中國聯(lián)通唐雄燕：構(gòu)筑400G全光底座，賦能AI時代算力互聯(lián)網(wǎng)

  作為“2024中國光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇”的重要專場論壇，“400G開啟光傳送網(wǎng)新時代”線上研討會順利召開。會上，中國聯(lián)通研究院副院長、首席科學(xué)家唐雄燕發(fā)表題為《AI時代的400G全光算力互聯(lián)網(wǎng)》的主題演講。

  他表示，AI激發(fā)大規(guī)模算力需求，需要構(gòu)建算網(wǎng)協(xié)同的智算互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)算力集合，以網(wǎng)強算。光網(wǎng)絡(luò)是智算互聯(lián)網(wǎng)的堅實底座，將持續(xù)向著寬帶、智能、開放、泛在的方向發(fā)展，C+L波段的400G骨干傳輸已進入規(guī)模商用階段?；?00G傳輸?shù)娜馑懔ヂ?lián)網(wǎng)提供超高安全、超低時延、超高可靠、超大帶寬、超長距離、靈活可調(diào)、綠色節(jié)能的高品質(zhì)連接，助力“東數(shù)西算”，賦能AI高質(zhì)量發(fā)展。

  全光底座是智算互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)能力

  唐雄燕表示，當(dāng)前，以大模型為代表的人工智能技術(shù)快速發(fā)展，對算力基礎(chǔ)設(shè)施提出了更高要求，單點的算力往往難以滿足，需要通過算力互聯(lián)，“只有算、存、運一體協(xié)同的算力基礎(chǔ)設(shè)施，才能發(fā)揮算力最大價值，更好應(yīng)對AI發(fā)展需求。”

  我國AI算力分散，數(shù)據(jù)中心行業(yè)長期處于“東熱西冷”的格局，算力市場地區(qū)供需失衡現(xiàn)狀明顯。2023年12月，國家發(fā)展改革委等部門發(fā)布《關(guān)于深入實施“東數(shù)西算”工程 ，加快構(gòu)建全國一體化算力網(wǎng)的實施意見》，提出構(gòu)建聯(lián)網(wǎng)調(diào)度、普惠易用、綠色安全的全國一體化算力網(wǎng)，助力網(wǎng)絡(luò)強國、數(shù)字中國建設(shè)，打造中國式現(xiàn)代化的數(shù)字基座。

  在這樣的背景下，更需要實現(xiàn)“算網(wǎng)協(xié)同”，構(gòu)建全局范圍內(nèi)感知、分配、調(diào)度算力的網(wǎng)絡(luò)，并在此基礎(chǔ)上匯聚和共享算力、數(shù)據(jù)、應(yīng)用資源。

  他指出，算網(wǎng)協(xié)同的智算互聯(lián)網(wǎng)具備“三高”關(guān)鍵能力，即高性能、高通量、高智能。通過高性能保障“算的快”，高通量使能“算的多”，高智能促進“算的優(yōu)”。具體來說，應(yīng)該具有超大帶寬、超高吞吐量、超低時延及抖動、超高可靠性與安全性、超大規(guī)模組網(wǎng)與擴展性、網(wǎng)絡(luò)智能化部署與運營等特性。

  智算互聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)包括廣域網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，以及實現(xiàn)計算和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同編排的算網(wǎng)大腦?！盁o論是廣域網(wǎng)還是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，未來的發(fā)展光通信都會起到非常關(guān)鍵的作用。對于智算中心網(wǎng)絡(luò)，在大容量電交換基礎(chǔ)上，需逐步引入全光交換，來使能智算中心內(nèi)部大容量的算力卡互聯(lián)和智算服務(wù)器之間連接?！?

  唐雄燕指出，全光底座是智算互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)能力，基于智能超寬的全光連接能力，可實現(xiàn)算力的高效互聯(lián)和調(diào)度。要實現(xiàn)3級時延圈能力，達到城市內(nèi)1毫秒，樞紐內(nèi)城市之間5毫秒，東西部樞紐之間20毫秒的要求；要建設(shè)越來越多的全光錨點，通過泛在的光接入來實現(xiàn)一跳入云、一跳入算。而實現(xiàn)超寬連接，需要依賴超高速率的光傳輸技術(shù)，圍繞東數(shù)西算組網(wǎng)，骨干采用400G ROADM/WSON光電協(xié)同組網(wǎng)，提供高速、高可靠、低時延DC間連接。

