过去几十年来,从PDH到OTN、从PSTN到FTTH,固网技术不断演进,与移动网络并驾齐驱,共同推动了信息社会高速发展。

 

但与移动网络有着从1G到5G的清晰代际定义和逐步统一的标准体系不同,一直以来,固网产业内ITU-T、IEEE、BBF、TMF等多个标准组织并立,相互间缺乏协同,没有整体代际定义,导致传送、接入、家庭网络等各个网络部分以及产业链上下游缺乏统一步伐,未能充分发挥出规模效应。

 

直到两年前,这个问题终于得到解决。2020年,ETSI(欧洲电信标准协会)正式发布F5G,不仅面向未来业务需求定义了三大场景,且关键技术涵盖端到端网络,从此固网产业解决了碎片化和代际不清晰的问题,为行业协同发展点亮了灯塔。

 

那到今天,F5G发展得怎样了?未来又将如何演进?2022年4月27日,在华为分析师大会期间由Informa Tech举办的“F5G持续演进,共促固网产业繁荣”峰会上,产业界汇聚一堂,就这些问题给出了详细解答。

 

 

F5G发展进入快车道,全光底座应持续演进

 

首先来看一组数据。据华为统计,截止2021年底,全球千兆宽带用户数已突破6千万,相当于2020年之前发展总和的4倍,Wi-Fi 6家宽终端发货量连续两年增长超过150%,全球FTTR(光纤到房间)部署已超过50万套;同时,FTTO(光纤到办公室)/FTTM(光纤到机器)已渗透至超过2万家企业,光网快速进入教育、医疗、能源、交通等行业领域,满足了大量工业场景和办公场景需求。

 

这表明,自F5G发布以来,产业界迅速形成合力,推动了光产业发展进入快车道,实现了光纤从家庭到房间、从园区到桌面、从工厂到机器的规模延伸。

 

伴随着F5G规模发展,沿着电信业一贯遵循的“先有路,后有车”、 “发展一代,预研一代”的发展路径,面向未来To C和To B领域永无止境的业务需求,持续推动F5G技术演进自然成为了产业当下考虑的重点。事实上,在本次峰会上我们看到,面对以算力和运力为新引擎的数字经济时代加速到来,标准组织、设备商、运营商等产业各界都在积极思考和布局光网持续演进。

 

比如,为构筑云网融合最坚实的网络底座,中国电信在F5G时代已提出全光网2.0,旨在构建一张泛在全覆盖的扁平化绿色全光网。面向未来XR业务发展乃至元宇宙到来,以及智慧城市、智能制造等数智化项目加速建设,中国电信研究院院长张成良表示,全面贯彻云网融合战略和全光网2.0策略,中国电信愿携手行业伙伴,共同推进F5G持续演进,打造云网融合最坚实的网络底座。

 

中国移动已将算力网络作为重要发展战略,提出了“网随算动、一体共生、算力泛在”的发展目标。算力网络在架构、带宽、时延等方面对光传送网提出了新的需求,为支撑算力网络演进,中国移动研究院基础网络技术研究所副所长张德朝表示,需以光筑底,以算为核,构建新一代的扁平化、大带宽、低时延光传送网,并具体提出建设包含长距离大容量400G/800G、OSU等技术的基于OXC的新型光电联动全光网底座。

 

目前,中国联通基于F5G全光底座已在联算、联企、联家三大领域打造了差异化品质连接,在F5G全光传送方面落地部署了全光云网、OSU应用等多个技术创新,在全光接入方面已将FTTR全光Wi-Fi规模延伸至家庭和企业组网。面向未来从政企精品网向全光算力网演进,中国联通研究院网络技术研究中心总监王光全表示,构筑算力时代的全光底座需在绿色超宽、安全可靠、泛在灵活、智能敏捷、光算协同五大方面实现增强。

 

从F5G迈向F5.5G,网络能力再提10倍

 

基于以上背景,在本次峰会上,ETSI、中国信通院、中国电信、中国移动、中国联通、Globe Telecom、MTN及华为联合发起F5G产业演进发展倡议,呼吁产业界共同推进F5G演进方向及标准定义,共同促进固网产业繁荣发展。作为全球固定网络产业的关键一员,也是ETSI的重要成员,华为还提出了F5.5G愿景和创新发展方向。

 

 

那F5.5G与F5G有什么不同?

