IFOC 2020｜中國電信科技委主任韋樂平解讀全光網(wǎng)的發(fā)展趨勢

  ICC訊 9月7-8日，第19屆訊石光纖通訊市場暨技術(shù)專題研討會（IFOC 2020）在深圳大中華喜來登圓滿舉辦。9月8日，工信部通信科技委常務(wù)副主任、中國電信科技委主任韋樂平在大會主論壇上發(fā)表題為《全光網(wǎng)的發(fā)展趨勢》的演講，解讀全光網(wǎng)1.0到全光網(wǎng)2.0邁進的戰(zhàn)略意義與容量需求的提升。

  全光網(wǎng)的概念

  全光網(wǎng)指的是僅僅控制層在電域?qū)崿F(xiàn)，全部傳輸、接入、交換都在光域?qū)崿F(xiàn)的端到端光網(wǎng)絡(luò)。即只有當傳輸和接入基本實現(xiàn)光纖化，交換層也引入ROADM和OXC后才能稱為嚴格意義上的全光網(wǎng)。

  光網(wǎng)城市和光網(wǎng)?。褐競鬏敽徒尤朐诠庥?qū)崿F(xiàn)，交換和控制仍在電域?qū)崿F(xiàn)。泛指TDM交換機全部退網(wǎng)，具有較高光纖覆蓋率和較高接入速率，實際為全光纖網(wǎng)，可以認為是全光網(wǎng)的初期階段（1.0）。

  向真正的全光網(wǎng)的演進已經(jīng)開始，將在交換層大規(guī)模引入ROADM/OXC，實現(xiàn)傳輸、接入和交換的端到端光網(wǎng)絡(luò)，邁向嚴格意義的全光網(wǎng)（2.0）。

  韋主任提到，盡管我們已經(jīng)進入了全光網(wǎng)2.0，但實際上全光網(wǎng)1.0還是有很大的市場空間。

  FTTH的發(fā)展空間

  —全球FTTH用戶約6.6億，家庭滲透率大約僅40%，發(fā)展空間巨大。

  —中國FTTH家庭滲透率高達85%，依然還有空間?？紤]到不少城市區(qū)域的重復建設(shè)，空間可能更大。

  ·從FTTH延伸至FTTR和FTTD乃至FTTT

  -從家門口或信息箱到屋子、桌面乃至各種終端

  ·從FTTO延伸至FTTCampus和FTTFactory乃至生產(chǎn)線

  -隨著運營商的業(yè)務(wù)范圍逐步從2C轉(zhuǎn)向2B,光纖到園區(qū)

  FTTCampus和光纖到工廠FTTFactory乃至車間和生產(chǎn)線將逐步成為未來重要的光網(wǎng)絡(luò)2B市場。

  ·從FTTH/O承載層向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層延伸

  -著運營商戰(zhàn)略向2B市場的擴展，作為FTTH/O的承載層的PON經(jīng)過適度改造正演變?yōu)楣I(yè)PON 。

  工業(yè)PON的出現(xiàn)和發(fā)展

  —工業(yè)PON1.0:  滿足中小企業(yè)一般性承載需求，包括辦公網(wǎng)、視頻監(jiān)控等、無時延要求的車間級應(yīng)用等。—工業(yè)PON2.0: 提供基于切片的多業(yè)務(wù)差異化承載和安全隔離、數(shù)據(jù)采集接口、網(wǎng)關(guān)工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性等能力和特性，可望自動適配工業(yè)協(xié)議等。

  —工業(yè)PON3.0: 采用新型架構(gòu)，支持云邊協(xié)同，提供確定性、安全、智簡運維，向大型企業(yè)應(yīng)用拓展。

  邁向全光網(wǎng)2.0時代的戰(zhàn)略意義

  ·開啟了網(wǎng)絡(luò)從電節(jié)點向全光節(jié)點，從點到點鏈路到光層網(wǎng)狀動態(tài)組網(wǎng)的戰(zhàn)略性升級，從根本上突破了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點容量的電瓶頸，標志著全光網(wǎng)從1.0（全光纖網(wǎng)）邁向2.0（全光自動調(diào)度）新時代。

