北郵顧仁濤教授：IP+光深度融合將成重要趨勢 有望形成顛覆性解決方案

4月6日消息（岳明）在今日由CIOE中國光博會與C114通信網(wǎng)聯(lián)合推出的大型研討會系列活動——“2023中國光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇”第三期“智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研討會”上，北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師顧仁濤就IP與光網(wǎng)絡(luò)的融合新趨勢進(jìn)行了深入探討與分析。

他指出，IP與光的深度融合將成為一個(gè)重要的趨勢。在物理器件增強(qiáng)、軟件定義技術(shù)和人工智能技術(shù)（AI）賦能之下，實(shí)現(xiàn)智能、靈活、可編程“IP+光”融合型網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為一種可能。

算網(wǎng)融合推動IP+光需求

顧仁濤談到，信息通信網(wǎng)當(dāng)前的發(fā)展趨勢可概括為六個(gè)字：高速、高質(zhì)、綠色。

具體來看，以6G為代表的新一代信息通信技術(shù)要求更大的帶寬，峰值速率達(dá)到Tbps，通信網(wǎng)要求更高的QoE；同時(shí)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)要求推動數(shù)字技術(shù)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，垂直行業(yè)的應(yīng)用展要求更高品質(zhì)的傳輸，通信網(wǎng)需要嚴(yán)格的QoS；并且，未來網(wǎng)絡(luò)對能耗帶來巨大的挑戰(zhàn)，超大規(guī)模的通信網(wǎng)絡(luò)已成為世界能源消耗的不可忽視的一部分，綠色節(jié)能通信顯得尤為迫切。

同時(shí)，近年來，信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展出現(xiàn)了計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)相融合的發(fā)展趨勢。算網(wǎng)融合在國家發(fā)展的戰(zhàn)略地位變得越來越重要。他表示，算網(wǎng)融合也為網(wǎng)絡(luò)帶來了更多挑戰(zhàn)，包括大容量——數(shù)據(jù)/算力的流動；低延遲——通信時(shí)延不可忽略；高協(xié)同——多維資源實(shí)時(shí)協(xié)同。

“在這樣的挑戰(zhàn)之下，網(wǎng)絡(luò)將回歸通信本質(zhì)，那就是轉(zhuǎn)發(fā)與交換。而轉(zhuǎn)發(fā)與交換和結(jié)果緊密相關(guān)，與‘誰來完成’無關(guān)。這將推動‘光’與‘IP’的緊密結(jié)合。”顧仁濤在演講中說到。

IP+光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程

他坦言道，從歷史來看，IP和光的融合并不算非常順利。一個(gè)可能的原因在于，在過去，光傳輸是相對固定的、不太靈活的，而IP轉(zhuǎn)發(fā)交換非常靈活；這使得二者的融合存在一定障礙。所以，過去的IP+光大多采用“管道式”，即IP over WDM/OTN的模式。隨著光網(wǎng)絡(luò)自身的不斷演進(jìn)，從點(diǎn)到點(diǎn)的通信到端到端的光組網(wǎng)再到可編程的光組網(wǎng)，其組網(wǎng)能力和靈活調(diào)控能力也在不斷增強(qiáng)，在能力上與IP技術(shù)的差距越來越小。這使得IP和光之間進(jìn)行深度融合成為可能，也就是可能從“管道式”演進(jìn)為“融合式”。

顧仁濤指出，路由光網(wǎng)絡(luò)、開放光網(wǎng)絡(luò)等新興技術(shù)和應(yīng)用方案的出現(xiàn)，都促成和推動了IP與光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步融合的開放式“IP+光” 網(wǎng)絡(luò)。他同時(shí)還強(qiáng)調(diào)，由于流量非對稱和業(yè)務(wù)動態(tài)連接等問題，讓光層具備匯聚交換能力依然不可或缺，“IP+光”協(xié)同融合仍然需要。

據(jù)其分析，物理器件推動靈活性的提升，軟件定義技術(shù)推動可編程性的提升，AI技術(shù)推動智能化的提升，這三類技術(shù)的進(jìn)步使得構(gòu)建智能、靈活、可編程“IP+光”網(wǎng)絡(luò)成為可能。

IP+光網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)

而為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，行業(yè)已經(jīng)有很多相關(guān)研究和成果能夠提供支撐。