 

2020年2月, ETSI正式发布F5G,定义了eFBB(增强超宽带)、FFC(全光联接)、和GRE(可保障品质体验)三大场景。eFFB以10G PON、Wi-Fi 6、200G/400G等技术为代表,将宽带能力提升10倍,为用户提供千兆接入能力;FFC以政企OTN、工业PON、FTTR、FTTO、FTTM等技术为代表,将光纤延伸至家庭房间、企业桌面、工厂车间的机器等,实现将连接数量提升100倍;GRE指通过引入智能管控实现低时延和高可靠性,以稳定保障家庭和企业业务体验。

 

在此基础上,F5.5G既增强了原来F5G的eFBB、FFC、GRE三大场景,又扩展了RRL(实时韧性联接)、OSV(光感知与可视化)、GAO(绿色敏捷全光网)三大新场景,将原来的“三角形”变成了“六边形”。

 

在增强方面,eFBB将利用Wi-Fi 7、50G PON、800G等下一代技术,将用户带宽体验从1Gbps提升到10Gbps everywhere;FFC将通过低功耗Wi-Fi技术覆盖插座、窗帘、温度计等更多场景,并通过光终端小型化和模组化内嵌到行业设备,从而将业务和覆盖场景进一步扩展,使城市的每平方公里连接数从目前的10万提升到100万以上;GRE将通过对用户流量和Wi-Fi覆盖进行算法优化、利用运力地图技术把专线服务从分钟级的按资源开通提升到秒级自动化算路调度等方案,将网络自动驾驶从L3升级到L4,进而实现家宽和专线体验全面自动化。

 

在扩展方面,RRL可面向工业场景提供微秒级时延、6个9可用性的网络能力;OSV可通过光感知与可视化构建光纤通信感知融合和数字化运营能力;GAO通过“就光不就电”的技术升级,将站点能效提升10倍,进一步推进网络绿色低碳化。

 

四大变化,为行业创造新价值

 

从网络能力看,F5.5G通过50G PON、Wi-Fi 7、800G、ADN L4、确定性低时延、光纤传感、绿色低碳等关键技术,比F5G的网络联接能力提升了10倍以上,且具备微秒级超低时延等网络能力提升。那从业务的角度看,这些能力提升将带来哪些新价值?

 

在会上,华为常务董事、ICT基础设施业务管理委员会主任汪涛展望,F5.5G能为行业带来从千兆无处不在到万兆无处不在、从电信级到工业级、从光通信到光感知以及10倍能效提升这四大变化,将在提升用户宽带体验、加速行业数智化升级、开拓新应用场景、降低网络能耗等方面为运营商和客户带来新价值。

 

首先,未来随着XR应用逐步走进生活娱乐和工业领域,虚拟世界和现实世界加速融合,对宽带需求将越来越高,比如,XR游戏和生产控制XR应用的带宽需求为1Gbps至10Gpbs,AR医疗辅助带宽需求达10Gbps,未来用于工业设计的全息投影带宽需求更是最高达1Tbps。显然,当前F5G千兆覆盖是无法满足未来需求的。

 

而F5.5G通过Wi-Fi 7、50G PON、800G等端到端新技术,可实现万兆体验速率无处不在,能满足未来人们生活娱乐和行业数智化转型需求。

 

其次,当前电信级的网络可靠性达4个9,保护切换时间约50ms。随着F5G向行业数字化转型场景深入渗透,这样的网络能力无法满足一些工业场景需求。

 

比如,在新能源数字电网中,电网调度自动化SCADA系统的调度频次需提升10倍才能保障供电平稳,这要求网络可靠性需达到6个9,也就是意味着每年中断时间不能长于30秒。再比如,在精密制造智慧工厂,一些生产IT网络需要毫秒级确定性时延,生产OT网络要求更高,需微秒级确定性时延。

 

面对这些情况,F5.5G可以通过无损多路径方案,结合同步、缓存、多系统ASON等能力,满足6个9高可靠传输要求;可利用高密时隙技术改变PON网络的传统复用模式,通过将时隙间隔缩小到4微秒的方式,将传输时延缩短至几微秒,使端到端抖动小于20ns。

 

 

再者,研究实践发现,光纤不仅可用于通信,还可以利用其瑞利散射、布里渊散射、拉曼散射等效应作为环境监测的手段,比如检测震动、应力、温度等。华为在油气管道巡检应用中的实践结果显示,通过部署光纤传感监测单元实时感知管道周围环境震动变化,并结合算法对人工挖掘、塌方等异常情况进行定位,可实现米级定位精度和99%的事件识别准确率。

 

面向未来,光感知技术有望广泛应用于火灾、地震预警、气体、水质检测等场景,帮助一些行业实现无人值守、自动巡检、自动预警等能力。

 

最后,随着电层交叉EXC向全光交叉OXC、铜线接入向全光接入持续演进,F5.5G的网络能效有望实现10倍提升。比如,当前一个光电融合的大型枢纽的传输节点的功耗为337W/Tbps左右,若对全光OXC技术进行优化,并结合FlexRate灵活速率、FlexGrid灵活方向、FlexOSU灵活颗粒、FlexADN灵活管理等技术进行灵活智能调度,可将传输节点功耗降至32W/Tbps左右。

 

过去几十年来,随着光通信技术不断创新,网络不断发展,如今光网已成为现代信息社会不可或缺的关键基础设施。面向未来,全光网作为基石将继续支撑智能社会发展。在本次峰会上,产业界积极拥抱新需求,适时提出从F5G向F5.5G持续演进,相信将加快推动光网产业繁荣发展,再铸产业新辉煌。