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5G技术

韦乐平详解全光网发展的十大趋势

在6月16日举办的“2021中国光网络研讨会”上,工信部通信科技委常务副主任、中国电信集团公司科技委主任韦乐平做了主题演讲,分享了全光网发展的十大趋势。

趋势一:网络的全光化

从需求侧韦乐平提出,微处理器从单核发展到数千核的Tera级计算;超算机能力十年增长千倍,预计2025年可达每秒千亿亿次;视频成第一驱动力,流量接近网络2/3,AR/VR将加剧容量需求;物联网高端机器的超强感知和反应需更高速率带宽和低时延连接;此外,也提出了其他新应用需求,如低时延/抖动,确定性、高可用性等。

在供给侧方面,主要是传输链路的光纤化趋近100%,接入网的光纤化已高达93%,标志着网络侧传输和接入的全光化(全光网1.0阶段)接近尾声。网络干线传输交换节点的光化即将完成,正向城域接入网拓展。总体来说,即全网的光化正从1.0阶段迈向2.0的真正全光化新阶段!

趋势二:全光网传输链路的高容量

韦乐平主要从DWDM和TDM两个方向做了介绍。其中DWDM方向主要是,从传统C波段80波可以以很小的代价和技术改造扩展至C波段96波和扩展C+波段120波,可分别获取20%和50%的扩容增益。目前,美国站群服务器,最新趋势是扩展C+波段120波加波L+段120波共240波,扩容增益可望高达200%,主要挑战是权衡奈奎斯特滤波补偿和放大器性能

TDM方向,主要是利用新型oDSP,基于130G波特的QPSK单波400Gbps传输距离可从600公里扩至1500公里(2023年后),可覆盖99%的干线复用段距离。

趋势三:全光网交换节点的高容量化

韦乐平称,基于波长交换方式的扩容趋势,目前以20维为主。32维ROADM的300T能够满足目前最大节点容量的需求。64维ROADM的600T可满足2023年最大节点容量的需求。基于传统物理隔离的多光纤空分复用和交换方式的扩容阻塞率低,增长慢,光的透明性好,扩容潜力大。因此,近中期,节点容量可以继续依靠波长交换方式的 ROADM扩容;中长期,节点和链路将不得不依靠多光纤空分复用和交换技术。

趋势四:全光网恢复时间的持续优化

主要包括硬件和软件层面的优化。在硬件层面,韦乐平称典型WSS倒换时间是1秒左右,改进空间较小;OTU倒换时间的关键是激光器波长的倒换,有实验室通过控制和算法的优化,已能将OTU倒换时间降至3秒之内。

软件层面,主要是通过引入“集中路由计算+分布式控制”替代“分布式计算+分布式控制”,可以规避波长、中继和路由的冲突,减少恢复时间。通过PCE和SDN的全网拓扑抽象,利用CPU空闲时间可以进行故障恢复预计算,从而减少恢复路由的计算时间。引入机器学习,实现光性能劣化、光纤或设备故障的预测,节省业务调测和恢复时间乃至实现主动重路由,大幅减少恢复时间。

趋势五:全光网的云化

IDC预测2025年,中国90%以上的应用将迁移到云上,DC将全面云化。作为支撑应用的网络实现网随云动是云化的最大驱动力,除了高实时性、高敏感性和本地性应用外,网络各领域都将全面云化。

此外,传统封闭刚性的网络本身正从硬件为主体的架构向软件化、虚拟化、云化、智能化、服务化的深度转型方向发展,全光网不例外。

值得关注的是,通过引入SDN首先实现全光网的软件化是实现云化的前提。因为,有了SDN意味着全光网的软硬解耦,连接和功能将仅仅由软件灵活定,才便于后续向云化、智能化、服务化方向演进,实现网络和业务的快速自动化、智能化部署和持续演进、升级和创新。

趋势六:全光网的智能化

韦乐平指出,实现集中管控的SDN后,可以大幅提高运维效率,但光路的建立/拆除还得依靠人工指令,难以实现主动网络重构和主动运维

在全光网智能化的表现中,认知光网络(CON)是其中的典型之一,这是一种基于机器学习的新一代智能光网络,能自动感知、理解和学习外部环境,实时调整网络配置,智能的适应外部环境的变化。其核心是认知决策系统,负责管理传输要求和网络事件。控制和管理系统则负责控制和传播相关信令。它不仅可以自动优化光网络配置,还可以快速故障检测和定位、实时光路性能监测和质量预判、自动优化传输参数、实现流量预测和路由规划、进行故障寻根、减少光层恢复时间等,提高全光网的整体质量。

趋势七:全光网的开放化

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