北郵趙永利教授：算力網絡對F5G提出新需求 F5.5G將開啟全光互聯新時代

3月9日消息（艾斯）在今日由CIOE中國光博會與C114通信網聯合推出的大型研討會系列活動——“2023中國光通信高質量發(fā)展論壇”第三期“全光算力網絡技術研討會”上，北京郵電大學信息光子學與光通信國家重點實驗室趙永利教授針對我國F5.5G技術發(fā)展面臨的機遇與挑戰(zhàn)進行了深入分析和觀點分享。

他指出，算力是數字經濟時代國家競爭力的重要組成部分，高效算力調度需要強大運力支撐。

當前我國千兆固網和5G網絡的發(fā)展并駕齊驅，由F5G和5G分別組成的兩張地面和天空千兆網絡，將能夠提而算力時代全光底座所需要的確定性運力。

“雙千兆”時代即將到來 “雙5G”提供支撐

2020年5月22日，我國政府工作報告明確重點支持新基建。工信部、國資委明確開展“雙G雙提”，推動固定寬帶和移動寬帶雙雙邁入千兆時代。

趙永利教授談到，雙5G指的是無線5G和固定5G——無線5G意味著在空中有一個網絡，可以實現無線連接。固定5G（F5G）意味著在地面上有一個網絡，使光纖無處不在。5G和F5G都具有數據速率高、連接密度大和傳輸延遲低三種典型特征。通過雙5G的協同，打造連接和傳輸一體化，可以促進社會全方位數字化轉型。

“通過雙千兆網絡，我們將能夠具備數據進行處理的算力+數據傳輸網絡的運力，打造無處不在的光聯接，提供觸手可及的算力服務。通過雙千兆提供的確定性運力，將算力與運力相結合，將能夠全面支撐個人、家庭、行業(yè)數字化高品質需求。”他表示。根據我國幾大電信運營商的網絡建設規(guī)劃，全面邁入“雙千兆”時代已經指日可待。

可以肯定的是，當前，我國千兆固網和5G網絡的發(fā)展并駕齊驅，用戶數量和終端數量龐大。但是，根據第三方調查數據顯示，在全球5G發(fā)展水平對比中，5G覆蓋率方面，韓國領先，美國第四，中國第六。在5G速率方面，除我國外，美國、澳大利亞、瑞士和韓國均達到了千兆水平。同時，在F5G方面，光接入技術已是全球寬帶運營商所選擇的主流技術，在經濟發(fā)達地區(qū)千兆業(yè)務已成主流，萬兆業(yè)務已逐步出現。

當前F5G發(fā)展的關鍵技術

趙永利教授詳細介紹到，F5G的關鍵技術可以根據邏輯劃分為底層平面、管道感知平面、分布式協議平面、自動管理控制平面和業(yè)務編排平面幾類。

在底層平面，技術創(chuàng)新的驅動力是進一步提高網絡容量和傳輸速度。其中最具代表性的關鍵技術有200/400/800G高速傳輸技術、光纖擴頻技術和光交叉連接（OXC）技術。高階調制、提高線路波特率、多子載波的硅光集成模塊，可以進一步提高網絡帶寬，降低每比特光傳輸的成本和功耗。他表示，在接入網或骨干網中采用多波段共纖傳輸和C+L波段，可以充分利用現有光纖資源。此外，OXC采用全光背板實現板與板之間的網狀互聯，可以擴大交叉容量，降低功耗。

“主要是從時間、空間、頻率三個維度進行資源挖掘，實現多維資源的集成調度，實現光電與服務的協調適配。”趙永利教授分析道。

在管道感知層平面，基于OSU的端到端傳輸框架是最重要的關鍵技術?；贠SU的OTN可以承載從2Mb/s到100Gb/s的多粒度客戶端業(yè)務訪問。2Mbps的承載能力可以為業(yè)務提供靈活的多粒度管道，有利于實現業(yè)務感知，是高品質算力網絡應用的最佳承載技術。OSUflex的框架開銷、簡化的封裝路徑以及OSU和ODU之間的混合粒度交換將成為NG-OTN設備技術革命的關鍵。

