全光網未來將如何演進？

全光網作為智能社會的底座得到了產業(yè)界乃至全社會的高度關注、被寄予了厚望，尤其在新基建加快推進的背景下。工信部通信科技委常務副主任、中國電信科技委主任韋樂平今日在“智慧光網2020·線上論壇”上分享了他對全光網發(fā)展趨勢、演進思路及所需具備的能力的思考。

全光是方向

容量是網絡邁向全光的最大驅動力，容量的需求和提升永無止境。韋樂平分析說，在需求側，摩爾定律進入并行時代，微處理器從單核到多核發(fā)展到數百上千核的Tera級計算；視頻成為第一流量，流量接近骨干網的三分之二，4K/8K超高清和VR/AR等大視頻的崛起加劇對帶寬需求；其他潛在新需求正在浮出水面，包括云計算、大數據、自動駕駛等，一旦形成規(guī)模將對帶寬提出更高要求。在供給側，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)試商用為止，43年光通信容量提升了約42萬倍，相當年增速35%。

同時，節(jié)點交叉連接顆粒趨向光。我國1981年開始引入64K窄帶交叉連接，后來逐漸發(fā)展到2M；1980年代后期，引入140/155M寬帶交叉連接；2010年開始出現100G波長級的超寬帶交叉連接。網絡節(jié)點疏導的業(yè)務帶寬顆粒從64K話音提升到各種速率專線、以太網和路由器的各種接口速POS/GE/10GE/100G等，40年業(yè)務帶寬顆粒大小提升了約150萬倍，相當于年增速42%。

“隨著業(yè)務帶寬顆粒的大幅提升，2020年中國電信最大傳送節(jié)點容量超過300T，到2023年將超過600T，基于電的多機箱組合的經濟性和功耗難以支撐，采用全光節(jié)點ROADM/OXC替代電節(jié)點是合乎邏輯的長遠出路。”韋樂平說。

除了容量外，時延亦是全光網的重要優(yōu)勢，低時延的訴求唯有靠光。從OSI七層協(xié)議來看，層次越低時延越小，L0層網元時延ns級、L1層時延us級、L2/L3層時延ms級。到2025年，中國電信干線網90%以上地區(qū)間時延將會達標30ms。

全光網演進思路

那么全光網未來將如何演進？在容量方面，韋樂平表示，從交換矩陣的容量限制來看，設C波段可安排96波100G，一個4維度節(jié)點可支持4×96即384G，雙向總容量為100×384×2即76.8T。從分布式OXC的CDC容量限制來看，光背板的容量基本無限制，線路方向和支路方向連纖數分別可達1000和2000；WSS設單維度96×100G/波即9.6T，20維可達192T、32維300T、64維600T；CDC的本地上下能力成為節(jié)點容量最大制約，2019年32維300T、2023年64維600T。

“現有技術至少能滿足三年左右的節(jié)點容量需求，三年后尚不明朗。超過600T將來如何演進技術還沒有一個很明確的解決思路，希望咱們開發(fā)單位加緊努力。”他說。

恢復時間上，韋樂平指出，目前全光網的恢復時間需要幾分鐘，希望降至10秒級乃至秒級。他分享思路說，首先要根據業(yè)務價值實施業(yè)務分級，確保高價值業(yè)務的恢復時間，甚至可以提前下發(fā)保護路由鏈路表。第二是集中算路+分布控制架構，通過引入集中算路PCE，可有效避免重路由的波長沖突，減少恢復時間。第三是引入SDN，可望最佳地利用全網帶寬資源，縮短收斂速度，減低時延；并且SDN可根據上報鏈路，獲取時延最短業(yè)務路徑。最后是引入機器學習，實現光性能劣化、光纖或設備故障的預測，節(jié)省業(yè)務調測和恢復時間乃至主動重路由。以AT&T為例，它基于ASON網實現了可用性六個9，降低CAPEX約50%、降低OPEX約60%，優(yōu)先級業(yè)務99%可在1秒內恢復，基本型業(yè)務99%可在10秒內恢復。

“ROADM能否進一步向網絡邊緣擴展的關鍵是成本，而降低成本的關鍵是技術創(chuàng)新和規(guī)模經濟?！表f樂平倡導說，在物理層上，去掉網絡邊緣不必要功能和不必要溫度要求等，放松光器件要求、省掉加熱器和致冷器等，有望大幅降低核心光器件成本和功耗；在網絡層上，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，數據面互操作，從而推動光網絡的開放生態(tài)。最后，為獲取全球蜂窩那樣的巨大經濟規(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、功能、容量和性能的F5G。

全光網需要SDN控制，以具備跨網、跨技術、跨廠家的全網視野。他說，除了最佳利用全網帶寬資源、縮短收斂速度和有利于實現最佳路由外，最重要的是它有利于突破跨網、跨技術、跨廠家壁壘，以及有利于實現跨層融合，“ROADM沒有解決層間控制協(xié)調機制，SDN的跨層視野有望解決之”。全光網還需要實現可編程，旨在實現分鐘級完成速率、調制格式和波長間隔的設置。這需要波分系統(tǒng)板卡、波長選路、光器件等都一系列的可編程。

全光網也要邁向開放生態(tài)，為了應對日益嚴峻的行業(yè)發(fā)展乏力、外部競爭壓力增大的局面，降低成本、創(chuàng)建更健康活躍的產業(yè)生態(tài)成為可持續(xù)發(fā)展的關鍵。從無線接入網網開始，網絡的各個領域都將逐步走向開放，接口標準化、軟硬件解耦、硬件白盒化、軟件云化，基于全光的傳送網也不會例外。 最后，全光網需要人工智能賦能，AI可應用到全光網的各個領域，帶來極大驅動。

在發(fā)言的最后，韋樂平亦介紹了中國電信全光骨干網2.0的進展。目前這張網絡包括五大區(qū)域，系統(tǒng)總長22萬公里，輻射470個ROADM節(jié)點、2357個OA節(jié)點，網絡總容量590T。
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