中國運(yùn)力白皮書

1網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力定義與內(nèi)涵 2網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析 2.1.2我國網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力相關(guān)戰(zhàn)略和政策 2.2現(xiàn)狀和趨勢分析 2.2.3數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)絡(luò) 3技術(shù)發(fā)展分析 3.1大帶寬 3.1.1400GE、800GE光模塊 3.1.2C+L光頻帶擴(kuò)展技術(shù) 3.2低時(shí)延 3.3.2Ason技術(shù)和Mesh組網(wǎng) 3.4彈性智能 3.4.2OSU和FlexE技術(shù) 4中國網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力發(fā)展展望與建議 1網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力定義與內(nèi)涵算力基礎(chǔ)設(shè)施是集信息計(jì)算力、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)力、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)載力于一體的新型信息基礎(chǔ)設(shè)施，是新基建的核心組成部分，呈現(xiàn)多元泛在、智能敏捷、安全可靠、綠色低共享經(jīng)濟(jì)等數(shù)字化新模式接替涌現(xiàn)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造等領(lǐng)域發(fā)展全面加速，為我國產(chǎn)業(yè)數(shù)字化持續(xù)健康發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)力。以數(shù)據(jù)中心為核心代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)信息化實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，為推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、數(shù)字中國建設(shè)貢獻(xiàn)了重要力量，推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力是以數(shù)據(jù)通信網(wǎng)和光傳送網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施為支撐，通過網(wǎng)絡(luò)資源智能化管理編排調(diào)度平臺(tái)，支撐數(shù)據(jù)要素在算力之間、數(shù)據(jù)中心內(nèi)、以及用戶與算力之間高效流動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)載力。網(wǎng)絡(luò)能力是優(yōu)化全國算力供需關(guān)系的關(guān)鍵，也成為新時(shí)代賦能數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵力量。近年來，國家發(fā)布多個(gè)文件加快基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提升，優(yōu)化我國網(wǎng)絡(luò)布局，取得了積極成效。但不斷深化的產(chǎn)業(yè)數(shù)字化要求對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力在算力間、數(shù)據(jù)中心內(nèi)部、用戶入算等環(huán)節(jié)以及運(yùn)營效率、安全能力等維度提出了新的要求，需加快技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力實(shí)現(xiàn)大帶寬、低時(shí)延、靈活智能、安全可靠，保障算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展，滿足算力多元化供給、便捷化連接、普惠化使用的現(xiàn)實(shí)需要。提升算力間網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力質(zhì)量。在數(shù)字化轉(zhuǎn)型加速的背景下，單一數(shù)據(jù)中心無法滿足指數(shù)級(jí)增長的業(yè)務(wù)需求，算力間跨區(qū)域和跨集群的計(jì)算和存儲(chǔ)資源的調(diào)度需求將持續(xù)上升，數(shù)據(jù)中心虛擬化、資源池化能力對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力質(zhì)量的要求不斷提升。但從我國網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力發(fā)展現(xiàn)狀來看，東部地區(qū)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力相對較好，西部地區(qū)可再生能源豐富，氣候條件適宜，但存在跨區(qū)域網(wǎng)絡(luò)調(diào)度能力和質(zhì)量不佳等問題。因此，隨著各利用計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源，提升數(shù)據(jù)處理效率實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)訪問，滿足大數(shù)據(jù)、度，另一方面也對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力安全性提出了更高的要求，尤其據(jù)的處理和傳輸，給當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和管理帶來一定挑戰(zhàn)。