韋樂平：全光網(wǎng)發(fā)展的十大趨勢(shì)

（馬秋月/文）在今天舉行的“2021中國(guó)光網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)”上，工信部科技委常委副主任、中國(guó)電信集團(tuán)科技委主任、中國(guó)光網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)大會(huì)主席韋樂平詳細(xì)預(yù)測(cè)了從運(yùn)營(yíng)商角度看未來五到十年全光網(wǎng)發(fā)展的十大趨勢(shì)。

趨勢(shì)一：網(wǎng)絡(luò)的全光化趨勢(shì)

在需求側(cè)，微處理器從單核發(fā)展到數(shù)千核的Tera級(jí)計(jì)算；超算機(jī)能力十年增長(zhǎng)千倍，預(yù)計(jì)2025年可達(dá)每秒千億億次；視頻成第一驅(qū)動(dòng)力，流量接近網(wǎng)絡(luò)2/3，AR/VR將加劇容量需求；物聯(lián)網(wǎng)高端機(jī)器的超強(qiáng)感知和反應(yīng)需要更大帶寬和低時(shí)延連接；其他新應(yīng)用需求，如低時(shí)延/抖動(dòng)，確定性、高可用性等。

在供給側(cè)方面，目前傳輸鏈路的光纖化趨近100％，接入網(wǎng)的光纖化已高達(dá)93％，標(biāo)志著全光網(wǎng)1.0階段接近尾聲，網(wǎng)絡(luò)干線傳輸交換節(jié)點(diǎn)的光化即將完成，正向城域接入網(wǎng)拓展。“總之，全光網(wǎng)正從1.0階段邁向2.0的真正全光化新階段?！?/p>

趨勢(shì)二：全光網(wǎng)傳輸鏈路的高容量趨勢(shì)

據(jù)韋樂平介紹，在DWDM方向，目前傳輸鏈路從傳統(tǒng)C波段80波可以以很小的代價(jià)和技術(shù)改造擴(kuò)展至C+波段96波和擴(kuò)展C+波段120波，可分別獲取20%和50%的擴(kuò)容增益。最新趨勢(shì)是擴(kuò)展C+波段120波和L+波段120波，共240波，擴(kuò)容增益可望高達(dá)200%?！安贿^，該技術(shù)趨勢(shì)的主要挑戰(zhàn)在于權(quán)衡奈奎斯特濾波補(bǔ)償和放大器性能?！?/p>

在TDM方向上，利用新型oDSP，基于130G波特的QPSK單波400Gbps傳輸距離可從600公里增至1500公里，可覆蓋99%的干線復(fù)用段距離?！斑@個(gè)趨勢(shì)最早可在2023年后實(shí)現(xiàn)?！?/p>

趨勢(shì)三：全光網(wǎng)交換節(jié)點(diǎn)的高容量化

韋樂平表示，基于波長(zhǎng)交換方式的擴(kuò)容趨勢(shì)，目前以20維為主。32維ROADM的300T能夠滿足目前最大節(jié)點(diǎn)容量的需求，64維ROADM的600T可滿足2023年最大節(jié)點(diǎn)容量的需求。而128維ROADM，由于波長(zhǎng)交換結(jié)構(gòu)方式中不同波長(zhǎng)系統(tǒng)間不能無約束交換，隨端口非線性增長(zhǎng)的波長(zhǎng)交換架構(gòu)方式的阻塞率將遠(yuǎn)高于隨端口線性增長(zhǎng)的空分交換架構(gòu)方式，其擴(kuò)容空間受限。

基于傳統(tǒng)物理隔離的多光纖空分復(fù)用和交換方式的擴(kuò)容阻塞率低，增長(zhǎng)慢，光的透明性好，擴(kuò)容潛力大。韋樂平認(rèn)為，近中期，節(jié)點(diǎn)容量可以繼續(xù)依靠波長(zhǎng)交換方式的 ROADM擴(kuò)容；中長(zhǎng)期，節(jié)點(diǎn)和鏈路將不得不依靠多光纖空分復(fù)用和交換技術(shù)。

趨勢(shì)四：全光網(wǎng)恢復(fù)時(shí)間的持續(xù)優(yōu)化趨勢(shì)

硬件層面的優(yōu)化，典型WSS倒換時(shí)間是1秒左右，改進(jìn)空間較??；OTU倒換時(shí)間的關(guān)鍵是激光器波長(zhǎng)的倒換，在實(shí)驗(yàn)室階段，可以通過控制和算法的優(yōu)化，能夠?qū)TU倒換時(shí)間降至3秒之內(nèi)