在分布式協議平面，其關鍵技術集中在如何對小顆粒用戶業(yè)務進行動態(tài)快速響應，以應對OSU帶來的網絡規(guī)模不斷擴大的復雜控制問題。因此，需要關注兩個關鍵技術：1)根據業(yè)務需求的變化，快速動態(tài)調整帶寬粒度；2)海量連接的高并發(fā)業(yè)務重構技術，基于OSU的網絡單根光纖斷開可能影響10萬條業(yè)務。同時，趙永利教授指出，通過采用大規(guī)模網絡極簡動態(tài)管道協議，將能夠擺脫傳統建立光網絡連接速度慢的問題。

在自動管理控制平面，需要充分發(fā)揮資源集中控制的優(yōu)勢。光網絡是一個模擬網絡，基于數字孿生的資源可視化技術能夠實現對光纖啞資源潛在帶寬資源的可視和管理，能夠實時反映網絡資源的狀態(tài)以及業(yè)務的運行狀態(tài)，從而有效支撐資源可視以及健康保障。此外，人工智能技術已被證明可以很好地應用于網絡故障管理。針對業(yè)務的確定性保護，可以考慮采用知識圖譜等技術，進一步提高故障定位的準確性和速度。為了充分發(fā)揮NFV的優(yōu)勢和為業(yè)務提供計算、存儲和傳輸資源的協同控制，探索面向資源融合的網絡資源協同控制方案能夠實現云網資源的高度協同。

在業(yè)務編排平面，意圖驅動的網絡切片端到端自動編排和網絡服務的全生命周期管理與部署將成為重要的關鍵技術。

F5.5G技術發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)

“算力網絡對F5G提出新需求，推動F5G持續(xù)演進。”趙永利教授在演講中表示，基于F5G技術的全光底座已成為新一代數字基礎設施的重要組成部分。算力網絡的持續(xù)發(fā)展，提出了極致體驗、云網融合、數字行業(yè)和自智網絡等新需求，從而推動F5G持續(xù)演進。

他強調，為構筑算力時代的全光底座，需在綠色超寬、安全可靠、泛在靈活、智能敏捷等方面實現增強。在F5G原有的超大帶寬、全光連接、確定體驗三個維度的基礎上，增加綠色全光網、實時可靠連接、光纖傳感和可視三個維度，由此定義了F5.5G，并推動固網持續(xù)演進。

“F5.5G將開啟全光互聯新時代。F5.5G能夠提供云光一體化服務，打造全光算力網絡堅實底座。通過全光一跳入云，實現智慧家庭沉浸XR和全屋智能；辦公類園區(qū)海量終端和泛在多元；制造類園區(qū)彈性智能和精密制造；大行業(yè)的數智生產和實時調度；F5.5G全光網泛在超寬、綠色極簡、敏捷高效和極致體驗；光纜網的通感一體、智能防護。”

在趙永利教授看來，面向未來的F5.5G技術發(fā)展，我國需要主動搶占F5.5G全球標準話語權。他分析到，2019年前的F1G-F4G由西方定義標準，中國被動跟隨。2019年中國率先提出F5G，歐洲ETSI共同推進，迅速成為全球共識。2022年中國主動定義F5.5G，持續(xù)引領標準。未來，產業(yè)力量需要通過發(fā)揮國內光產業(yè)優(yōu)勢，定義新代際，搶占產業(yè)發(fā)展的主導權、話語權。

他指出，眼下雙千兆的發(fā)展機遇包括如下三個方面：1)提高用戶實際體驗，推進Wi-Fi網絡升級，提升用戶實際網絡體驗；2)關注網絡個人信息安全，雙千兆網路需要重視網絡凈化、隱私保護；3)迎接6G/F6G時代，構建天地一體化“人、機、物、靈”網絡，雙千兆能力需進一步升級。

“算力是數字經濟時代國家競爭力的重要組成部分，高效算力調度需要強大運力支撐。雙千兆并不是技術發(fā)展的終點。”趙永利教授在演講的最后表示。

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