在IP+光網(wǎng)絡(luò)靈活傳輸技術(shù)方面，相干光通信技術(shù)支持遠(yuǎn)傳輸距離、大傳輸容量，進(jìn)一步擴(kuò)展傳輸容量，新型非對稱CDC-ROADM架構(gòu)可以有效承載雙向非對稱流量需求，同時(shí)，可編程拉曼放大技術(shù)有助于解決多波段光通信系統(tǒng)中的光信號放大問題。具體來看，相干光通信打破長距離大帶寬光纖通信的技術(shù)瓶頸，是擴(kuò)展IP網(wǎng)絡(luò)傳輸800GE業(yè)務(wù)的重要選擇?？刹灏?00GE數(shù)字相干光器件(DCOs)允許在DWDM波長上直接連接路由器，并可以補(bǔ)充光網(wǎng)絡(luò)中的傳統(tǒng)DWDM轉(zhuǎn)發(fā)器，以滿足各種容量并達(dá)到目標(biāo)。CDCa架構(gòu)根據(jù)實(shí)際的非對稱流量需求，靈活調(diào)整每個(gè)節(jié)點(diǎn)度的進(jìn)、出光纖數(shù)量，以及每個(gè)添加/刪除模塊的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)數(shù)量，降低硬件成本。此外，多波段傳輸(MBT)技術(shù)可能成為流量持續(xù)增長的未來光通信系統(tǒng)的關(guān)鍵解決方案。可編程拉曼放大器除了擁有超寬增益輪廓，還能夠以可控的方式提供任意增益輪廓，這一點(diǎn)對于寬譜域多波長的光資源調(diào)度尤為重要。

在IP+光網(wǎng)絡(luò)可編程協(xié)調(diào)控制技術(shù)方面，將軟件定義技術(shù)、編排技術(shù)與多層網(wǎng)絡(luò)體系相結(jié)合，可以簡化網(wǎng)絡(luò)控制和管理過程。他以自動化增加光旁路為例進(jìn)行了介紹：在SDN環(huán)境下增加光旁路的自動化創(chuàng)建，可以實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò)資源的協(xié)調(diào)管控，提升多層網(wǎng)絡(luò)資源利用率，降低網(wǎng)絡(luò)阻塞率。

此外，顧仁濤還詳細(xì)介紹了包括IP+光網(wǎng)絡(luò)智能化感知、智能化分析和智能化決策等技術(shù)。以IP+光網(wǎng)絡(luò)智能化決策技術(shù)——節(jié)點(diǎn)恢復(fù)為例，運(yùn)用靈活可變的光層連接，能夠解決核心IP節(jié)點(diǎn)失效引發(fā)的故障問題，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)故障下的IP網(wǎng)絡(luò)能力秒級恢復(fù)。這充分發(fā)揮IP+光網(wǎng)絡(luò)中IP層與光層協(xié)同能力，完成了靈活光層向IP網(wǎng)絡(luò)的賦能。

未來的挑戰(zhàn)與開放問題

“無論是靈活傳輸技術(shù)、可編程協(xié)調(diào)控制技術(shù)還是智能化技術(shù)，都將使IP+光網(wǎng)絡(luò)具有智能、靈活、可編程三大特點(diǎn)。在未來的通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程當(dāng)中，二者融合可能會形成一些新的優(yōu)勢，甚至一些顛覆性的解決方案。但是總體來講，我們認(rèn)為還有一些挑戰(zhàn)和開放問題。”

顧仁濤談到，這些挑戰(zhàn)可以歸納為更大規(guī)模（大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)）、更大帶寬（多波段寬譜域）和更加復(fù)雜（混合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)+開放網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)）。

而在開放問題方面，首先是需要進(jìn)一步探討新型的融合控制架構(gòu)，因?yàn)镮P的功能和光的功能存在一定的重疊但又各有特色，如何因地制宜在不同場景下選擇不同的結(jié)構(gòu)還需要進(jìn)一步分析探索；大容量靈活可調(diào)的光網(wǎng)絡(luò)還需要新型光器件及成熟產(chǎn)業(yè)鏈的支撐；再者，“IP+光”網(wǎng)絡(luò)的資源優(yōu)化狀態(tài)空間變得極其巨大，這也會使IP+光在實(shí)時(shí)協(xié)同方面面臨更大挑戰(zhàn)。

他在最后總結(jié)說，IP與光的深度融合將成為一個(gè)重要趨勢，特別是在光的靈活性、組網(wǎng)能力越來越強(qiáng)的情況下，光與IP的互補(bǔ)性和協(xié)同性需求變得更為強(qiáng)烈。在物理器件增強(qiáng)、軟件定義技術(shù)和AI的賦能之下，構(gòu)建智能靈活可編程“IP+光”網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為一種可能，并將為下一代的信息通信網(wǎng)絡(luò)做出更大貢獻(xiàn)。

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