“以千兆光网为代表的F5G已进入快车道,结合云和AI,实现光联万物,激发数字经济新动能。”在3月29日中国信息通信研究院举办的“千兆光网助力数字经济新增长”论坛上,工业和信息化部电子科学技术委员会常务副主任韦乐平表示。

 

 

千兆光网近期可谓是炙手可热,2021年两会政府工作报告中提出“加大 5G和千兆光网建设力度,丰富应用场景”。据悉,我国1000M及以上接入速率用户快速增长,已达803万户。

 

之后业界一直希望分析这项政策对光产业带来的影响,包括千兆光网在家庭、在行业等领域,当前发展情况如何?千兆光网如何支撑运营商云网融合发展?

 

韦乐平是通信领域的泰山北斗级人物,多年致力于光网络研究。此次,韦乐平详细介绍了千兆光网现状和发展,包括千兆光网toC和toB、全光网2.0、10G PON/50G PON等,值得我们学习和分析。

 

01、如何看政府报告首提“千兆光网”

“千兆光网”首次被写入政府工作报告,产业界对“全光网”的关注推上一个新的高度。“十四五”规划目标任务指出,要“加快数字化发展,打造数字经济新优势,协同推进数字产业化和产业数字化转型,加快数字社会建设步伐”,要“推广升级千兆光纤网络”。

 

很多人好奇,为何国家这么重视千兆光网?结合韦乐平观点,笔者总结如下。

 

第一,千兆光网是数字经济发展底座。数字经济已是经济增长的主旋律,千行百业的数字化转型成为当下主要课题。世界银行研究表明,宽带普及率每提升10%,平均带动GDP增长1.38%。

 

在我国,根据《中国数字经济发展与就业白皮书2019》,中国1.8亿芯公里光缆网络,支撑了31.3万亿数字经济的发展。这说明,千兆光网的建设,对社会经济的带动作用十分明显。

 

具体看,数字经济的蓬勃发展离不开以 “千兆光网”打造的超强运力和以“云”为基础的超强算力,两者融合产生的化学反应将直接影响到数字经济的强度;智慧城市智能体的打造,需要超高速、高可靠的网络覆盖,为千行百业的创新提供坚实的网络基础,使能城市资源价值最大化。

 

第二,我国千兆光网已取得突出成绩,还将进一步走向融合发展。早在 2013年,我国就开始推动“光进铜退”的计划,大力推动“宽带中国”战略,截止目前全国光纤网络普及率已超过98%,百兆带宽以上用户占比已超九成,基本实现了“光纤入户、百兆进家”。

 

对政府工作报告提到“千兆光网”,韦乐平认为,我们可以理解千兆接入与全光网络两个方面:“从中近期看,广义的千兆光网是由接入和传输共同组成端到端光网,接入侧面临千兆光接入的规模扩展和延伸,传输侧面临向全光网2.0的全面战略性升级和扩展。从长期看,接入和传输逐渐融合的一张端到端通透的大光网。”

 

 

在韦乐平看来,通过接入网与传送网的融合,最终实现端到端的品质保障,让千兆体验进入每个家庭、每个企业、每台机器,进而为国家的数字经济提供新动能。

 

第三,千兆光网受到创新业务需求驱动,符合光网演进趋势。正如韦乐平总结的,在家庭宽带方面,随着4K/8K超高清视频、云游戏、远程教育、远程医疗、智能家居等丰富的应用与日俱增,家庭宽带已经从10Mbps向100Mbps演进,逐步升级至1Gbps。

 

在政企宽带方面,而随着政企数字化转型和云化加速,企事业单位的带宽已经从10/100Mbps向1/10/100Gbps演进。需求侧流量的不断增长,使得供给侧骨干网容量不断增长,已经从Tbps级容量向Pbps级容量演进。

 

为了提升业务和应用的价值,运营商必须能够提供大量的端到端的带宽,为数字经济提供超强运力,打造智慧城市的坚实底座,使能云端算力的最大化。“目前看,城域接入依然是全网带宽的瓶颈。”韦乐平说。

 

 

02、不只有品质家宽,千兆光网延伸到工业互联

目前我国在千兆光网的toC领域,正推进引入线乃至房屋、桌面、终端的光纤化,在toB领域,也开始推进园区、工厂和车间的光纤化。

 