  ·基于ROADM/OXC的光層動態(tài)智能調(diào)度網(wǎng)的實現(xiàn)是向中國電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重構(gòu)目標“簡潔、敏捷、開放、集約、安全”演進的關(guān)鍵步驟。

  ·首張全國性的骨干ROADM動態(tài)光網(wǎng)絡(luò)即將全面投入運營，必將推動產(chǎn)業(yè)鏈的興旺和網(wǎng)絡(luò)的變革。

  ·一個全云化和全光化的網(wǎng)絡(luò)不僅是云網(wǎng)融合的強大基礎(chǔ)，也構(gòu)成了國家新型基礎(chǔ)設(shè)施的核心--信息基礎(chǔ)設(shè)施的核心，可望帶動更大范圍的全面發(fā)展。

  CTC全光骨干網(wǎng)2.0進展

  ·覆蓋和規(guī)模全球最大：覆蓋全國，系統(tǒng)總長22萬公里，470個ROADM節(jié)點， 2357個OA節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)總?cè)萘?90T。

  ·5039條100G，區(qū)域WSON控制，恢復時間小于2分鐘

  ·基于20維WSS的CD主導

  ·光層直達，時延最小

  ·目標：分鐘級分發(fā)、秒級優(yōu)先恢復、30毫秒時延。

  容量的需求和提升永無止境

  ·需求側(cè)：—摩爾定律進入并行時代，微處理器從單核到多核發(fā)展到數(shù)百上千核的Tera級計算。

  —視頻成為第一流量:流量接近骨干網(wǎng)2/3；4K/8K超高清和VR/AR等大視頻的崛起加劇對帶寬需求。

  —其他潛在新需求：云計算/大數(shù)據(jù)，自動駕駛……

  ·供給側(cè)：

  -從1977年，全球第一個速率為45Mbps的干線光傳輸系統(tǒng)在美國東北走廊開通商用起，到2020年48波400Gbps系統(tǒng)試商用止，43年光通信容量提升了約42萬倍，相當年增速35%。

  韋主任指出，低時延的訴求唯有依靠光來解決。

  ·節(jié)點時延：層次越低，時延越小。L0層網(wǎng)元時延ns級；L1層時延us級；L2/L3層時延ms級。

  ·CTC干線網(wǎng)：2025年99%地區(qū)間時延達標30ms。

  全光節(jié)點的容量演進

  由2017年的150T（20維）到2019年的300T（32維WSS），預(yù)計2023年600T。韋主任指出，現(xiàn)有技術(shù)至少能滿足3年左右的節(jié)點容量需求！3年后，尚不明朗！

  降低全光網(wǎng)的恢復時間

  ·目前恢復時間幾分鐘，希望降至10秒級乃至秒級

  ·降低網(wǎng)絡(luò)恢復時間的思路—根據(jù)業(yè)務(wù)價值實施業(yè)務(wù)分級，確保高價值業(yè)務(wù)的恢復時間，甚至可以提前下發(fā)保護路由鏈路表。

  —集中算路+分布控制架構(gòu)，引入集中算路PCE，有效避免重路由的波長沖突，減少恢復時間。

  —引入SDN，可望最佳地利用全網(wǎng)帶寬資源，縮短收斂速度，減低時延。其次，SDN可根據(jù)上報鏈路情況，獲取時延最短業(yè)務(wù)路徑。—引入ML，實現(xiàn)光性能劣化、光纖或設(shè)備故障的預(yù)測，節(jié)省業(yè)務(wù)調(diào)測和恢復時間乃至主動重路由。

  降低全光網(wǎng)的成本

  ROADM能否進一步向網(wǎng)絡(luò)邊緣擴展的關(guān)鍵是成本，而降低成本的關(guān)鍵是技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模經(jīng)濟。

  ·物理層創(chuàng)新：其一，去掉網(wǎng)絡(luò)邊緣不必要功能和不必要溫度要求等，放松器件要求、省掉加熱器和致冷器等；其二，創(chuàng)新設(shè)計新一代光交換器件。