軟件層面的優(yōu)化，通過引入“集中路由計(jì)算＋分布式控制”替代“分布式計(jì)算＋分布式控制”，可以規(guī)避波長(zhǎng)、中繼和路由的沖突，減少恢復(fù)時(shí)間。通過PCE和SDN的全網(wǎng)拓?fù)涑橄螅肅PU空閑時(shí)間可以進(jìn)行故障恢復(fù)預(yù)計(jì)算，從而減少恢復(fù)路由的計(jì)算時(shí)間。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)間乃至實(shí)現(xiàn)主動(dòng)重路由，大幅減少恢復(fù)時(shí)間。韋樂平認(rèn)為將恢復(fù)時(shí)間控制在秒級(jí)是可望且可行的目標(biāo)。

趨勢(shì)五：全光網(wǎng)的云化趨勢(shì)

網(wǎng)隨云動(dòng)是網(wǎng)絡(luò)云化的外在驅(qū)動(dòng)力。根據(jù)IDC的預(yù)測(cè)，2025年，中國(guó)90％以上的應(yīng)用將遷移到云上，DC將全面云化?！白鳛橹螒?yīng)用的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)隨云動(dòng)是云化的最大驅(qū)動(dòng)力，除了高實(shí)時(shí)性、高敏感性和本地性應(yīng)用外，網(wǎng)絡(luò)各領(lǐng)域都將全面云化?！?/p>

當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)云化也存在內(nèi)在剛需。傳統(tǒng)封閉剛性的網(wǎng)絡(luò)本身正從硬件為主的架構(gòu)向軟件化、虛擬化、云化、智能化、服務(wù)化的深度轉(zhuǎn)型方向發(fā)展，全光網(wǎng)也不例外。

另外，通過引入SDN實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)的軟件化是實(shí)現(xiàn)云化的前提。韋樂平表示，有了SDN意味著全光網(wǎng)的軟硬解耦、連接和功能將僅僅由軟件靈活決定，便于后續(xù)向云化、智能化、服務(wù)化方向演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的快速自動(dòng)化、智能化部署和持續(xù)演進(jìn)、升級(jí)和創(chuàng)新。

趨勢(shì)六：全光網(wǎng)的智能化趨勢(shì)

實(shí)現(xiàn)集中管控的SDN后，可以大幅提高運(yùn)維效率，但光路的建立/拆除還得依靠人工指令，難以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和主動(dòng)運(yùn)維?！叭饩W(wǎng)將需要想更智能化方向發(fā)展，就需要認(rèn)知光網(wǎng)絡(luò)（CON）。”

據(jù)介紹，認(rèn)知光網(wǎng)絡(luò)是一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的新一代智能光網(wǎng)絡(luò)，能自動(dòng)感知、理解和學(xué)習(xí)外部環(huán)境，實(shí)時(shí)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)配置，智能的適應(yīng)外部環(huán)境的變化。

認(rèn)知光網(wǎng)絡(luò)的核心是認(rèn)知決策系統(tǒng)，負(fù)責(zé)管理傳輸要求和網(wǎng)絡(luò)事件?？刂坪霉芾硐到y(tǒng)則負(fù)責(zé)控制和傳播相關(guān)指令。

此外，認(rèn)知光網(wǎng)絡(luò)不僅可以自動(dòng)化光網(wǎng)絡(luò)配置，還可以快速故障檢測(cè)和定位、實(shí)時(shí)光路性能監(jiān)測(cè)和質(zhì)量預(yù)判、自動(dòng)優(yōu)化傳輸參數(shù)、實(shí)現(xiàn)流量預(yù)測(cè)和路由規(guī)劃、進(jìn)行故障尋根、減少光層恢復(fù)時(shí)間等，提高全光網(wǎng)的整體質(zhì)量。

趨勢(shì)七：全光網(wǎng)的開放化趨勢(shì)

為了應(yīng)對(duì)行業(yè)發(fā)展乏力的嚴(yán)峻局面，借鑒IT業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和引入SDN/NFV/Cloud的契機(jī)，實(shí)現(xiàn)層面和層內(nèi)的功能解耦、降低成本、創(chuàng)建開放的產(chǎn)業(yè)生態(tài)成為電信業(yè)維系可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵和共識(shí)。

SDN意味著軟硬解耦和網(wǎng)絡(luò)功能軟件化，是網(wǎng)絡(luò)開放化的基礎(chǔ)。從無線接入網(wǎng)開始，網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)領(lǐng)域都在逐步走向開放，接口標(biāo)準(zhǔn)化、軟硬件解耦、光電解耦、硬件白盒化、軟件開源化。

