《中移研究院:光通信技术及未来发展展望(2023)(16页).pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《中移研究院:光通信技术及未来发展展望(2023)(16页).pdf(16页珍藏版)》请在三个皮匠报告上搜索。
1、光通信技术及未来发展展望6631班(1993级)李允博 中国移动研究院2023年10月14日西安2目录光通信技术发展及预测2算力网络需求与发展趋势13“东数西算”工程正式全面启动 2022年2月17日,国家发改委、中央网信办、工信部、国家能源局四部门联合印发文件,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8 地启动建设国家算力枢纽节点,并规划10个国家数据中心集群。至此,全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计,“东数西算”工程正式全面启动。推动数据中心与网络高效供给对接和协同发展“东数西算”工程全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案 算力基础设施集约化规模
2、化绿色化减少绕转时延促进多方流量互联互通 网络基础设施建设高速数据传输网络扩展网带宽 优化网络结构3算力网络典型场景算力网络是推动国家“东数西算”纵深发展的重要基础,“东数西算”将带来数据、算力跨域流动,实现产业跃升、平衡区域发展,同时每年节约用电120亿度,消纳弃光弃风,节能减排,助力“双碳”目标实现云电脑、行业入云(医疗云、政务云)等制药、气象、基因、航空、自动驾驶、质检、遥感等AI训练等异地备份容灾、云盘等制造、安防、VR、元宇宙等实时性要求高的场景算力以核时为量纲,算力灵活可调入网即入算,1ms入算提供算力加速包定制时延额外收费算力以核时为量纲网络提供10G或100G 光专线P或者百T
3、级别大数据的搬运按月/周/天/时收费大数据处理能力图片训练视频渲染图像训练图像渲染基于任务定价以存储能力(xxxT)为量纲利用网络带宽潮汐的情况,将低谷期的带宽释放给东数西存按时长收费算力以核时为量纲,算力灵活可调OTN专线提供基础带宽(百M)以及增值包(带宽灵活可调)提供算力/带宽加速包东数西存任务式算力边缘算力通用算力超算/AI算力西部存储+错峰带宽应用累计分发量实时算力+ms入算弹性算力+灵活带宽超算/AI算力+P级数据搬移5杭州合肥南京北京天津石家庄呼和浩特银川成都重庆广州澳门香港芜湖集群兰州长三角枢纽成渝枢纽宁夏枢纽甘肃枢纽内蒙古枢纽京津冀枢纽粤港澳枢纽贵阳贵州枢纽东、西部枢纽间全互
4、联宁波/金华苏州/无锡算力网络给光网络带来挑战算力网络给光网络带来挑战 算力网络是推动国家“东数西算”纵深发展的重要基础,“东数西算”将带来数据、算力跨域流动,实现产业跃升、平衡区域发展,同时每年节约用电120亿度,消纳弃光弃风,节能减排,助力“双碳”目标实现架构带宽时延业务数据中心东西互访:l流量流向相对集中,需优化网络架构和组网方案,一跳直达连接,降低传输时延。业务实时性要求高:l算和网之间的资源快速联动,光传送网需要智能化感知业务时延、带宽、QoS等需求提供端到端服务。流量急剧上升:l以上网日志数据为例,全国日生成数据预计达到12PB,100G链路传输需要11天,需要采用更高速传输链路时
5、延要求:l构建骨干(枢纽节点之间)20ms、省域/区域5ms、城市1ms三级时延圈 1-5-20ms稳定低时延 5个9超高可靠 T级超大带宽管道 按需快速拆建6大带宽-400G,光传输网的5G400G是指单波长能够承载400G类型业务的传输技术SDH2.5G WDM10G WDM/OTN100G OTN400G OTN32013199616QAM16QAM-PCSQPSK?=?/?波特率调制阶数偏振波特率:67GBd波道间隔:75GHz,总谱宽6THz传输距离1500kmPCS映射机制7大带宽-三大技术变革构建400G高速全光网超高速光器件1超宽谱有源模块2超宽带光系统架