对于我国如何实现千兆网络的快速覆盖普及,韦乐平强调了多个技术和网络创新升级关键,包括进行光节点设备(OLT)的升级。

 

“OLT设备作为统一接入平台,是实现全业务智能承载的关键网元。”韦乐平指出,业界要采用分布式架构,转控分离,保障业务转发;要提供灵活OLT切片/VxLAN功能,提升光接入的全业务承载能力和网络质量;要支持具备分布式计算能力的资源板卡。

 

众所周知,当前在三大运营商的接入网部分,10G PON是主流千兆宽带接入技术,后续需持续升级演进到50G PON。

 

我们看到,一些领先运营商在优化10G PON:一方面在城市及重点乡镇,进行10G PON光线路终端(OLT)设备规模部署,持续开展OLT上联组网优化,另一方面在老旧小区、工业园区等光纤到户薄弱区域,进行光分配网(ODN)的改造升级,促进全光接入网进一步向用户端延伸。

 

当然除了家庭市场,千兆光网还有一个重要的趋势就是在工业互联网的应用。运营商也在大力推进工业PON的发展。

 

韦乐平表示,在传统工厂网络中,通信协议“七国八制”,形成了信息孤岛,应用环境复杂、电磁干扰多、以国外厂家定制产品为主。而工业PON能将传统PON做适配改造后的标准化产品,具有工业应用契合度高、国产化程度高、可靠性高等特点。

 

可以看出,工业PON可以推动各类产业园区千兆全光网发展,实现人、机、物的全面互联,值得业界大力发展。

 

谈及推进未来50G PON发展,韦乐平提出业界保障10G PON网络具备可持续演进升级的能力:

 

一套体制,支持10G PON统一升级到50G PON;

 

二代共存,保障10G PON和50G PON可以在现网ODN共存,并实现平滑升级;

 

五倍带宽,下行带宽提升5倍,上行多速率接入(12.5/25/50Gbps)。

 

 

03、全光网2.0时代全面开启

早在2019年,笔者就听到韦乐平谈运营商骨干网发展的趋势,即从全光网1.0(全光纤网)开始迈向全光网2.0(全光自动调度)新时代演进。如今两年过去了,全光网1.0已经覆盖85%的家庭,而全光网2.0时代全面开启。

 

“省内干线和大型城域网也已经或即将开始规模应用(全光2.0),普通城域和接入网尚需进一步降低成本才有望大规模应用。”韦乐平说。

 

据悉,全光网拥有超大可用频谱(>10THz)、超大容量(~100Tbit/s)、超高速率(1Tbps)、超大容量节点(Pbit/s)、超低时延(5us/km)等特质,决定了全光网是实现云网融合和智慧城市最理想的承载网底座。

 

在全光网2.0实践效果方面,据笔者了解,目前中国电信的全光骨干网覆盖和规模全球最大,拥有470个ROADM节点,网络总容量达到620T。该网络架构扁平,实现了一二级干线融合,业务配置效率大幅提升;基于20/32维OXC的全光交换调度,实现了端到端光层直达,时延最低;启用WSON光层恢复和动态重路由,恢复时间分钟级。

 

 

韦乐平介绍,中国电信建设的我国首张骨干ROADM网(长江中下游),自运营以来大致节约成本30-50%、节约能耗和空间约50%,业务配置效率大幅提升,时延低,光波长可一跳直达。

 

谈及全光网2.0整体发展情况,韦乐平认为,目前CTC骨干传送网从点到点链状DWDM系统,全面升级为动态网状组网的全光网,从而在骨干传送网层面全面迈向光层可全自动调度的全光网2.0时代。

 

当然,全光网发展不能靠等待,还需业界更积极主动解决部署问题。韦乐平也坦言,目前千兆家庭接入用户虽然超过800万户,但离目标还差很远,而50G PON也面临功率预算、色散代价补偿等方面的技术挑战。这些都需要业界合力,继续努力解决。

 

尽管未来存在诸多不确定性,但笔者可以确定地说,千兆光网是我们通信人未来若干年重要的发展方向,需要我们全行业上下游的共同努力,逐步攻克难关:一方面达成千兆宽带、全光网络、云网融合等目标,构筑高品质的通信基础设施,另一方面服务社会民生,使能千行百业的数字化转型,加速数字经济的可持续发展。