2023-3-9 14:26

中国信通院张海懿:面向算力承载的光网络呈现八大趋势

C114讯 3月9日消息(安迪)今日,由CIOE中国光博会与C114通信网联合推出的大型研讨会系列活动——“2023中国光通信高质量发展论坛”第三期“全光算力网络技术研讨会”正式召开,共同探讨“东数西算”背景下,光网络的高质量发展之路。

中国信息通信研究院技术与标准研究所所长张海懿发表了题为“面向算力承载的光网络发展趋势及展望”的主题演讲。张海懿表示,面向算力承载的光网络主要呈现八大发展趋势:高速大容量、光纤新型化、全光低时延、融合确定性、全光网延伸、模块高集成、协同管控、自智运维。

她强调,要聚焦光网络发展热点及趋势,推动技术创新和产业生态协同发展。聚焦算力时代的承载网络未来发展,全面推进“追光计划-全光运力领航行动”,业界聚力完善全光运力技术创新和产业生态协同发展体系。

光网络连接成数字经济发展助推器

张海懿指出,数据是生产基本要素,全光运力支持高速大容量连接,算力是生产增值要素。光网络一直发挥承载底座作用,推动产业数字化升级,赋能千行百业应用。当前,光网络连接“数”与“算”,成为数字经济发展助推器。

当前,政策及产业发展推动加速构建算力供给体系。一方面,政府部门规划推进全光网络部署,发改委、中央网信办、工信部、国家能源局启动“东数西算”工程;工信部出台《“双千兆”网络协同发展行动计划(2021—2023年)》,实施千兆城市建设行动;工信部《信息通信业十四五规划》提出“部署骨干网200G/400G超大容量光传输系统。

另一方面,运营商积极布局全光网络建设:中国电信发布《全光网2.0技术白皮书》,提出建设云网融合的新型信息基础设施;中国移动发布《算力网络白皮书》,提出基于全光底座和统一IP承载技术;中国联通发布《算力时代的全光底座白皮书》,系统阐述全光底座发展。

新兴算力应用及部署架构推动光网络加速演进

在张海懿看来,新型算力要求高品质、便捷、安全和灵活承载:一是端到端高品质承载,业务提质提速,需提供端到端品质承载,满足多应用场景下多样化新兴品质视频类应用;二是网络泛在覆盖,用户便捷接入,需向城市边缘延伸,提高覆盖能力,实现用户便捷接入;三是高安全、低时延保障,提供全光转发、多颗粒硬隔离、可靠保护恢复等特性,实现政企核心业务低时延、高安全承载安全;四是灵活敏捷能力,提供灵活敏捷调整能力,快速响应客户需求变化,及时匹配和释放资源。

与此同时,算间互联要求提供超大带宽、确定性低时延、高效协同:一是枢纽间互联提出超大带宽需求,按需提供超大带宽,实现省际出口及骨干网带宽容量升级;二是确定性低时延,数据中心互联需要稳定与可靠的低时延,需要面向算力枢纽/数据中心集群布局,优化全光互连网络的端到端时延;三是算间协同催生组网架构优化,研究云化数据中心分级协同组网,向网状化、立体化组网方式演进。

总结来看,算力承载需求推动光网络向高速全光互联、算力感知、确定性承载、协同智能、绿色高集成等方向加速演进。

“光网络承载技术持续发展演进的同时,数据转发层和管控层也开展协同创新,构建高品质的算力承载底座。”张海懿指出,光纤管道进一步优化光缆网路由覆盖,部署超低损等新型光纤,提供更高可靠、更长距离、更大容量的全区昂互联传输性能;转发面升级提供超大容量、全光低时延、绿色低能耗、差异化确定性承载等能力,光模块器件集成度进一步提升;管控升级提供网络资源融合管控调度和智能化运维能力,实现算力服务的敏捷按需智能提供。

张海懿进一步指出,面向算力承载的光网络主要呈现以下八大发展趋势:

