干线光通信的未来走向：趋势深度解读

一年一度的中国光网络研讨会并未如期而至，而是因为众所周知的特殊原因推迟到本周才得以举行。但迟到总比不来好！每年的会议业界都期待从韦乐平口中获得光通信产业最新的发展现状、面临的问题以及未来发展趋势。

特殊的2020年，中国光网络研讨会也迎来了第20届，光通信产业链上的各路精英在如此特殊的时期再次齐聚北京，共话光通信产业未来。在今天举行的“2020中国光网络研讨会”上，以“干线光通信的发展趋势与思考”为主题，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、中国光网络研讨会大会主席韦乐平与我们分享了如下观点：

“容量危机”终将出现

在韦乐平看来，全光网最大的驱动力便是容量，容量的需求和提升是永无止境的。

十年前，有人预计2020年将超越单纤容量香农极限，现有技术难以应对，可能出现容量危机，但十年后这个预测并没有成真。韦乐平认为“容量危机”没有出现主要有三方面原因：

一是需求侧放缓。全球互联网流量的增速从原来预期的40%降至24%，缓解了网络扩容压力。

二是供给侧进步。DWDM方向——首先从目前的C波段80波可以以很小的成本代价扩展至C波段96波，取得20%的扩容增益；同时进一步扩展至超宽带C波段120波，乃至C+L波段的192波并没有不可逾越的技术障碍，但需要生态系统的支持，包括激光器、新掺杂光纤放大器；后两步的技术改进尚需要有经济可行性的支撑、符合每比特成本明显降低的规律才能推广；TDM方向——从PDH制式起，TDM方向始终在按照速率提高4倍，成本仅提高2.5倍的规律发展，即每次速率升级4倍应使单比特传输成本下降约35%；采用新型oDSP后能将单波400Gbps传输距离从600公里扩展至1000公里以上，符合干线应用要求。

三是我国干线的近中期扩容策略抉择。为规避干线网的频繁升级扩容，干线系统原则上应继续遵循4倍的容量台阶为主体的扩容节奏，即从目前的N*100Gbps直接升级至N*400Gbps系统；在局部拥塞路段，可先行升级至N*200Gbps系统。

中国电信传送网最大链路容量趋势来看：2008-2018年实际传送网最大链路容量年均增长42%；2018年-2023年的增长率仍然可能达到18%；2019年最大容量突破100Tb/s，2023年最大容量突破200Tb/s。

而从中国电信传送网最大节点容量趋势来看，2008-2018年实际传送网最大节点容量年均增长40%；2018-2023年的增长率仍然可能达到20%，但增速减半；2019年最大容量突破300Tb/s；2023年最大容量突破600Tb/s。全光节点的容量演进来看，2017年20维WSS，2019年32维WSS，2023年有可能做出64维WSS。

韦乐平认为“容量危机”终将出现：首先，从扩容路径的全视图来看，光通信扩容的基本维度资源包括幅度、相位、频率/波长、偏振、时间、空域六个维度，前面所说的WDM维度的扩展和TDM维度的技术选择进展终究潜力有限，难以应对长期容量压力；其次，目前唯一未被充分开发利用的只剩下空域资源，即靠增加空间并行传输信道数来扩容；同时，中长期来看，使用更多光纤、特别是路由光纤紧缺区域；此外，长期来看，开发多芯少模光纤乃至角动量复用技术，但仍在早期研究阶段，其经济性也不清楚，还有应用层面的容量节制和编码进步依然是必须的。

五个维度建好全光网

既然“容量危机”终将出现，那么全光网就成为必由之路。不过，全光网面临哪些挑战？又该如何应对？韦乐平提出以下几点：

第一，需要降低全光网的恢复时间。目前全光网恢复时间几分钟，希望降至10秒级乃至秒级。降低网络恢复时间的思路大致分为四种：一是要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；二是集中算路+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；三是引入SDN，可望最佳地利用全网带宽资源，缩短收敛速度，减低时延，SDN还可根据上报链路情况，获取时延最短业务路径；四是引入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。

第二，需要降低全光网的成本。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。物理层创新方面，一是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、省掉加热器和制冷器等，二是创新设计新一代光交换器件；网络层创新方面，走向SDN控制的、软硬解耦的“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方面，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。

第三，全光网还需要实现可编程，要求分钟级完成速率、调制格式和波长间隔的设置。

第四，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、创新更健康活跃的产业生态，成为行业可持续发展的关键。虽然目前对于开放无线接入网业界还存在一定争议，但在韦乐平看来：“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，全光网也要迈向开放生态。”例如，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。

第五，全光网需要人工智能赋能，从算法、算力和数据三方面推动全光网发展。

中国电信全光骨干网2.0覆盖和规模全球最大

全光网建设方面，中国电信一直走得比较快。

谈及中国电信全光骨干网2.0的进展，韦乐平介绍说：中国电信全光骨干网2.0覆盖和规模全球最大：五大区域，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。

韦乐平还展望了未来中国电信全光骨干网2.0的目标：分钟级分发、秒级优先恢复、30毫秒时延，拓扑自动发现和选路。C114通信网 李明