IFOC 2020｜中国电信科技委主任韦乐平解读全光网的发展趋势

9 月 7-8 日，第 19 届讯石光纤通讯市场暨技术专题研讨会（IFOC 2020）在深圳大中华喜来登圆满举办。9 月 8 日，工信部通信科技委常务副主任、中国电信科技委主任韦乐平在大会主论坛上发表题为《全光网的发展趋势》的演讲，解读全光网 1.0 到全光网 2.0 迈进的战略意义与容量需求的提升。

全光网的概念

全光网指的是仅仅控制层在电域实现，全部传输、接入、交换都在光域实现的端到端光网络。即只有当传输和接入基本实现光纤化，交换层也引入 ROADM 和 OXC 后才能称为严格意义上的全光网。

光网城市和光网省：指传输和接入在光域实现，交换和控制仍在电域实现。泛指 TDM 交换机全部退网，具有较高光纤覆盖率和较高接入速率，实际为全光纤网，可以认为是全光网的初期阶段（1.0）。

向真正的全光网的演进已经开始，将在交换层大规模引入 ROADM/OXC，实现传输、接入和交换的端到端光网络，迈向严格意义的全光网（2.0）。

韦主任提到，尽管我们已经进入了全光网 2.0，但实际上全光网 1.0 还是有很大的市场空间。

FTTH 的发展空间

全球 FTTH 用户约 6.6 亿，家庭渗透率大约仅 40%，发展空间巨大。

中国 FTTH 家庭渗透率高达 85%，依然还有空间。考虑到不少城市区域的重复建设，空间可能更大。

•从 FTTH 延伸至 FTTR 和 FTTD 乃至 FTTT

- 从家门口或信息箱到屋子、桌面乃至各种终端

•从 FTTO 延伸至 FTTCampus 和 FTTFactory 乃至生产线

- 随着运营商的业务范围逐步从 2C 转向 2B,光纤到园区

FTTCampus 和光纤到工厂 FTTFactory 乃至车间和生产线将逐步成为未来重要的光网络 2B 市场。

•从 FTTH/O 承载层向工业互联网应用层延伸

- 着运营商战略向 2B 市场的扩展，作为 FTTH/O 的承载层的 PON 经过适度改造正演变为工业 PON 。

工业 PON 的出现和发展

工业 PON1.0: 满足中小企业一般性承载需求，包括办公网、视频监控等、无时延要求的车间级应用等。—工业 PON2.0: 提供基于切片的多业务差异化承载和安全隔离、数据采集接口、网关工业环境适应性等能力和特性，可望自动适配工业协议等。

工业 PON3.0: 采用新型架构，支持云边协同，提供确定性、安全、智简运维，向大型企业应用拓展。

迈向全光网 2.0 时代的战略意义

•开启了网络从电节点向全光节点，从点到点链路到光层网状动态组网的战略性升级，从根本上突破了网络节点容量的电瓶颈，标志着全光网从 1.0（全光纤网）迈向 2.0（全光自动调度）新时代。

•基于 ROADM/OXC 的光层动态智能调度网的实现是向中国电信网络架构重构目标“简洁、敏捷、开放、集约、安全”演进的关键步骤。

•首张全国性的骨干 ROADM 动态光网络即将全面投入运营，必将推动产业链的兴旺和网络的变革。

•一个全云化和全光化的网络不仅是云网融合的强大基础，也构成了国家新型基础设施的核心 -- 信息基础设施的核心，可望带动更大范围的全面发展。

CTC 全光骨干网 2.0 进展

•覆盖和规模全球最大：覆盖全国，系统总长 22 万公里，470 个 ROADM 节点， 2357 个 OA 节点，网络总容量 590T。

•5039 条 100G，区域 WSON 控制，恢复时间小于 2 分钟

•基于 20 维 WSS 的 CD 主导

•光层直达，时延最小

•目标：分钟级分发、秒级优先恢复、30 毫秒时延。

容量的需求和提升永无止境

•需求侧：—摩尔定律进入并行时代，微处理器从单核到多核发展到数百上千核的 Tera 级计算。

视频成为第一流量:流量接近骨干网 2/3；4K/8K 超高清和 VR/AR 等大视频的崛起加剧对带宽需求。

其他潜在新需求：云计算 / 大数据，自动驾驶……

•供给侧：从 1977 年，全球第一个速率为 45Mbps 的干线光传输系统在美国东北走廊开通商用起，到 2020 年 48 波 400Gbps 系统试商用止，43 年光通信容量提升了约 42 万倍，相当年增速 35%。

