中國移動李晗：以光筑底、以算為核，構建面向算力網(wǎng)絡的新一代全光網(wǎng)

  在今天舉行的2022中國光通信高質量發(fā)展論壇“光隨數(shù)動 創(chuàng)新注智”專場上，中國移動集團級首席專家、中國移動研究院基礎網(wǎng)絡技術研究所所長李晗表示，面對算力網(wǎng)絡在架構、帶寬、時延等方面對光網(wǎng)絡提出的新需求，光網(wǎng)絡需轉型升級構建承載算力的基礎網(wǎng)絡底座，需要“以光筑底、以算為核”構建扁平化、大帶寬、低時延的新一代全光網(wǎng)以支撐算力網(wǎng)絡演進。

  李晗指出，中國在5G承載領域，包括面向5G回傳的新一代SPN技術，面向5G前傳的半有源OPEN-WDM技術，這兩項技術都在ITU實現(xiàn)了系列標準的原創(chuàng)，并且已經(jīng)規(guī)模商用，標明5G承載領域的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)都處于世界前列;固網(wǎng)千兆也產(chǎn)生了一系列技術創(chuàng)新和網(wǎng)絡演進，包括F5G概念的提出、OTN下沉、轉控分離vBRAS、10G PON和vOLT等。而“算力網(wǎng)絡”的出現(xiàn)是對光網(wǎng)絡發(fā)展新的驅動。

  李晗進一步表示，中國移動圍繞“以網(wǎng)為根基，發(fā)揮網(wǎng)絡優(yōu)勢”，面向“東數(shù)西算”樞紐算力連接，提出構建基于OXC的新一代光電聯(lián)動全光網(wǎng)，提供低時延傳輸、扁平化組網(wǎng)、大帶寬保障能力;面向泛在算力接入，基于SDN實現(xiàn)SD-WAN、OSU、SPN等多種異構方式的敏捷接入，提供差異化承載。

  以“算力網(wǎng)絡”為契機，構建基于OXC的新一代全光網(wǎng)

  李晗介紹，中國移動算力網(wǎng)絡的發(fā)展目標是“算力泛在、算網(wǎng)共生、智能編排、一體服務”，其核心理念是以網(wǎng)連算、以網(wǎng)強算和算網(wǎng)一體。算力時代以網(wǎng)為根基，運營商需要發(fā)揮網(wǎng)絡領先優(yōu)勢，實現(xiàn)算網(wǎng)共生。算力網(wǎng)絡在架構、帶寬、業(yè)務、時延等方面提出一系列的新需求，光網(wǎng)絡需轉型升級構建承載算力的基礎網(wǎng)絡底座。

  李晗指出，算力網(wǎng)絡的兩大場景：一個是“東數(shù)西算或東數(shù)西存”場景，對應骨干網(wǎng)變革需求;一個是“算力泛在”場景，要求算力像水電一樣，“一點接入、即取即用”，對應城域網(wǎng)和接入網(wǎng)的要求。

  東數(shù)西算場景最大的需求主要包括大帶寬和低時延，“算力網(wǎng)絡為我們提供了一個很好的契機：構建OXC光交叉為主，基于400G/800G的大容量新型全光網(wǎng)”，李晗說。

  城域網(wǎng)/接入網(wǎng)最主要的需求是泛在、靈活地提供算力服務。中國移動擁有OTN、SPN、PTN、IP/MPLS、PON等不同的專線和專網(wǎng)技術，以及5G、WiFi等無線接入手段。一方面，如果這些手段尚未融通起來，難以解決接入需求;另一方面，算力網(wǎng)絡場景豐富、業(yè)務場景多樣，對靈活性和定制化要求高，傳統(tǒng)的專線和專網(wǎng)技術難以滿足，需要進行SDN智能化改造。

  因此為了實現(xiàn)算網(wǎng)一體，需要構建一體編排、融數(shù)注智的“算網(wǎng)大腦”，協(xié)同調度算網(wǎng)各域資源，實現(xiàn)網(wǎng)、云、數(shù)、智、安、邊、端、鏈(ABCDNETS)多要素融合調度功能?！熬W(wǎng)大腦”負責系統(tǒng)內(nèi)各專業(yè)拉通，通過SDN控制器屏蔽各種不同的接入方式，實現(xiàn)網(wǎng)絡能力快速部署;“算大腦”實現(xiàn)邊緣云、中心云和泛終端類算力的統(tǒng)一管理。

  調制、頻譜、基礎設施全面革新：400G將成為新一代骨干網(wǎng)主流速率

  李晗介紹，中國移動根據(jù)東數(shù)西算、泛在算力接入需求，分別定義了1毫秒、3毫秒、20毫秒的三級時延圈，分別代表了地市算力、區(qū)域算力和骨干算力提供的時延能力。