趋势1:高速大容量。持续构建大容量、高速互连全光底座。

持续构建全覆盖、扁平化和大容量的高速全光网络,提供超大带宽和广覆盖的基础网络能力。

目前,100Gb/s系统已经商用10多年,是目前骨干网和城域网的主要速率;200Gb/s已经开始规模商用;400Gb/s在城域中短距方案较为成熟, 骨干网长距传输方案正在进行逐步试用。

速率提升需从100G/200G向400G/800G演进:单纤容量不断提升,800Gbps技术与标准稳步推进;同时业界也在积极探索更高速率,单波长1.2Tbps/1.6Tbps等,需高波特率光电器件以及算法技术突破。

频谱扩展需从4THz到12THz:目前,扩展C波段已经商用;C+L波段方面,C波段和L波段各100G*120波,相当于80波100G容量*3,需要光电器件成熟;全波段扩展S/U/O波段,实现P比特传输。

总结来看,骨干网方面推动400Gb/s及以上速率全光传输系统应用,结合频谱扩展,构建大容量、波长灵活调度的骨干网络;城域网方面,持续推动OTN和ROADM规模部署,基于新一代OTN和SPN技术创新,实现高品质算力专线业务的灵活接入和硬切片带宽保障;接入网方面加强50G PON核心光电器件及系统关键技术攻关,开展试点应用,推动技术和产业进一步成熟。

趋势2:光纤新型化。优化提升传输性能,加快枢纽间规模部署。

新型超低损光纤成为超大容量传输的重要支撑。G.654.E光缆加速部署,光缆网承载能力逐步增强。目前,我国光缆线路总里程持续增长,2022年已达5958万公里,新型超低损光纤部署占比低,2022年G.654.E新型超低损耗光缆部署规模近一万皮长公里。

G.654.E光纤已具备规模生产能力,需持续推动G.654.E光纤在骨干长途光网络的部署。

空分复用/空芯等光纤持续开展应用探索和技术创新。空分复用光纤研究持续推进,基于多芯复用、多芯+少模复用的SDM关键技术持续研究,技术成熟度和稳定性有待进一步提升和规模验证,而基于光纤对的SDM技术已在海缆通信系统中获得应用。此外,空芯光纤成为业界关注焦点,空芯光纤有望突破实芯光纤通信容量、时延和损耗极限,是进一步提升光纤通信系统性能的重要使能技术。

趋势3:全光低时延。全光组网及规划优化降低时延。

通过三种方式能够降低时延:一是全光直达路由,通过MESH互联增加光缆路由,新增全光直达路由,减少光纤链路绕行,降低网络传输时延;二是时延监测优化,通过光层和电层物理链路的时延测量,精准规划业务路由,满足时延敏感算网业务承载需求;三是光电协同调度,通过光电联合算路和路径创建,增加全光直达路由占比,减少电层转发时延,降低传输时延。

在具体技术路径上,已经可以利用全光交叉调度实现光层路由优化,降低端到端路径时延,通过ROADM/OXC实现多方向的快速高可靠调度。也可以通过时延策略及多因子算路,满足业务端到端低时延需求。

趋势4:融合确定性。创新实现算网业务智能感知与差异化承载。

一是TDM、以太网和IP融合发展构建确定性承载技术体系。

二是多层面、多粒度切片技术支撑业务灵活部署精准承载。多层面方面,业务层、分组隧道层、切片通道层、光波长/光通道层L0~L3切片技术;多粒度方面,大颗粒N*5G MTN和OTN 1.25G~;细粒度N*10M FGU和N*2.6M OSU;多场景方面,点到点、点到多点、多点到多点mesh组网。

三是智能感知技术实现业务精细化识别和差异化承载。应用感知方面,动态识别应用并标记APN ID,实现应用级调度;集中SDN管控系统实现静态应用感知;切片感知方面,满足算力+网络SLA,结合多种切片技术,精准适配切片通道方案;网络感知方面,通过BGP-LS上报网络拓扑和状态;通过TWAMP、网络OAM等测量协议,实现网络拓扑级时延、带宽可视;体验感知方面,在线OAM逐跳随流检测和Telemetry秒级上报实现业务级时延、带宽状态实时感知。