韋樂平表示，全光網(wǎng)也不例外，反而是走得較快的領(lǐng)域之一。據(jù)介紹，光網(wǎng)絡(luò)開放包括開放光鏈路系統(tǒng)、開放光交換節(jié)點(diǎn)、開放功能塊等。

趨勢(shì)八：全光網(wǎng)的泛在化趨勢(shì)

隨著需求側(cè)應(yīng)用的持續(xù)發(fā)展和供給側(cè)設(shè)備成本的持續(xù)下降，全光網(wǎng)正開始向網(wǎng)絡(luò)邊緣擴(kuò)展，邁向端到端的泛在化全光網(wǎng)絡(luò)。

在網(wǎng)絡(luò)傳送側(cè)，全光鏈路OTN/WDM正向網(wǎng)絡(luò)邊緣不斷延伸，并引入小顆粒OSU；全光節(jié)點(diǎn)ROADM開始向城域接入網(wǎng)拓展并引入邊緣WSS。

在網(wǎng)絡(luò)接入側(cè)，F(xiàn)TTH正向FTTR（光纖到屋），乃至FTTD（光纖到桌面）和FTTT（光纖到終端）拓展；FTTO則向FTTCampus（光纖到園區(qū)）、FTTFactory（光纖到工廠），乃至FTTWorkshop（光纖到車間）等工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景拓展。

“全光網(wǎng)的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)是成為像今天電插座那樣無處不在的光插座?！表f樂平說。

趨勢(shì)九：全光網(wǎng)成本的優(yōu)化

韋樂平指出，全光網(wǎng)成本的優(yōu)化趨勢(shì)，在網(wǎng)絡(luò)傳送側(cè)關(guān)鍵是技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模經(jīng)濟(jì)。

第一，物理層創(chuàng)新包括：其一，去掉網(wǎng)絡(luò)邊緣不必要的功能和放松不必要的嚴(yán)酷溫度要求等；其二，研發(fā)新一代光交換器件。

第二，網(wǎng)絡(luò)層創(chuàng)新走向SDN控制的、軟硬件解耦和光電解耦的“灰盒”乃至“白盒”系統(tǒng)，推動(dòng)全光網(wǎng)生態(tài)的開放和繁榮。

第三，架構(gòu)創(chuàng)新結(jié)合邊緣云的部署引入融合承載的新型城域網(wǎng)架構(gòu)。

第四，邊緣DCI等設(shè)備的IT化，架構(gòu)開放、接口標(biāo)準(zhǔn)、軟硬解耦、光電解耦、協(xié)議減少、軟件開源、灰盒/白盒、可管可控。

在網(wǎng)絡(luò)接入側(cè)，關(guān)鍵依然是技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模經(jīng)濟(jì)。類似的思路和不同的具體創(chuàng)新技術(shù)，高度敏感的成本是挑戰(zhàn)。還要規(guī)范統(tǒng)一F5G，這是為獲取蜂窩通信那樣的巨大經(jīng)濟(jì)規(guī)模好處所必須。

趨勢(shì)十：全光接入與5G/6G的統(tǒng)籌發(fā)展趨勢(shì)

韋樂平強(qiáng)調(diào)全光網(wǎng)接入與5G/6G應(yīng)該統(tǒng)籌發(fā)展，“全光網(wǎng)既是5G/6G的最佳承載，其光接入段又是5G/6G的競(jìng)爭(zhēng)者，兩者唯有統(tǒng)籌協(xié)同，各取所長(zhǎng)，不可偏廢。”

據(jù)韋樂平介紹，在業(yè)務(wù)應(yīng)用上，5G/6G側(cè)重中小屏幕、中等帶寬和質(zhì)量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和短視頻；光接入側(cè)重大屏幕、高帶寬和高質(zhì)量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和視頻。

在商業(yè)模式上，光接入對(duì)流量不敏感，通常采用包月制；5G/6G對(duì)流量敏感，側(cè)重流量受限的階梯流量制。

在接入速率上，5G側(cè)重50Mb/s以下速率更經(jīng)濟(jì)；千兆光接入網(wǎng)度速率不敏感，側(cè)重50Mb/s以上速率，兩者交叉點(diǎn)在50Mb/s左右。

在固移融合上，將從傳統(tǒng)并不成功的固移融合（FMC）逐步邁向5GC單棧協(xié)議下的有線無線融合（WWC）新階段。

此外，“在產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景上，應(yīng)分別側(cè)重和聚焦移動(dòng)和固定場(chǎng)景，不打亂仗。”韋樂平說。

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