备处理时延;从网络架构上,要尽量减少算力业务在路由器中的逐跳转发,中间节点尽量采用全光交换,需要新一代的OXC网络具备全光交叉能力、与路由器网络协同从而提供全光直达的能力以及视传输距离优化电中继次数的能力,实现真正面向算力网络优化的全光网。

区域算力采用骨干算力的传输技术,3毫秒时延挑战相对不高;但地市算力的1毫秒时延挑战较大,很难满足时延敏感型业务的需求。从技术上看,目前SPN和OSU是真正在技术设计中将时延作为重要优化目标的传输技术。SPN基于64/66B原子码块转发,具有超低时延能力,同时SPN融合了分组交换TDM交换,能够提供软硬隔离能力,具有超高时间同步精度和低抖动能力。从测试结果来看,SPN能够做到单跳时延3微妙以内,单跳时间同步精度5纳秒以内,都是业界最领先的水平。

正在ITU-T标准化的OSU技术支持小颗粒度业务高效承载,推进过程中将OSU交织粒度由192字节改为8字节或者16字节成为一种选项,时延性能将大大优化。不同接入和传输技术具有不同应用场景,面向算力网络中国移动提出网络向SD-AN演进,基于SDN实现SD-WAN、OSU、SPN等多种异构方式的敏捷接入,提供差异化承载。

当前,骨干网都引入了WDM和OTN技术,400G将成为新一代骨干网的主流速率,目前对400G应用最大的争议是采用16QAM-PCS还是QPSK。16QAM-PCS在G.652光纤上能传1000多公里,QPSK能传2000公里,但16QAM频谱效率更高,系统成本更低。如果运营商在运维方面能够接受采用拉曼,那么在G.652光纤上16QAM-PCS也能够传1500公里,这样有助于400G长距和短距统一采用一种调制技术。在频谱范围方面,面对未来多种调制格式共存的情况,建议在光层一步到位满足400G QPSK的需求,频谱范围明确采用C6T+L6T的方案,保证WSS、放大器等光层元器件的技术规格统一。

李晗表示,布局800G是满足算力网络未来能力不断升级的必然举措。中国移动已经和有关产业合作伙伴进行了大量联合研究,基于90GBd的64QAM-PCS单载波800G,采用G.654.E+混合放大,可实现1000公里以上极限传输。如果进一步将波特率提升至95GBd,并将混合放大替换为纯拉曼放大,可实现超2000公里的极限传输。

李晗同时指出,800G的可用方案波道间隔可能会达到200GHz,假设仍然维持80波,则频谱来到16THz,需要向新波段,如S波段或U波段扩展,这又会影响到放大器、G.654.E光纤的截止波长、宏弯损耗等一系列性能参数的研究甚至是重新定义。这需要整个产业界密切合作,共同攻关。

总的来说,为了更好的满足东数西算要求,可以考虑构建一张以“OXC光交叉为主,基于400G/800G的大容量新型全光网”;在400G方面,如果运营商接受拉曼放大,那么长距和短距都可以采用16QAM-PCS技术,否则骨干网很可能要引入400G QPSK。面向泛在算力接入,推动网络向SD-AN演进,基于SDN实现SD-WAN、CPE-OTN、CPE-SPN等多种异构方式的敏捷接入。

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