近年来,数字经济的新引擎作用愈加凸显。在数字经济时代,新技术、新业态、新场景和新模式不断涌现,新经济形态成为经济发展的新动能。随着新一轮科技革命和产业变革的深入发展,一个以算力为核心生产力的时代即将到来。目前算力已经成为综合国力的一个重要指标,2020年中国与美国算力能力比较如表1所示。

表1  2020年中国与美国算力能力比较

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在2021年中国移动全球合作伙伴大会上,董事长杨杰明确提出中国移动将系统构建以5G、算力网络、智慧中台为重点的新型信息基础设施,形成“连接+算力+能力”新型信息服务体系,助力数字经济蓬勃发展。将实现“算力泛在、算网共生、智能编排、一体服务”,逐步推动算力成为与水电一样,可“一点接入、即取即用”的社会级服务,达成“网络无所不达、算力无所不在、智能无所不及”的愿景。

在算力网络时代,基于全光网的传输网络将成为数字社会的“运力底座”。全光网络作为连接用户、数据、算力的主动脉,与算力的融合共生不断深入。为满足算力网络对于“大带宽、低时延、高可靠、敏捷拆建”的诉求,传输网络作为底层基础网络,必须从新型设备应用及组网结构优化两方面进行创新。

新型设备应用

为有效提升大颗粒业务的交换效率、降低业务时延、满足光层灵活拆建,全光交换2.0是解决算力网络业务承载问题的最佳选择。传统ROADM与OXC(全光交叉连接)内部构造如图1所示。

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图1   传统ROADM与OXC内部构造

传统ROADM

基于传统ROADM设备架构设计的特点,在搭建光交换ROADM系统时完全依靠单板堆叠,导致在业务上下路节点和再生节点均需要大量复杂的手工连纤,耗时长,容易产生错连风险,且调度维度越高系统越复杂,后续运维挑战大。当调度维度逐渐增大时,需要多个ROADM设备共同组网才能满足高维度业务调度需求,占用大量机房空间,同时还需预防高维交叉调度时的波长冲突问题,难以实现E2E动态全光交换。

OXC创新技术

相比传统ROADM技术,OXC通过架构创新,采用类似于电层支、线路分离的方式,将本地光层业务接入侧模块与线路侧模块分离,实现交叉能力从单模块能力演进到整体架构能力,极大简化了扩维难度,使得光交叉能力向更高维度演进,满足未来算力网络流量流向的不确定性。

OXC采用极简架构设计,通过集成式互联构建全光交换资源池,免除板间连纤,实现了单板即插即用,极大地降低了运维难度。基于全光交换技术的OXC光传输网络具备以下几种能力。

业务直达少中转:OXC设备相对于传统的光层平面,可实现业务智能一跳直达,减少复杂电光转化,有效降低传输时延。类似于“高铁”大站直达,无阻塞,超低时延。

立体调度更高效:全光调度式“高速立交”,高效疏导业务流量,极大提升带宽调度有效性,提升数字化通信网能力。

免维操作更快捷:解决传统光网络方向扩容困难、交付周期长的问题,通过数字化技术实现运维自动化和信息智能化,打造数字化光层基础设施。

绿色集约更节能:一个OXC设备可以替代传统光层的8个机柜,节约宝贵机房资源;全光调度,节能减排,功耗节省50%以上;助力打造全球领先的低碳环保数字基础设施,促进达成“碳中和”的远景目标。

OXC板卡使用的WSS进行合分波,均支持FlexGrid(灵活波道间隔可调)技术,也支持向单波400G/800G大速率演进。

在OXC组网方式上,当前CD模式的全光交换应用较为普遍,但CD模式无法解决同一块支路板卡上下话相同波长的问题,由此CDC解决方案应运而生。CDC模式可以使能光层波长调度资源“池化”,作为站点上下话超级备波板,支撑同站点不同方向任意波长上下。让波长接入调度池化,保证所有站点都有任意空闲波长接入能力。使用CDC支路板可保证相同波长业务正常上下话,无需判断同一块光支路单板是否已经有相同波长,实现“盲插”。

