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    • 工業(yè) PON 的出現和發(fā)展
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    • CTC 全光骨干網 2.0 進展
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IFOC 2020|中國電信科技委主任韋樂平解讀全光網的發(fā)展趨勢

2020/09/22
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9 月 7-8 日,第 19 屆訊石光纖通訊市場暨技術專題研討會(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《全光網的發(fā)展趨勢》的演講,解讀全光網 1.0 到全光網 2.0 邁進的戰(zhàn)略意義與容量需求的提升。

全光網的概念

全光網指的是僅僅控制層在電域實現,全部傳輸、接入、交換都在光域實現的端到端光網絡。即只有當傳輸和接入基本實現光纖化,交換層也引入 ROADM 和 OXC 后才能稱為嚴格意義上的全光網。

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

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

韋主任提到,盡管我們已經進入了全光網 2.0,但實際上全光網 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,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 乃至生產線

- 隨著運營商的業(yè)務范圍逐步從 2C 轉向 2B,光纖到園區(qū)

FTTCampus 和光纖到工廠 FTTFactory 乃至車間和生產線將逐步成為未來重要的光網絡 2B 市場。

?從 FTTH/O 承載層向工業(yè)互聯網應用層延伸

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

工業(yè) PON 的出現和發(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、視頻監(jiān)控等、無時延要求的車間級應用等?!I(yè) PON2.0: 提供基于切片的多業(yè)務差異化承載和安全隔離、數據采集接口、網關工業(yè)環(huán)境適應性等能力和特性,可望自動適配工業(yè)協議等。

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

邁向全光網 2.0 時代的戰(zhàn)略意義

?開啟了網絡從電節(jié)點向全光節(jié)點,從點到點鏈路到光層網狀動態(tài)組網的戰(zhàn)略性升級,從根本上突破了網絡節(jié)點容量的電瓶頸,標志著全光網從 1.0(全光纖網)邁向 2.0(全光自動調度)新時代。

?基于 ROADM/OXC 的光層動態(tài)智能調度網的實現是向中國電信網絡架構重構目標“簡潔、敏捷、開放、集約、安全”演進的關鍵步驟。

?首張全國性的骨干 ROADM 動態(tài)光網絡即將全面投入運營,必將推動產業(yè)鏈的興旺和網絡的變革。

?一個全云化和全光化的網絡不僅是云網融合的強大基礎,也構成了國家新型基礎設施的核心 -- 信息基礎設施的核心,可望帶動更大范圍的全面發(fā)展。

CTC 全光骨干網 2.0 進展

?覆蓋和規(guī)模全球最大:覆蓋全國,系統總長 22 萬公里,470 個 ROADM 節(jié)點, 2357 個 OA 節(jié)點,網絡總容量 590T。

?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:—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 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 / 大數據自動駕駛……

?供給側:從 1977 年,全球第一個速率為 45Mbps 的干線光傳輸系統在美國東北走廊開通商用起,到 2020 年 48 波 400Gbps 系統試商用止,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 層網元時延 ns 級;L1 層時延 us 級;L2/L3 層時延 ms 級。

?CTC 干線網: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),預計 2023 年 600T。韋主任指出,現有技術至少能滿足 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

?降低網絡恢復時間的思路—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。

集中算路+分布控制架構,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帶寬資源,縮短收斂速度,減低時延。其次,SDN 可根據上報鏈路情況,獲取時延最短業(yè)務路徑。—引入 ML,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。

降低全光網的成本

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。

?物理層創(chuàng)新:其一,去掉網絡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)新設計新一代光交換器件。

?網絡層創(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,數據面互操作,從而推動光網絡的開放生態(tài)。

?規(guī)范統一 F5G: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)范一個具有統一定義、架構、功能、容量和性能的 F5G。

全光網需要 SDN 控制

可望具備跨網、跨技術、跨廠家的全網視野!

?最佳利用全網帶寬資源、縮短收斂速度、減低時延、確保路由和性能可預測,降低網絡建設和運營成本,增強網絡競爭性。?有利實現最佳路由 - 全光網引入 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、跨技術、跨廠家壁壘。

有利實現跨層融合,ROADM 沒有解決層間控制協調機制,SDN 的跨層視野有望解決之。

最后,韋主任提出,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)成為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵。

從無線接入網開始,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、軟件開源化,基于全光的傳送網也不會例外。

AT&T 開通全球首個 ROADM 商用化白盒系統:2019 年實現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。該系統基于 OpenROADM 規(guī)范的解耦的分布式(DDC)白盒設計。

開放與封裝的思考

?ICT 大生態(tài)的各自趨勢

IT 行業(yè)在 1980 年代就開始實現軟件、硬件和外設的解耦和開放,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。

互聯網業(yè)以 IP 層引入的網業(yè)分離為契機,經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)務和應用層面越做越精越大,越來越多地采用專有架構、技術和私有標準,形成新的各自為政的封閉體系。

?開放和封閉不是決定因素,技術和業(yè)務創(chuàng)新是根本

全光網需要人工智能賦能

算法

?能靈活根據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、故障預測、最佳重路由、故障根因分析等不同場景,實現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 計算應分層實現,以便在計算實時性、有效性和建模精度取得平衡。

數據

?首先得有對網絡參數正確、及時和全面的感知和采集,建立統一數據湖,作為模型訓練數據庫,才能利用 AI 進行分析、預測和優(yōu)化,實現故障智能診斷、預測式主動維護及自動化處理。

?目標數字孿生

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電子產業(yè)圖譜

訊石光通訊網(www.iccsz.com)為訊石公司旗下關于光通信行業(yè)門戶網站。作為一家以光通信企業(yè)為對象的專業(yè)化咨詢服務機構,訊石自2001年成立以來,累積為海內外300多家光通信企業(yè)提供了行業(yè)市場預測、企業(yè)規(guī)劃、產品決策、市場信息等系列前瞻性服務,現已成為國際化的光通信顧問咨詢權威機構,并推出“會員服務模式”,給企業(yè)提供最新、最準確的市場信息和專項報告,以及市場推廣。