在算力間、用戶入算、2網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析2.1政策分析全球主要國家聚焦數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同步推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力相關(guān)戰(zhàn)略布局與落地實(shí)施。從整體上看，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力發(fā)展戰(zhàn)略層級(jí)不斷提升，信息基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域政策以頂層設(shè)計(jì)的形式陸續(xù)出臺(tái)；網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力發(fā)展戰(zhàn)略落地加快，各國以發(fā)布備忘錄、行動(dòng)計(jì)劃與路線圖等方式推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力實(shí)施建設(shè)；網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力發(fā)展戰(zhàn)略主體日漸豐富，歐盟、英國、美國、日本、韓國、新加坡等發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體持續(xù)強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力戰(zhàn)略布局的同時(shí)，中國、沙特等發(fā)展中國家也將網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力戰(zhàn)略納入到國家長期戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃中，成為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力戰(zhàn)略布局的重要組成。2.1.1全球各國出臺(tái)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力戰(zhàn)略和政策歐盟2021年3月發(fā)布《2030數(shù)字羅盤：歐洲數(shù)字十年之路》,提出要構(gòu)建安全、高性能和可持續(xù)的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施。到2030年，歐洲所有家庭應(yīng)實(shí)現(xiàn)千兆網(wǎng)絡(luò)連接，所有人口密集地區(qū)實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展6G;應(yīng)建成1萬個(gè)碳中和的互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，以確保該地區(qū)的所有企業(yè)能夠無延遲的訪問數(shù)據(jù)服務(wù)。英國2022年1月發(fā)布《2022年國家網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略》,該戰(zhàn)略提出英國未來五年的行動(dòng)計(jì)劃，包括建設(shè)有彈性和繁榮的數(shù)字英國，降低網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)，使企業(yè)最大限度利用數(shù)字技術(shù)的經(jīng)濟(jì)利益。美國2020年11月發(fā)布《CompletingtheTransitiontoIPv6》,旨在推進(jìn)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)的IPv6全面升級(jí)。該備忘錄從基礎(chǔ)設(shè)施、采購要求、USGv6計(jì)劃、網(wǎng)絡(luò)安全等角度介紹了聯(lián)邦政府對IPv6業(yè)務(wù)部署和使用的指導(dǎo)，要求到2023財(cái)年末，聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)IP資產(chǎn)中使用IPv6的占比應(yīng)達(dá)到至少20%;到2024年至少達(dá)到50%;到2025年至少80%。日本2022年6月發(fā)布《數(shù)字田園都市國家構(gòu)想》,該構(gòu)想提出日本在2027年底前會(huì)將高速互聯(lián)網(wǎng)通信光纖線路覆蓋99.9%家庭，到2030年底把5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的人口覆蓋率提升至99%。沙特2017年4月發(fā)布《沙特阿拉伯2030愿景》,明確了沙特未來15年的發(fā)展目標(biāo)，其中指出沙特將大力發(fā)展高速寬帶等通信和信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，將其城鄉(xiāng)覆蓋率分別提高至90%和66%。韓國2019年4月發(fā)布《實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新增長5G+戰(zhàn)略》,旨在以5G商用化為契機(jī)，帶動(dòng)5G上下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并將5G全面融入整個(gè)國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)當(dāng)中，戰(zhàn)略提出要重點(diǎn)建設(shè)5G+創(chuàng)新中心、5G驗(yàn)證等基礎(chǔ)設(shè)施。新加坡2020年12月發(fā)布《研究、創(chuàng)新和企業(yè)2025》,提出要在智慧國家和數(shù)字經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域發(fā)展技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)力，以建設(shè)智慧國家和錨定新加坡作為可信賴的數(shù)字創(chuàng)新樞紐的地位。