韋樂平：全光網發展的十大趨勢

在今天舉行的“2021中國光網絡研討會”上，工信部通信科技委常務副主任、中國電信集團公司科技委主任、中國光網絡研討會大會主席韋樂平發表了題為“全光網發展的十大趨勢與挑戰”的演講。 [轉載出處：www.fspiritair.com]

韋樂平表示：當前，全網的光化正從1.0階段邁向2.0的真正全光化新階段，全光網發展呈現以下十大趨勢：

韋樂平指出，需求側，微處理器從單核發展到數千核的Tera級計算；超算機能力十年增長千倍，2025年可達每秒千億億次；視頻成第一驅動力，流量接近網絡2/3，AR/VR將加劇容量需求；物聯網高端機器的超強感知和反應需更高速率帶寬和低時延連接；其他新應用需求方面，低時延/抖動，確定性、高可用性等。

供給側方面，傳輸鏈路的光纖化趨近100％，接入網的光纖化已高達93％，標志著網絡側傳輸和接入的全光化（全光網1.0階段）接近尾聲。而網絡干線傳輸交換節點的光化即將完成，正向城域接入網拓展?？梢?，全網的光化正從1.0階段邁向2.0的真正全光化新階段。

DWDM方向來看，從傳統C波段80波可以以很小的代價和技術改造擴展至C波段96波和擴展C+波段120波，可分別獲取20％和50％的擴容增益。最新趨勢是擴展C+波段120波加L+波段120波共240波，擴容增益可望高達200％，主要挑戰是權衡奈奎斯特濾波補償和放大器性能。

TDM方向來看，利用新型oDSP，基于130G波特的QPSK單波400Gbps傳輸距離可從600公里擴至1500公里（2023年后），可覆蓋99％的干線復用段距離。

談及我國干線的近中期擴容策略抉擇，韋樂平認為：理論上，應繼續遵循4倍容量臺階為主體的節本擴容節奏；實際上，為應付擴容壓力，先升級至N*200Gps是現實的過渡方案。

據韋樂平介紹，基于波長交換方式的擴容趨勢，目前以20維為主；32維ROADM的300T能夠滿足目前最大節點容量的需求；64維ROADM的600T可滿足2023年最大節點容量的需求；128維ROADM方面，由于波長交換架構方式中不同波長系統間不能無約束交換，阻塞率隨端口非線性增長，阻塞率將遠高于阻塞率隨端口線性增長的空分交換架構方式，其擴容空間受限。

基于傳統物理隔離的多光纖空分復用和交換方式的擴容阻塞率低，增長慢，光的透明性好，擴容潛力大。因此，近中期節點容量可以繼續依靠波長交換方式的ROADM擴容；中長期節點和鏈路將不得不依靠多光纖空分復用和交換技術。

硬件層面的優化方面，典型WSS倒換時間是1秒左右，改進空間較??；OTU倒換時間的關鍵是激光器波長的倒換，有實驗室通過控制和算法的優化，已能將OTU倒換時間降至3秒之內。

軟件層面的優化方面，通過引入“集中路由計算＋分布式控制”替代“分布式計算＋分布式控制”，可以規避波長、中繼和路由的沖突，減少恢復時間。通過PCE和SDN的全網拓撲抽象，利用CPU空閑時間可以進行故障恢復預計算，從而減少恢復路由的計算時間。引入機器學習，實現光性能劣化、光纖或設備故障的預測，節省業務調測和恢復時間乃至實現主動重路由，大幅減少恢復時間。韋樂平認為將恢復時間控制在秒級是可望且可行的奮斗目標。

當前，網隨云動是網絡云化的外在驅動力。

市場研究機構IDC預測，到2025年中國90％以上的應用將遷移到云上，DC將全面云化。

在韋樂平看來，作為支撐應用的網絡實現網隨云動是云化的最大驅動力，除了高實時性、高敏感性和本地性應用外，網絡各領域都將全面云化。而傳統封閉剛性的網絡本身正從硬件為主體的架構向軟件化、虛擬化、云化、智能化、服務化的深度轉型方向發展，全光網也不例外。

