北郵張杰：5G+F5G“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨四大核心挑戰(zhàn)

5月14日消息（岳明）在昨日于北京舉行的“2021年中國光通信質(zhì)量發(fā)展論壇”上，北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院執(zhí)行院長、信息光子學(xué)與光通信國家重點實驗室副主任張杰表示，5G+F5G的“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)，將成為啟動數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的新引擎。他亦指出，未來“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨著包括核心芯片、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)在內(nèi)的四項核心挑戰(zhàn)。

“5G和F5G的融合實際上代表著連接能力和傳輸能力的一體化，通過5G實現(xiàn)泛在連接，通過千兆光網(wǎng)提供大容量的管道，這樣的最佳匹配對于未來的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型形成了一個非常好的底座支撐。”張杰談到，在面向F5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)中，資源編排和連接管理是需要解決的兩大問題。

首先從資源編排角度來看，未來的網(wǎng)絡(luò)資源，尤其是全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，將把技術(shù)、傳輸和存儲資源真正打通起來，實現(xiàn)云網(wǎng)融合，資源的融合和聚合趨勢非常明顯。在這個過程中，怎樣進行良好的資源編排，實現(xiàn)各類資源的異構(gòu)流動，就變成了很重要的話題。

其次是連接管理問題。光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展出現(xiàn)了兩個重要趨勢：一個是向上，帶寬越來越高，速率越來越大；同時，向下在提供業(yè)務(wù)顆粒度上，也從原來粗放的大管道的顆粒的提供，發(fā)展到現(xiàn)在面向業(yè)務(wù)的細粒度的提供。在這個過程中，面臨的是連接數(shù)量、連接規(guī)模的海量增長，所以這個過程中，大批量的光連接的快速建立、實現(xiàn)確定性的保護以及并發(fā)的恢復(fù)等問題就帶來了未來連接管理的挑戰(zhàn)。

面向F5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)：資源編排+連接管理

張杰表示，從資源編排角度來看，主要強調(diào)的是對異構(gòu)化資源能力的一個編排。“在面向F5G網(wǎng)絡(luò)的資源編排中，我們所研究的關(guān)鍵技術(shù)包括全網(wǎng)業(yè)務(wù)統(tǒng)一管理的編排技術(shù)、端到端虛擬化安全切片技術(shù)和業(yè)務(wù)統(tǒng)籌調(diào)度路徑優(yōu)化技術(shù)，以及計算、存儲、傳輸資源的協(xié)同控制。”

他談到，其團隊設(shè)立了專業(yè)的原子能力服務(wù)庫和集成AI引擎的控制架構(gòu)，以及面向AI應(yīng)用的開放接口，從服務(wù)、架構(gòu)和接口三個方面，建立了網(wǎng)絡(luò)編排的控制功能。同時還提出一個面向異構(gòu)資源的網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)，其中編排器和控制器集成AI引擎，協(xié)同控制跨域、跨層、云網(wǎng)資源，可完成資源調(diào)度和虛擬網(wǎng)絡(luò)切片設(shè)計，實現(xiàn)多種云網(wǎng)應(yīng)用。

張杰分析道，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展從傳統(tǒng)的OTN發(fā)展到多業(yè)務(wù)的OTN，以及未來面向F5G網(wǎng)絡(luò)新型的OTN系統(tǒng)，不僅是容量的發(fā)展，還存在帶寬的管道、顆粒向下覆蓋與延伸，支持未來確定性的、而且是面向一些工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景的低速帶寬的調(diào)度，由此就會產(chǎn)生大量小顆粒度的業(yè)務(wù)。這些是在以前光網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中沒有遇到的。

以前的光網(wǎng)絡(luò)是作為基礎(chǔ)管道，提供大容量的連接能力。但是從未來角度講，這樣的連接能力和連接水平將會向更大規(guī)模發(fā)展。由于基于OSU的OTN能夠承載低到2Mb/s高到100Gb/s的多顆粒度業(yè)務(wù)接入，因此憑借其在海量連接條件下的管道連接能力和分配能力，將成為一個很重要的業(yè)務(wù)需求。在OSU海量連接動態(tài)建立方面，擴展現(xiàn)有連接管理機制的處理能力面臨新的問題與挑戰(zhàn)。

“在此基礎(chǔ)上，我們還研究了F5G網(wǎng)絡(luò)中斷連接的快速恢復(fù)問題。業(yè)務(wù)數(shù)量的增加，不僅使連接的規(guī)模擴展，同時也對網(wǎng)絡(luò)的可靠性和生存性帶來了更大的挑戰(zhàn)。我們進行了包括同宿業(yè)務(wù)捆綁的方式提高生存性效率以及基于Segment Routing的跨域端到端業(yè)務(wù)建立的研究嘗試。”他向與會觀眾介紹到。

“雙千兆”寬帶時代面臨的四項核心挑戰(zhàn)

談及未來邁入“雙千兆”寬帶時代所面臨的挑戰(zhàn)時，張杰指出，未來我們還面臨著包括核心芯片，操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)在內(nèi)的一系列問題。

第一個核心挑戰(zhàn)是需要提升核心材料、器件和芯片競爭力。他談到，從芯片層面上看，我國在芯片設(shè)計方面發(fā)展?fàn)顩r良好，細分領(lǐng)域達到國際先進水平，但是在先進制造設(shè)備、電子設(shè)計自動化工具等領(lǐng)域與國際先進水平還有較大差距。 “怎樣提升核心材料、器件、芯片、模塊的競爭力，這是一個需要突破的點。”

第二個核心挑戰(zhàn)是需要深耕操作系統(tǒng)，支撐行業(yè)應(yīng)用。“在面向F5G時代時，對操作系統(tǒng)能夠從網(wǎng)絡(luò)、終端、用戶以及開發(fā)者不同的角度形成全方位的一個點，打造適應(yīng)這個時代的新型操作系統(tǒng)，實現(xiàn)通信、網(wǎng)絡(luò)計算、傳輸這些資源的統(tǒng)一融合，這些對我們帶來了新的挑戰(zhàn)。”

第三個核心挑戰(zhàn)是需要平滑演進創(chuàng)新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。他表示，在大帶寬背景下，如何實現(xiàn)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)形態(tài)平滑演進到未來架構(gòu)，解決局端和終端設(shè)備解耦，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化控制和端到端業(yè)務(wù)的快速部署，是F5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)。

第四個核心挑戰(zhàn)是需要融合創(chuàng)新業(yè)務(wù)應(yīng)用。“網(wǎng)絡(luò)的演進最終還是服務(wù)于用戶，為應(yīng)用創(chuàng)造各種各樣的支撐。未來F5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展起來以后，它的應(yīng)用是什么，最佳匹配支撐的應(yīng)用是什么，這個應(yīng)用不是由我們定義，而是由用戶定義，然后由此去營造相應(yīng)的生態(tài)，這是一個很重要的話題。”

在演講的最后，張杰指出，“雙千兆”實際上也是開啟未來發(fā)展的新起點。他認為，在雙5G之后的未來的寬帶網(wǎng)將會更加著重于提高用戶實際體驗，同時更加關(guān)注網(wǎng)絡(luò)個人信息安全，并且將構(gòu)建天地一體化“人、機、物、靈”網(wǎng)絡(luò)。

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