計(jì)劃于2021年1月推出兩個(gè)獨(dú)立的5G網(wǎng)絡(luò)，在2022年底前建成至少覆蓋半個(gè)新加坡的5G網(wǎng)絡(luò)，并在2025年底前建成覆蓋整個(gè)新加坡的5G網(wǎng)絡(luò)。2.1.2我國網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力相關(guān)戰(zhàn)略和政策習(xí)近平總書記在2016年4月召開的網(wǎng)絡(luò)安全和信息化工作座談會(huì)上指出，我國在互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新能力、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、信息資源共享、產(chǎn)業(yè)實(shí)力等方面，同世界先進(jìn)水平相比，同建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國戰(zhàn)略目標(biāo)相比，還存在不小差距，要盡快突破互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)；,在2021年10月主持中共中央政治局第三十四次集體學(xué)習(xí)時(shí)提出，"要加快新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加強(qiáng)戰(zhàn)略布局，加快建設(shè)高速泛在、天地一體、云網(wǎng)融合、智能敏捷、綠色低碳、安全可控的智能化綜合性數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施”。近年來，我國持續(xù)加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》、《"十四五"國家信息化規(guī)劃》陸續(xù)出臺(tái)，信息化發(fā)展戰(zhàn)略、國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略、"互聯(lián)網(wǎng)+"行動(dòng)計(jì)劃、"東數(shù)西算"工程等密集部署，網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國基礎(chǔ)逐步夯實(shí)。2021年3月，工業(yè)和信息化部發(fā)布了《"雙千兆"網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》,指出要適度超前部署“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)，同步提升骨干傳輸、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)(DCI)能力。推動(dòng)基礎(chǔ)電信企業(yè)面向數(shù)據(jù)中心高速互聯(lián)的需求，持續(xù)擴(kuò)容骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)，按需部署骨干網(wǎng)200/400Gbps超高速、超大容量傳輸系統(tǒng)，加快推動(dòng)靈活全光交叉、智能管控等技術(shù)發(fā)展應(yīng)用，引導(dǎo)100Gbps及以上超高速光傳輸系統(tǒng)向城域網(wǎng)下沉。鼓勵(lì)在新建干線中采用新型超低損耗光纖。2021年5月，國家發(fā)展改革委等有關(guān)部門發(fā)布了《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實(shí)施方案》,提出構(gòu)建數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)一體化的新型算力網(wǎng)絡(luò)體系。國家樞紐節(jié)點(diǎn)要加快網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，建設(shè)數(shù)據(jù)中心集群之間，以及集群和主要城市之間的高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)寬，減少數(shù)據(jù)繞轉(zhuǎn)時(shí)延。圍繞數(shù)據(jù)中心集群，穩(wěn)妥有序推進(jìn)國家新型互聯(lián)網(wǎng)交換中2021年5月，國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布《數(shù)字經(jīng)濟(jì)及其核心產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)分類(2021)》,施建設(shè)一網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的統(tǒng)計(jì)范圍：指光纜、微波、衛(wèi)聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、5G等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)活動(dòng)。"分類"的出臺(tái)對推動(dòng)網(wǎng)、云、數(shù)流量提升三年專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》指出要強(qiáng)化基礎(chǔ)設(shè)施IPv6承載能業(yè)自建自用的數(shù)據(jù)中心應(yīng)支持IPv6。2021年7月，工業(yè)和信息化部發(fā)布《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023年)》,確定了網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量升級(jí)行動(dòng)方向。