  依托這張全光底座，可以支撐長距RDMA高性能傳輸，賦能遠程智算?！耙驗檫h程智算互聯(lián)要具備無損傳輸能力，才能保證計算效率，需要讓RDMA數(shù)據(jù)流直接承載在確定性網(wǎng)絡(luò)上，而光網(wǎng)絡(luò)是確定性網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇。通過在源點和宿點之間構(gòu)筑波長級的一跳直達，避免了網(wǎng)絡(luò)擁塞丟包導(dǎo)致的效率降低。”為此，OTN傳輸設(shè)備需要具備PFC流控響應(yīng)能力，能緩存網(wǎng)絡(luò)上流量并保證不丟包，同時具備逐級向上反壓流量的能力，從而與DCN交換機協(xié)同實現(xiàn)長距離無損。

  中國聯(lián)通構(gòu)建超強運力全光底座，賦能“東數(shù)西算”

  唐雄燕表示，中國聯(lián)通正在建設(shè)超強運力的全光底座，服務(wù)國家“東數(shù)西算”。2022年，發(fā)布了《算力時代的全光底座白皮書》，開始構(gòu)建“東數(shù)西算”8大樞紐及31個省級節(jié)點間超大容量品質(zhì)聯(lián)接，覆蓋20000+全光算力錨點，100000+商務(wù)樓宇，提供高品質(zhì)全光接入。

  超大寬帶方面，以DC為中心，基于400G 構(gòu)建算力互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)任意DC的高速直達；同時基于OXC構(gòu)建MESH化的低時延網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)云池之間的靈活調(diào)度、全光一跳直達，平均降低2-3ms，樞紐間<20ms；超高可靠方面，通過光電協(xié)同保護，可實現(xiàn)多重故障的自動恢復(fù)；還通過智能技術(shù)的引入，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的智能調(diào)度，向高等級自智網(wǎng)絡(luò)邁進。

  他指出，高速光傳輸正朝著400G方向演進，我國2023年開始400G長距傳輸?shù)脑囼灩こ蹋衲暾介_啟規(guī)模商用部署。今年3月中國移動宣布全球首條400G全光省際骨干網(wǎng)正式投入商用，中國聯(lián)通也會很快啟動400G長距離系統(tǒng)的商用部署。

  “400G全光傳送網(wǎng)技術(shù)，在城域、省干等中短距離場景下已有很多應(yīng)用，現(xiàn)在正向超長距方向發(fā)展。”在超長距應(yīng)用中，需要采用高波特率的光電器件，將從90G向130G波特率演進，以實現(xiàn)更高性能的單波400G/800G傳輸。在頻譜方面，從傳統(tǒng)C波段，向C+L波段以及S波段擴展，通過6C+6L，可將光纖可用帶寬擴展到12THz以上。

  此外，為更好支撐400G的光傳輸，需要部署新型光纖。G.654.E光纖已開始在骨干網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模部署，為400G及超400G應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。多年前中國聯(lián)通就聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈率先提出在陸地傳輸系統(tǒng)引入兼具大有效面積和低損耗特性光纖（G.654.E），引導(dǎo)完成G.654.E光纖標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化及試驗示范。目前G.654.E光纖已在全球大規(guī)模應(yīng)用，中國聯(lián)通今年也會加大部署力度，不斷升級完善光纜網(wǎng)。同時，中國聯(lián)通還在研究新型的空分復(fù)用光纖，并在技術(shù)應(yīng)用上也做了積極探索，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界，完成了弱耦合少模光纖、弱耦合七芯光纖的200G、400G傳輸驗證實驗。

  最后，唐雄燕介紹，在400G商用實踐方面，2023年，中國聯(lián)通完成了基于PCS-16QAM和QPSK兩種調(diào)制格式的C+L波段的400G測試，充分驗證系統(tǒng)傳輸性能和功能。2024年將會正式進入400G干線網(wǎng)商用部署階段，構(gòu)建全光算力互聯(lián)網(wǎng)。另外，中國聯(lián)通也在進行800G測試和試驗。2021年至今，開展了多個800G現(xiàn)網(wǎng)試點測試，基于PCS-64QAM調(diào)制是800Gbit/s較為成熟的方案，支持城域短距傳輸以及數(shù)據(jù)中心互聯(lián)等應(yīng)用場景。