6、构3自适应SRS均衡,破解动态网络运维难题,力争功率平坦度0.5dB光电合封、高性能DSP、先进工艺共同推动符号率从30GBd提升到130GBd12THz4THz优化器件设计与材料工艺,减小EDFA、WSS在C/L波段性能差异,向C+L一体化演进面对超高速率、超宽频谱、新型损伤3大技术挑战,主导400G端到端系统级创新,拉动器件、技术、产业全面成熟,力争今年实现400G全光骨干网首次规模商用C波段 C+L波段,扩展三倍SRS转移:100G1dB 400G7dB,增加6dB符号率:30GBd 130GBd,提升四倍8 大带宽-世界最长距离400G光传输技术试验网络世界首个现网5616km极限传输
7、和实验室7000km的先导试验基础上,与业界联合进一步完成面向经典商用场景的1673km传输现网极限能力实验目标:现网400G QPSK极限传输能力配置:G.652.D光纤+EDFA/部分拉曼放大宁波贵安现网试点路由面向经典商用场景的现网试点目标:400G QPSK的商用网络部署能力配置:G.652.D光纤+纯EDFA贵安隆回现网试点路由SDH2.5G WDM10G WDM/OTN100G OTN400G OTN320131996400G 光传输网的5G实验室传输纪录目标:实验室400G QPSK极限传输能力配置:G.654.E光纤+纯EDFAC6T+L6T 400G Q
8、PSK环路传输系统9新光纤-空芯光纤空芯光纤有望突破现有实芯单模光纤的固有时延极限和非线性香农极限,对光纤、光器件和光网络系统形成全面的、变革性的创新实芯单模光纤反谐振空芯光纤损耗衰减已达0.142dB/km理论极限带宽可用频谱1518THz,当前已用12THz非线性非线性影响彻底凸显,不能依靠增加功率增加传输距离,单波入纤功率需6dBm预期衰减极限0.1dB/km可用频谱超100THz非线性系数低3-4个数量级,非线性效应可忽略,单波入纤功率可增加1000倍以上介质光速SiO2折射率约为1.46介质光速 真空光速/1.46介质光速 空气光速/真空光速光纤时延降低1/3面向东数西算推进空芯光纤
9、产业发展,充分保障全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案所要求的算力枢纽节点之间20ms覆盖,还可以实现对全国范围的20ms时延圈覆盖,真正构建出国土全覆盖低时延通信能力。10基于新型光纤的高速光通信系统基于新型光纤的高速光通信系统中国移动联合高校和产业从光纤设计与拉制、面向空芯光纤的光通信系统攻关、产业生态和标准化等方面深度合作,联合推进空芯光纤及其光传输系统技术发展。光纤设计与拉制产业生态与标准系统技术攻关 深入研究空芯光纤损耗物理损伤机制,以及公里级拉制中微纳精度复杂结构调控 当前进展:实现0.28dB/km1290nm的损耗,单次拉制长度可5km,居全球第一阵营 从反谐振空芯
10、光纤的全新关键参数特性出发,自底向上重构信道模型,开展信道容量极限估计、新物理维度的系统架构、关键光器件等关键方向研究 当前进展:首个空芯光纤非线性系数上限测量 首个超高功率入纤功率28dBm的40800G实时传输实验 凝聚产业共识,通过学术和产业组织,协同全产业共同突破反谐振空芯光纤大规模工业化制备难题,通过标准化进程,引导方案归一,加快应用进展 当前进展:推动空芯光纤成为中国光学工程学会5大产业难题 在CCSA牵头和联合牵头立项3项空芯光纤研究课题11智能化-意义人(网络)的数字孪生,采集、分析从出生到成长(规划到运行)过程中的所有数据,结合其父母遗传/自身体检数据(网络历史故障/现行运行