第一是要提升新型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)支撐能力。以新型數(shù)據(jù)中心高速互聯(lián)應(yīng)用需求為牽引，推進(jìn)骨干網(wǎng)建設(shè)升級(jí)，持續(xù)優(yōu)化國家互聯(lián)網(wǎng)骨干直聯(lián)點(diǎn)布局，提升網(wǎng)間互聯(lián)質(zhì)量；第二是要優(yōu)化區(qū)域新型數(shù)據(jù)中心互聯(lián)能力。優(yōu)先支持國家樞紐節(jié)點(diǎn)內(nèi)的新型數(shù)據(jù)中心集群間網(wǎng)絡(luò)直連，穩(wěn)妥有序推進(jìn)國家新型互聯(lián)網(wǎng)交換中心建設(shè)，促進(jìn)跨網(wǎng)、跨地區(qū)、跨企業(yè)數(shù)據(jù)交互，支撐高頻實(shí)時(shí)交互業(yè)務(wù)需求；第三是要推動(dòng)邊緣數(shù)據(jù)中心互聯(lián)組網(wǎng)。推動(dòng)邊緣數(shù)據(jù)中心間，邊緣數(shù)據(jù)中心與新型數(shù)據(jù)中心集群間的組網(wǎng)互聯(lián)，促進(jìn)數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展。2021年12月，國務(wù)院印發(fā)《"十四五"數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》,提出要優(yōu)化升云網(wǎng)融合、智能敏捷、綠色低碳、安全可控的智能化綜合性數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施。有序推進(jìn)骨干網(wǎng)擴(kuò)容，協(xié)同推進(jìn)千兆光纖網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推動(dòng)5G商用部署和規(guī)模應(yīng)用，前瞻布局第六代移動(dòng)通信(6G)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)儲(chǔ)備，加大6G技術(shù)研發(fā)支持力度，積極參與推動(dòng)6G國際標(biāo)準(zhǔn)化工作。另一方面要推進(jìn)云網(wǎng)協(xié)同和算網(wǎng)融合發(fā)展。加快實(shí)施“東數(shù)西算”工程，推進(jìn)云網(wǎng)協(xié)同發(fā)展，提升數(shù)據(jù)中心跨網(wǎng)絡(luò)、跨地域數(shù)據(jù)交互能力，加強(qiáng)面向特定場景的邊緣計(jì)算能力，強(qiáng)化算力統(tǒng)籌和智能調(diào)度。2022年1月，工業(yè)和信息化部辦公廳、國家發(fā)展改革委辦公廳印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)云網(wǎng)融合加快中小城市信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的通知》,指出要持續(xù)完善城區(qū)光纜網(wǎng)絡(luò)，加快建設(shè)新型IP城域網(wǎng)、光傳送網(wǎng)絡(luò)(OTN)、5G承載網(wǎng)、云專網(wǎng)等。升級(jí)中小城市至中心城市、中小城市至鄉(xiāng)鎮(zhèn)、中小城市之間的光纜和傳輸系統(tǒng)，有條件的地區(qū)全面推廣部署100GOTN設(shè)備，滿足云邊互聯(lián)、公眾寬帶、政企專線等業(yè)務(wù)承載需要。明確了增強(qiáng)中小城市網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施承載和服務(wù)能力，推進(jìn)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化布局，建立多層次、體系化的算力供給體系，提升公眾用戶有效滿足企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。2022年2月，國家發(fā)展改革委會(huì)同有關(guān)部門分兩批聯(lián)合復(fù)函，同意在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏等8地啟動(dòng)建設(shè)國家算力樞紐節(jié)點(diǎn)，并規(guī)劃設(shè)立了10個(gè)國家數(shù)據(jù)中心集群，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心合理布局、優(yōu)化供需、綠色集約和互聯(lián)互通。至此，全國一體化大數(shù)據(jù)中心體系完成總體布局設(shè)計(jì)，優(yōu)化東西部間互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和樞紐節(jié)點(diǎn)間直連網(wǎng)絡(luò)也成為樞紐節(jié)點(diǎn)的重要建設(shè)任務(wù)。2.2現(xiàn)狀和趨勢分析2.2.1骨干網(wǎng)絡(luò)我國算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)持續(xù)高速增長，據(jù)2022中國算力大會(huì)發(fā)布的《中國綜合算力指數(shù)》和《中國存力白皮書》顯示，截至2021年底，我國算力核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)1.5萬億，衍生產(chǎn)業(yè)規(guī)模近8萬億，存儲(chǔ)總?cè)萘恳堰_(dá)800EB,出貨量年均增長速度已達(dá)50%,截止2022年6月底，在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架總規(guī)模超過590萬標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，服務(wù)器規(guī)模約2000萬臺(tái)，算力總規(guī)模超過150EFlops。