显然CDC板卡比CD板卡使用更加灵活,但是前期由于CDC技术仅掌握在少数供应商手中,产品价格较为昂贵。随着国内企业加大研发力度,最近ADWSS器件已实现商用化的研发、生产、制造,相信CDC板卡即将得到广泛应用,以AI和大数据帮助实现网络运维自动化、智能化,逐步实现网络自动驾驶提前预埋硬件能力。

组网结构优化

为缩短业务时延、节省传输投资,以云为中心、以时延圈为边界、以综合业务区为全光锚点的新型全光网络2.0正在兴起。

传统的传输网络主要承载的是CMNET业务南北向流量,但是随着企业上云、政务上云等,东西向流量业务已成为增速最快的业务。打破行政区划,以DC为中心,“网随云动”已成为新的建网趋势,确定性体验已成为算网应用对网络的关键需求。在算力网络中网络时延每增加10μs,算力网络就会损失约15%。在此背景下,云南、广东、江苏、浙江等省份均提出了自己的时延圈来展示自身的网络能力,京津冀作为八大枢纽节点之一,也在协同推进算力网络快速发展。为追求网络的极致时延,以云为中心的放射性网络将成为最理想的网络状态。中国移动用户接入算力端到端网络架构如图2所示。

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图2 用户接入算力端到端网络架构

骨干层

在骨干层面,传统的网络基本是以环形组网方式进行组网,网络结构简单,但是存在业务绕转严重、时延大、波道资源紧、冷热不均等问题。因此传统的组网方式已无法满足未来用户对传输网络的诉求,在此背景下,以算为核心的“五化”建网解决方案应运而生。

全光化——骨干节点采用OXC组网,满足算力网络光层灵活拆建的需求;立体化——对于流量热点区域,通过立体化组网,避免系统的冷热不均;MESH化——根据最新路网丰富光缆路由,减少路由绕转,降低业务时延;一体化——推动省本一体化组网,实现光层一跳直达,减少电层转接投资;智能化——图形化的界面、智能化的规划工具提升运维效率,部署ASON软件提高网络的可靠性。

利用OXC、200G、ASON2.0等技术,打造一张“全光化、立体化、MESH化、一体化、智能化”的网络,实现品质“连算”。

汇聚层

在汇聚层面,随着中国移动“一张光缆网”策略的持续推进、家宽业务的迅猛发展,综区内的光缆、管道、机房已经相对完善。在算力网络时代,企业对于入算专线的品质、服务质量提出了更高的要求。根据市场发展需求,将综合业务区机房作为全光锚点,可以实现全场景的业务接入,维持网络架构长期稳定。随着5G与家宽建设的持续推进,综合业务区内SPN与OLT的覆盖率已基本达到100%。后期主要是根据流量热点分布情况,通过大数据分析,实现综合业务机房OTN设备的精准覆盖,进而实现精准建网。

在“双碳”大背景下,各省(区、市)均在建设政企OTN专网承载党政军、金融高端专线,以替换现有SDH设备。为解决网络结构的问题,应探索在城域内进行一体化组网,实现时延最低、投资最少、管理成本最优。依托政企专网在综合业务区的布局,实现全光锚点的全业务接入,实现品质“连企”。

在算力网络的不同阶段,工作重点也不尽相同。在泛在协同阶段,基于大流量的“强管道”模式,重点建设良好的区域级算力资源动态分配体系,实现算力需求高效、实时、动态的监测和度量。在融合统一阶段,针对不同算力需求,通过“强平台”模式,重点建设一体化算力编排调度平台,进行区域性和全国性的优化调配,实现“以算联网,以网促算”,迈向算网一体。在一体内生阶段,通过打造智能网络的“强网络”模式,重点建设本地特色的算力网络运营模式,构建由算力供应商、网络运营商、算力服务提供中介和算力消费者等多方参与的市场体系,支撑未来国家算力资源分配、全国算力市场的完善及相关业务的创新。

因此,在算力网络建设的第一阶段,应重点加快传输基础网络转型,从新型设备应用与网络结构调整两个方向进行创新,形成云网协同、云边协同、绿色智能的多层次数字基础设施体系,支撑不同维度、不同层次、全面多样的算力化需求,为数字经济发展提供触手可及的澎湃算力。

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