11、状态)等信息建立数字虚拟模型,全生命周期相映射,同步更新人体(网络)各项变化,病因(故障)定位,推演未来健康进而提前干预光缆总长超过6000万公里光网络设备超过3亿端每年约30万次光缆故障。血管有一千多亿条,总长度96000公里人体细胞约有40万亿60万亿个至少六千二百八十四次(英国每日邮报)。12智能化-对于光网络的挑战与关键技术 面向算力网络发展,光网络规模持续增加、技术体系多样、新业务需求提高,对运维提出了更大挑战,光网络的智能化可有效提升运维效率和业务满足度,进入高速发展时间窗口期。011011010 光缆总长超过3000万皮长公里 光网络设备超2亿端 技术多样(OTN、PON、SPN
12、.)5GVR8K 时延要求:百毫秒 十毫秒量级 业务响应:天级 分钟级 调度机制:面向链路 面向业务 光网络结构复杂,自智难度大 运维、调度时间周期长 故障处理慢,导致每年业务中断约300小时业务需求高运维难度大网络规模大针对智能化能力进行统一的模型和参数定义多种技术统一抽象建模数据精准标注,提升信息密度从设备/板卡级芯片级延伸DSP芯片毫秒级提供关键参数感知能力模块计算+系统测量拟合感知,提升建模精准度跨层:光层OAM拉通光电协同感知调度跨域:统一标准Telemetry数据同步跨界:层次化智能检测实现算力与网络联动光网络智能化典型场景与实践13 实时感知光纤静态特征参量(长度、衰减、熔接点)
13、和动态特征(车辆、施工等引发的振动)参量 对现网4297对同路由光纤采用随机森林模型自动识别,准确识别4122对,准确率95.93%基于光学机理(芯片、器件、模块、光纤等)进行计算与仿真,同时对实际网络参数(光功率、OSNR、误码率等)进行实测,二者进行联合拟合评估,确立研判标准 对现网1500个OSNR监测点、250个EDFA监测研判准确率为99%。网络规划网络建设网络维护网络优化网络运营全生命周期管理光通信未来关键技术挑战4Capacity:长途光系统单纤容量能超过100T吗?Algorithm:光信道算法能够突破非线性难题吗?Spectrum:C波段之外,可以利用的新频谱空间有多大?Ne
14、twork:超大规模网络规划能够找到最优解吗?Satellite ON:能否构建高动态、大带宽、大规模光网络?258NG Fiber:G.652之后,下一代主流光纤是什么?OXC:能够实现超低损128维+波长交换吗?36920108T/FiberC+L光谱 vs 光纤可用光谱 400nmSDM(少模/多芯)Hollow Core(空芯)衰减克尔SPM效应色散单波单偏振传输数学模型:非线性薛定谔方程 精确算法数学建模算力平台128高维、11Deg大转角光学设计、超材料突破空间数字相干技术,数百G星间链路空间动态管控,航天级ASON网络高集成插卡式,轻量化光通信速率频谱跨距80km/Span40k
15、m/SpanC波段4THzC+L+S+x25THz+100GSE=21.6TSE挑战42030百T/Fiber115中国移动研究院工作是一种什么样的感受90%拥有硕士以上学位86%是国家知名院校以及海外名校毕业生北京大学北京大学清华大学清华大学北航北航北邮北邮其他其他985/211其他院校其他院校020040060080002001920202021本科本科研究生研究生博士博士研究院的人才比例构成一流的科技人才队伍,专业化的团队,工作氛围良好基础电信企业首个院士工作站员工1700+,平均年龄34岁国家高层次人才9人享受国务院特殊津贴9人教授级高工19人国际行业和标准化组织领导30余人集团及以上劳模6人集团级首席专家3人院领军人才14人院青年领军人才25人16移动研究院招聘方向及要求研究院招聘职位主要涉及:网络研究类、人工智能类、开发类、无线研究类、物联网研究类、市场研究类、信息安全类等,需求覆盖通信类、电子类、计算机类、自动化类、数学类、统计学类等专业招聘方向 招聘流程网申笔试测评专业面试&综合面试体检/审批发放offer 网申入口移动研究院招聘官网:https:/关注移动研究院招聘公众号更多详细信息持续更新中