韋樂平認為，通過引入SDN首先實現全光網的軟件化是實現云化的前提。有了SDN意味著全光網的軟硬解耦，連接和功能將僅僅由軟件靈活決定，才便于后續向云化、智能化、服務化方向演進，實現網絡和業務的快速自動化、智能化部署和持續演進、升級和創新。

實現集中管控的SDN后，可以大幅提高運維效率，但光路的建立/拆除還得依靠人工指令，難以實現主動網絡重構和主動運維。

據韋樂平介紹，認知光網絡（CON）是一種基于機器學習的新一代智能光網絡，能自動感知、理解和學習外部環境，實時調整網絡配置，智能的適應外部環境的變化，核心是認知決策系統，負責管理傳輸要求和網絡事件?？刂坪凸芾硐到y則負責控制和傳播相關信令。認知光網絡不僅可以自動優化光網絡配置，還可以快速故障檢測和定位、實時光路性能監測和質量預判、自動優化傳輸參數、實現流量預測和路由規劃、進行故障尋根、減少光層恢復時間等，提高全光網的整體質量。

韋樂平指出，為了應對行業發展乏力的嚴峻局面，借鑒IT業的發展經驗和引入SDN/NFV/Cloud的契機，實現層間和層內的功能解耦、降低成本、創建開放的產業生態成為電信業維系可持續發展的關鍵和共識。

在韋樂平看來，SDN意味著軟硬解耦和網絡功能軟件化，是網絡開放化的基礎。而從無線接入網開始，網絡的各個領域都在逐步走向開放，如接口標準化、軟硬件解耦、光電解耦、硬件白盒化、軟件開源化等，全光網也不例外，反而是走的較快的領域之一（OpenROADM）。開放步驟主要包括開放光線路系統、開放光交換節點、開放功能塊等。

隨著需求側應用的持續發展和供給側設備成本的持續下降，全光網正開始向網絡邊緣擴展，邁向端到端的泛在化全光網絡。

網絡傳送側，全光鏈路OTN/WDM正向網絡邊緣不斷延伸并引入小顆粒OSU，全光節點ROADM開始向城域接入網拓展并引入邊緣WSS。

網絡接入側，FTTH正向FTTR（光纖到屋）乃至FTTD（光纖到桌面）和FTTT（光纖到終端）拓展。

韋樂平表示：全光網的長遠目標是成為像今天電插座那樣無處不在的光插座。

韋樂平指出，網絡傳送側，關鍵是技術創新和規模經濟。物理層創新方面，一是去掉網絡邊緣不必要的功能和放松不必要的嚴酷溫度要求等，二是研發新一代光交換器件。網絡層創新是走向SDN控制的、軟硬件解耦和光電解耦的“灰盒”乃至“白盒”系統，推動全光網生態的開放和繁榮。架構創新方面要結合邊緣云的部署引入融合承載的新型城域網架構。邊緣DCI等設備的IT化方面，包括架構開放、接口標準、軟硬解耦、光電解耦、協議減少、軟件開源、灰盒/白盒、可管可控等。

韋樂平認為，網絡接入側，關鍵依然是技術創新和規模經濟。類似的思路和不同的具體創新技術，高度敏感的成本是挑戰。同時，要規范統一F5G，為獲取蜂窩通信那樣的巨大經濟規模好處所必須。

韋樂平指出，全光網既是5G/6G的最佳承載，其光接入段又是5G/6G的競爭者，兩者唯有統籌協同，各取所長，不可偏廢。韋樂平從以下幾個維度進行了比較：

業務應用方面，5G/6G側重中小屏慕、中等帶寬和質量的數據業務和短視頻，光接入側重大屏幕、高帶寬和高質量的數據業務和視頻。

商業模式方面，光接入對流量不敏感，通常采用包月制；5G/6G對流量敏感，側重流量受限的階梯流量制。

接入速率方面，5G側重50Mb/s以下速率更經濟；千兆光接入網對速率不敏感，側重50Mb/s以上速率。兩者交叉點在50Mb/s左右。

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

談及產業互聯網場景，韋樂平認為兩者應分別側重和聚焦移動和固定場景，不打亂仗。

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