韦主任指出，低时延的诉求唯有依靠光来解决。

•节点时延：层次越低，时延越小。L0 层网元时延 ns 级；L1 层时延 us 级；L2/L3 层时延 ms 级。

•CTC 干线网：2025 年 99%地区间时延达标 30ms。

全光节点的容量演进

由 2017 年的 150T（20 维）到 2019 年的 300T（32 维 WSS），预计 2023 年 600T。韦主任指出，现有技术至少能满足 3 年左右的节点容量需求！3 年后，尚不明朗！

降低全光网的恢复时间

•目前恢复时间几分钟，希望降至 10 秒级乃至秒级

•降低网络恢复时间的思路—根据业务价值实施业务分级，确保高价值业务的恢复时间，甚至可以提前下发保护路由链路表。

集中算路+分布控制架构，引入集中算路 PCE，有效避免重路由的波长冲突，减少恢复时间。

引入 SDN，可望最佳地利用全网带宽资源，缩短收敛速度，减低时延。其次，SDN 可根据上报链路情况，获取时延最短业务路径。—引入 ML，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主动重路由。

降低全光网的成本

ROADM 能否进一步向网络边缘扩展的关键是成本，而降低成本的关键是技术创新和规模经济。

•物理层创新：其一，去掉网络边缘不必要功能和不必要温度要求等，放松器件要求、省掉加热器和致冷器等；其二，创新设计新一代光交换器件。

•网络层创新：走向 SDN 控制的、软硬件解耦的“灰盒”乃至“白盒”，接口开放和标准化，数据面互操作，从而推动光网络的开放生态。

•规范统一 F5G：为获取全球蜂窝那样的巨大经济规模好处，减少碎片化私有规范，有必要规范一个具有统一定义、架构、功能、容量和性能的 F5G。

全光网需要 SDN 控制

可望具备跨网、跨技术、跨厂家的全网视野！

•最佳利用全网带宽资源、缩短收敛速度、减低时延、确保路由和性能可预测，降低网络建设和运营成本，增强网络竞争性。•有利实现最佳路由 - 全光网引入 SDN 控制后，鉴于其透明性，通过客户端可以与任何厂家的 ROADM 或老网元互连，任何路由器间的最佳光通道水到渠成。

有利突破跨网、跨技术、跨厂家壁垒。

有利实现跨层融合，ROADM 没有解决层间控制协调机制，SDN 的跨层视野有望解决之。

最后，韦主任提出，全光网也要迈向开放生态。

为了应对日益严峻的行业发展乏力、外部竞争压力增大的局面，降低成本、创建更健康活跃的产业生态成为行业可持续发展的关键。

从无线接入网开始，网络的各个领域都将逐步走向开放，接口标准化、软硬件解耦、硬件白盒化、软件开源化，基于全光的传送网也不会例外。

AT&T 开通全球首个 ROADM 商用化白盒系统：2019 年实现了从亚特兰大到达拉斯，全长 1300 公里，速率为 400Gbps，SDN 控制的的灵活低成本的光连接。该系统基于 OpenROADM 规范的解耦的分布式（DDC）白盒设计。

开放与封装的思考

•ICT 大生态的各自趋势

IT 行业在 1980 年代就开始实现软件、硬件和外设的解耦和开放，形成了今天良好的生态。

CT 行业从 2015 年起开始探索以软硬解耦为起点的虚拟化、云化和开放化进程，总体进展不快。

互联网业以 IP 层引入的网业分离为契机，经历了开放化引入的群雄逐鹿阶段，进入了以谷歌和亚马逊等几家巨头主导的新垄断阶段，在业务和应用层面越做越精越大，越来越多地采用专有架构、技术和私有标准，形成新的各自为政的封闭体系。

•开放和封闭不是决定因素，技术和业务创新是根本

全光网需要人工智能赋能

算法

•能灵活根据不同场景选不同算法，并优化适配。

•不同 AI 算法，可分别用于劣化分析、故障预测、最佳重路由、故障根因分析等不同场景，实现端到端自动化和智能化。

算力

•超强算力才能推动 AI 普及。AI 已从通用 CPU 发展到强大的 GPU，进而发展到专用 AI 芯片,大幅提升了算力。

•AI 计算应分层实现，以便在计算实时性、有效性和建模精度取得平衡。

数据

•首先得有对网络参数正确、及时和全面的感知和采集，建立统一数据湖，作为模型训练数据库，才能利用 AI 进行分析、预测和优化，实现故障智能诊断、预测式主动维护及自动化处理。

•目标数字孪生