趋势5:全光网延伸。FTTR助力千兆光网进一步向用户延伸。

FTTR以构建一体化网络能力、提升业务端到端体验为技术演进目标,PON+FTTR光层统一管控、光与 Wi-Fi 协同管理、基于业务质差按需分配等新技术的出现助力提升千兆业务体验。

一是光层统一管控。FTTR物理层仍然采用PON设备的P2MP结构,PON+FTTR需实现光层统一管控;EMS对光层信息的管理能力从PON延伸到FTTR,奠定PON+FTTR协同支持端到端网络切片的基础。

二是光与无线协同。由主设备进行信息搜集和决策,对光和 Wi-Fi 传输进行中心化一体控制,实现光链路和空口链路资源的统一协同配置;光链路提供低时延的通信通道,以匹配 Wi-Fi 空口的快速传输,实现漫游无感切换,空口性能最大化。

三是业务质差保证。感知和识别业务的质差要求,收集网络状态和网络资源的全局分布情况;同时,可基于专家经验、AI 模型等算法类决策机制,在充分保障用户各类业务体验的前提下,实现网络资源按需分配。

趋势6:模块高集成。高速率、集成化模块器件支撑绿色算力承载。

目前,数据中心内部互连逐步向400G及以上速率过渡;干线和城域光模块向400G及以上速率演进;另外,80-120km 400ZR产品相继推出,千km及以上超长距成为新热点,800G相干光模块标准制定和产品研发启动。

此外,硅光集成与CPO也在助力数据中心和算力承载发展。硅光市场规模不断扩大,聚焦100G中短距和400G短距应用。硅光助力解决相干模块尺寸与成本问题,规模商用有望使相干技术降低成本进而下沉到核心与汇聚层。光电合封方面,CPO可实现低功耗、低延迟的高数据吞吐量互连;CPO产业规模逐步提升,可经由NPO享受低成本低功耗收益。

趋势7:协同管控。云网/算网融合推动光网络开放解耦。

光网络协同管控实现跨域弹性的调度网络资源:一是跨域管控,通过开放南北向接口解决大网协同管控问题,优化现有运营架构,实现光网络灵活组网和统一调度;二是网络弹性,对于公共应急事件信息处理、数据存储灾备等场景,需要提供弹性的网络协同服务。

目前,构建以DC为中心的光网需求迫切,推动光网开放解耦。从设备解耦模式来看,当前应用以光电设备解耦、南北向接口开放模式为主光层和电层设备分解,南北向接口开放模式缺乏标准体系,面临更多挑战,需要长期的投入和研究。目前,开放线路系统已在DCI场景商用;运营商应用场景更加复杂,已开展不同规模的集采和试点部署,距离全国大范围规模商用仍有一定距离。标准化现状来看,管控接口方面国内CCSA接入侧WDM/ CPE OTN&OSU等南北向接口标准化工作基本完成,设备接口方面ITU-T、OIF、IEEE等组织已制定或正制定100G/400G等高速相干光接口规范,支撑电层互通,光层模型分析、性能优化监视和评估缺乏标准化。

趋势8:自智运维。AI和数字孪生提升光网络自智运维效能。

云、网、端自智协同,提升光网络自智化水平。云、网各层引入AI、大数据分析、数字孪生等功能,通过云网端自智协同,提升光网络总体自智化水平。

同时,借助数字孪生技术,能够进一步驱动网络自智化演进。借助网络数字孪生,增强物理网络所缺少的系统性仿真、优化、验证和控制能力,助力网络低成本试错、智能化决策和高效率创新。

作者:安迪   来源:C114通信网

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本评论 更新于:2024-3-29 3:11:59
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