  其中最大的挑戰(zhàn)是骨干算力20毫秒的時延需求，光在光纖內(nèi)的傳輸速度是5納秒/米，4000公里的傳輸就需要20毫秒，需要優(yōu)化算網(wǎng)中心的選址和光纜路由，盡量讓傳輸距離小于3000公里，那么就有5毫秒留給傳輸設備和數(shù)據(jù)設備處理時延;從網(wǎng)絡架構上，要盡量減少算力業(yè)務在路由器中的逐跳轉發(fā)，中間節(jié)點盡量采用全光交換，需要新一代的OXC網(wǎng)絡具備全光交叉能力、與路由器網(wǎng)絡協(xié)同從而提供全光直達的能力以及視傳輸距離優(yōu)化電中繼次數(shù)的能力，實現(xiàn)真正面向算力網(wǎng)絡優(yōu)化的全光網(wǎng)。

  區(qū)域算力采用骨干算力的傳輸技術，3毫秒時延挑戰(zhàn)相對不高;但地市算力的1毫秒時延挑戰(zhàn)較大，很難滿足時延敏感型業(yè)務的需求。從技術上看，目前SPN和OSU是真正在技術設計中將時延作為重要優(yōu)化目標的傳輸技術。SPN基于64/66B原子碼塊轉發(fā)，具有超低時延能力，同時SPN融合了分組交換和TDM交換，能夠提供軟硬隔離能力，具有超高時間同步精度和低抖動能力。從測試結果來看，SPN能夠做到單跳時延3微妙以內(nèi)，單跳時間同步精度5納秒以內(nèi)，都是業(yè)界最領先的水平。

  正在ITU-T標準化的OSU技術支持小顆粒度業(yè)務高效承載，推進過程中將OSU交織粒度由192字節(jié)改為8字節(jié)或者16字節(jié)成為一種選項，時延性能將大大優(yōu)化。不同接入和傳輸技術具有不同應用場景，面向算力網(wǎng)絡中國移動提出網(wǎng)絡向SD-AN演進，基于SDN實現(xiàn)SD-WAN、OSU、SPN等多種異構方式的敏捷接入，提供差異化承載。

  當前，骨干網(wǎng)都引入了WDM和OTN技術，400G將成為新一代骨干網(wǎng)的主流速率，目前對400G應用最大的爭議是采用16QAM-PCS還是QPSK。16QAM-PCS在G.652光纖上能傳1000多公里，QPSK能傳2000公里，但16QAM頻譜效率更高，系統(tǒng)成本更低。如果運營商在運維方面能夠接受采用拉曼，那么在G.652光纖上16QAM-PCS也能夠傳1500公里，這樣有助于400G長距和短距統(tǒng)一采用一種調制技術。在頻譜范圍方面，面對未來多種調制格式共存的情況，建議在光層一步到位滿足400G QPSK的需求，頻譜范圍明確采用C6T+L6T的方案，保證WSS、放大器等光層元器件的技術規(guī)格統(tǒng)一。

  李晗表示，布局800G是滿足算力網(wǎng)絡未來能力不斷升級的必然舉措。中國移動已經(jīng)和有關產(chǎn)業(yè)合作伙伴進行了大量聯(lián)合研究，基于90GBd的64QAM-PCS單載波800G，采用G.654.E+混合放大，可實現(xiàn)1000公里以上極限傳輸。如果進一步將波特率提升至95GBd，并將混合放大替換為純拉曼放大，可實現(xiàn)超2000公里的極限傳輸。

  李晗同時指出，800G的可用方案波道間隔可能會達到200GHz，假設仍然維持80波，則頻譜來到16THz，需要向新波段，如S波段或U波段擴展，這又會影響到放大器、G.654.E光纖的截止波長、宏彎損耗等一系列性能參數(shù)的研究甚至是重新定義。這需要整個產(chǎn)業(yè)界密切合作，共同攻關。

  總的來說，為了更好的滿足東數(shù)西算要求，可以考慮構建一張以“OXC光交叉為主，基于400G/800G的大容量新型全光網(wǎng)”;在400G方面，如果運營商接受拉曼放大，那么長距和短距都可以采用16QAM-PCS技術，否則骨干網(wǎng)很可能要引入400G QPSK。面向泛在算力接入，推動網(wǎng)絡向SD-AN演進，基于SDN實現(xiàn)SD-WAN、CPE-OTN、CPE-SPN等多種異構方式的敏捷接入。