“网络”北邮赵永利教授：算力网络对F5G提出新需求

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在今日由CIOE中国光博会与C114通信网联合推出的大型研讨会系列活动——“2023中国光通信高质量发展论坛”第三期“全光算力网络技术研讨会”上，北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室赵永利教授针对我国F5.5G技术发展面临的机遇与挑战进行了深入分析和观点分享。

他指出，算力是数字经济时代国家竞争力的重要组成部分，高效算力调度需要强大运力支撑。

当前我国千兆固网和5G网络的发展并驾齐驱，由F5G和5G分别组成的两张地面和天空千兆网络，将能够提而算力时代全光底座所需要的确定性运力。

“双千兆”时代即将到来“双5G”提供支撑

2020年5月22日，我国政府工作报告明确重点支持新基建。工信部、国资委明确开展“双G双提”，推动固定宽带和移动宽带双双迈入千兆时代。

赵永利教授谈到，双5G指的是无线5G和固定5G——无线5G意味着在空中有一个网络，可以实现无线连接。固定5G（F5G）意味着在地面上有一个网络，使光纤无处不在。5G和F5G都具有数据速率高、连接密度大和传输延迟低三种典型特征。通过双5G的协同，打造连接和传输一体化，可以促进社会全方位数字化转型。

“通过双千兆网络，我们将能够具备数据进行处理的算力+数据传输网络的运力，打造无处不在的光联接，提供触手可及的算力服务。通过双千兆提供的确定性运力，将算力与运力相结合，将能够全面支撑个人、家庭、行业数字化高品质需求。”他表示。根据我国几大电信运营商的网络建设规划，全面迈入“双千兆”时代已经指日可待。

可以肯定的是，当前，我国千兆固网和5G网络的发展并驾齐驱，用户数量和终端数量庞大。但是，根据第三方调查数据显示，在全球5G发展水平对比中，5G覆盖率方面，韩国领先，美国第四，中国第六。在5G速率方面，除我国外，美国、澳大利亚、瑞士和韩国均达到了千兆水平。同时，在F5G方面，光接入技术已是全球宽带运营商所选择的主流技术，在经济发达地区千兆业务已成主流，万兆业务已逐步出现。

当前F5G发展的关键技术

赵永利教授详细介绍到，F5G的关键技术可以根据逻辑划分为底层平面、管道感知平面、分布式协议平面、自动管理控制平面和业务编排平面几类。

在底层平面，技术创新的驱动力是进一步提高网络容量和传输速度。其中最具代表性的关键技术有200/400/800G高速传输技术、光纤扩频技术和光交叉连接（OXC）技术。高阶调制、提高线路波特率、多子载波的硅光集成模块，可以进一步提高网络带宽，降低每比特光传输的成本和功耗。他表示，在接入网或骨干网中采用多波段共纤传输和C+L波段，可以充分利用现有光纤资源。此外，OXC采用全光背板实现板与板之间的网状互联，可以扩大交叉容量，降低功耗。

“主要是从时间、空间、频率三个维度进行资源挖掘，实现多维资源的集成调度，实现光电与服务的协调适配。”赵永利教授分析道。

在管道感知层平面，基于OSU的端到端传输框架是最重要的关键技术。基于OSU的OTN可以承载从2Mb/s到100Gb/s的多粒度客户端业务访问。2Mbps的承载能力可以为业务提供灵活的多粒度管道，有利于实现业务感知，是高品质算力网络应用的最佳承载技术。OSUflex的框架开销、简化的封装路径以及OSU和ODU之间的混合粒度交换将成为NG-OTN设备技术革命的关键。

在分布式协议平面，其关键技术集中在如何对小颗粒用户业务进行动态快速响应，以应对OSU带来的网络规模不断扩大的复杂控制问题。因此，需要关注两个关键技术：1)根据业务需求的变化，快速动态调整带宽粒度；2)海量连接的高并发业务重构技术，基于OSU的网络单根光纤断开可能影响10万条业务。同时，赵永利教授指出，通过采用大规模网络极简动态管道协议，将能够摆脱传统建立光网络连接速度慢的问题。

在自动管理控制平面，需要充分发挥资源集中控制的优势。光网络是一个模拟网络，基于数字孪生的资源可视化技术能够实现对光纤哑资源潜在带宽资源的可视和管理，能够实时反映网络资源的状态以及业务的运行状态，从而有效支撑资源可视以及健康保障。此外，人工智能技术已被证明可以很好地应用于网络故障管理。针对业务的确定性保护，可以考虑采用知识图谱等技术，进一步提高故障定位的准确性和速度。为了充分发挥NFV的优势和为业务提供计算、存储和传输资源的协同控制，探索面向资源融合的网络资源协同控制方案能够实现云网资源的高度协同。

在业务编排平面，意图驱动的网络切片端到端自动编排和网络服务的全生命周期管理与部署将成为重要的关键技术。

F5.5G技术发展的机遇与挑战

“算力网络对F5G提出新需求，推动F5G持续演进。”赵永利教授在演讲中表示，基于F5G技术的全光底座已成为新一代数字基础设施的重要组成部分。算力网络的持续发展，提出了极致体验、云网融合、数字行业和自智网络等新需求，从而推动F5G持续演进。

他强调，为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、智能敏捷等方面实现增强。在F5G原有的超大带宽、全光连接、确定体验三个维度的基础上，增加绿色全光网、实时可靠连接、光纤传感和可视三个维度，由此定义了F5.5G，并推动固网持续演进。

“F5.5G将开启全光互联新时代。F5.5G能够提供云光一体化服务，打造全光算力网络坚实底座。通过全光一跳入云，实现智慧家庭沉浸XR和全屋智能；办公类园区海量终端和泛在多元；制造类园区弹性智能和精密制造；大行业的数智生产和实时调度；F5.5G全光网泛在超宽、绿色极简、敏捷高效和极致体验；光缆网的通感一体、智能防护。”

在赵永利教授看来，面向未来的F5.5G技术发展，我国需要主动抢占F5.5G全球标准话语权。他分析到，2019年前的F1G-F4G由西方定义标准，中国被动跟随。2019年中国率先提出F5G，欧洲ETSI共同推进，迅速成为全球共识。2022年中国主动定义F5.5G，持续引领标准。未来，产业力量需要通过发挥国内光产业优势，定义新代际，抢占产业发展的主导权、话语权。

他指出，眼下双千兆的发展机遇包括如下三个方面：1)提高用户实际体验，推进Wi-Fi网络升级，提升用户实际网络体验；2)关注网络个人信息安全，双千兆网路需要重视网络净化、隐私保护；3)迎接6G/F6G时代，构建天地一体化“人、机、物、灵”网络，双千兆能力需进一步升级。

“算力是数字经济时代国家竞争力的重要组成部分，高效算力调度需要强大运力支撑。双千兆并不是技术发展的终点。”赵永利教授在演讲的最后表示。

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