基于全光网打造算力网络“运力底座”

基于全光网打造算力网络“运力底座” _云资讯_中国IDC圈

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

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。

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。

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。