  ·網(wǎng)絡(luò)層創(chuàng)新：走向SDN控制的、軟硬件解耦的“灰盒”乃至“白盒”，接口開放和標準化，數(shù)據(jù)面互操作，從而推動光網(wǎng)絡(luò)的開放生態(tài)。

  ·規(guī)范統(tǒng)一F5G：為獲取全球蜂窩那樣的巨大經(jīng)濟規(guī)模好處，減少碎片化私有規(guī)范，有必要規(guī)范一個具有統(tǒng)一定義、架構(gòu)、功能、容量和性能的F5G。

  全光網(wǎng)需要SDN控制

  可望具備跨網(wǎng)、跨技術(shù)、跨廠家的全網(wǎng)視野！

  ·最佳利用全網(wǎng)帶寬資源、縮短收斂速度、減低時延、確保路由和性能可預(yù)測，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運營成本，增強網(wǎng)絡(luò)競爭性。·有利實現(xiàn)最佳路由-全光網(wǎng)引入SDN控制后，鑒于其透明性，通過客戶端可以與任何廠家的ROADM或老網(wǎng)元互連，任何路由器間的最佳光通道水到渠成。

  -有利突破跨網(wǎng)、跨技術(shù)、跨廠家壁壘。

  -有利實現(xiàn)跨層融合，ROADM沒有解決層間控制協(xié)調(diào)機制，SDN的跨層視野有望解決之。

  最后，韋主任提出，全光網(wǎng)也要邁向開放生態(tài)。

  ·為了應(yīng)對日益嚴峻的行業(yè)發(fā)展乏力、外部競爭壓力增大的局面，降低成本、創(chuàng)建更健康活躍的產(chǎn)業(yè)生態(tài)成為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

  ·從無線接入網(wǎng)開始，網(wǎng)絡(luò)的各個領(lǐng)域都將逐步走向開放，接口標準化、軟硬件解耦、硬件白盒化、軟件開源化，基于全光的傳送網(wǎng)也不會例外。

  ·AT&T開通全球首個ROADM商用化白盒系統(tǒng)：

  2019年實現(xiàn)了從亞特蘭大到達拉斯，全長1300公里，速率為400Gbps，SDN控制的的靈活低成本的光連接。該系統(tǒng)基于OpenROADM規(guī)范的解耦的分布式（DDC）白盒設(shè)計。

  開放與封裝的思考

  ·ICT大生態(tài)的各自趨勢

  —IT行業(yè)在1980年代就開始實現(xiàn)軟件、硬件和外設(shè)的解耦和開放，形成了今天良好的生態(tài)。

  —CT行業(yè)從2015年起開始探索以軟硬解耦為起點的虛擬化、云化和開放化進程，總體進展不快。

  —互聯(lián)網(wǎng)業(yè)以IP層引入的網(wǎng)業(yè)分離為契機，經(jīng)歷了開放化引入的群雄逐鹿階段，進入了以谷歌和亞馬遜等幾家巨頭主導的新壟斷階段，在業(yè)務(wù)和應(yīng)用層面越做越精越大，越來越多地采用專有架構(gòu)、技術(shù)和私有標準，形成新的各自為政的封閉體系。

  ·開放和封閉不是決定因素，技術(shù)和業(yè)務(wù)創(chuàng)新是根本

  全光網(wǎng)需要人工智能賦能

  算法

  ·能靈活根據(jù)不同場景選不同算法，并優(yōu)化適配。

  ·不同AI算法，可分別用于劣化分析、故障預(yù)測、最佳重路由、故障根因分析等不同場景，實現(xiàn)端到端自動化和智能化。

  算力

  ·超強算力才能推動AI普及。AI已從通用CPU發(fā)展到強大的GPU，進而發(fā)展到專用AI芯片,大幅提升了算力。

  ·AI計算應(yīng)分層實現(xiàn)，以便在計算實時性、有效性和建模精度取得平衡。

  數(shù)據(jù)

  ·首先得有對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)正確、及時和全面的感知和采集，建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)湖，作為模型訓練數(shù)據(jù)庫，才能利用AI進行分析、預(yù)測和優(yōu)化，實現(xiàn)故障智能診斷、預(yù)測式主動維護及自動化處理。

  ·目標數(shù)字孿生

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