為了優(yōu)化我國數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)布局，國家陸續(xù)出臺(tái)了《關(guān)于加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》和《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實(shí)施方案》,設(shè)立8個(gè)算力樞紐、10個(gè)數(shù)據(jù)中心集群，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局，實(shí)現(xiàn)全國性算力資源調(diào)度，推動(dòng)算力、算法、數(shù)據(jù)、應(yīng)用資源集約化和服務(wù)化創(chuàng)新。在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力方面，提出了“優(yōu)化國家互聯(lián)網(wǎng)骨干直連點(diǎn)布局”“優(yōu)化數(shù)據(jù)中心跨網(wǎng)、跨地域數(shù)據(jù)交互"“積極推動(dòng)在區(qū)域數(shù)據(jù)中心集群間，以及集群和主要城市間建立數(shù)據(jù)中心直連網(wǎng)絡(luò)""數(shù)據(jù)中心集群端到端單向網(wǎng)絡(luò)時(shí)延原則上在20毫秒范圍內(nèi)"等具體要求。寧夏樞紐寧夏樞紐粵港澳樞紐貴州長三角來源：國家發(fā)展改革委高技術(shù)司圖1國家樞紐節(jié)點(diǎn)長期以來，國內(nèi)運(yùn)營商持續(xù)推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)扁平化發(fā)展，縮短業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)接跳數(shù)和路由長度，形成了包含核心層、匯聚層、接入層在內(nèi)的三層骨干網(wǎng)架構(gòu)。骨干核心層采用節(jié)點(diǎn)間直連和全網(wǎng)狀互聯(lián)方式進(jìn)行大區(qū)間流量的交換，并負(fù)責(zé)全網(wǎng)與國際Internet、國內(nèi)其他運(yùn)營商的互聯(lián)；骨干匯聚層負(fù)責(zé)匯接各省到骨干網(wǎng)的連接，以省會(huì)城市及部分重點(diǎn)城市為匯聚節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)大區(qū)內(nèi)省份流量間的交換；骨干接入層負(fù)責(zé)匯聚本省省際流量和出網(wǎng)流量，各個(gè)地市的業(yè)務(wù)先上聯(lián)核心節(jié)點(diǎn)，再通過核心層進(jìn)行業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)前，樞紐節(jié)點(diǎn)的多個(gè)集群，如韶關(guān)、慶陽等，不是骨干網(wǎng)架構(gòu)內(nèi)的核心節(jié)點(diǎn)，若繼續(xù)沿用上述骨干網(wǎng)架構(gòu)，業(yè)務(wù)訪問算力樞紐節(jié)點(diǎn)必須要繞轉(zhuǎn)到省會(huì)經(jīng)骨干節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)接，業(yè)務(wù)傳輸?shù)穆窂胶蜁r(shí)延就會(huì)大大增加。各集群紛紛依據(jù)樞紐節(jié)點(diǎn)建設(shè)方案、結(jié)合集群網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，編制專項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各基礎(chǔ)電信運(yùn)營企業(yè)全面提升集群網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)層級(jí)，建設(shè)樞紐間的直連鏈路。骨干網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力中處于核心位置，骨干網(wǎng)所承載的數(shù)據(jù)流量猛增對骨干網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)性能和可靠性也提出了更嚴(yán)格的要求。長期以來我國西部地區(qū)的業(yè)務(wù)量較小、距離東部城市遠(yuǎn)，導(dǎo)致東西部的光纜部署不均衡不充分，難以保證到東部地區(qū)的路由最優(yōu)、時(shí)延最短。因此未來一方面要提升國家樞紐節(jié)點(diǎn)間光網(wǎng)傳輸與承載能力，豐富和優(yōu)化國家樞紐節(jié)點(diǎn)的光纜路由，實(shí)現(xiàn)國家樞紐節(jié)點(diǎn)間直聯(lián)路由最短，進(jìn)而縮短業(yè)務(wù)時(shí)延；另一方面要逐漸采用集群方式擴(kuò)容，使路由設(shè)備在不改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，不影響現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)的情況下，具備平滑升級(jí)的能力，以適應(yīng)不斷變化的客戶需求使運(yùn)維變得更加簡單。來源：中國信息通信研究院圖2骨干網(wǎng)絡(luò)承載能力發(fā)展情況如上圖所示，當(dāng)前我國已全面建成覆蓋全國的100G骨干光傳送網(wǎng)絡(luò)，但隨著多云協(xié)同、存算分離、業(yè)務(wù)遠(yuǎn)程集約化部署等業(yè)務(wù)場景進(jìn)一步發(fā)展，骨干光傳送網(wǎng)與骨干IP網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為支撐網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力發(fā)展的需要選擇。未來，我國仍需進(jìn)一步提升骨干網(wǎng)絡(luò)承載能力，部署200G/400G超大容量光傳輸系統(tǒng)，發(fā)展IPv6+體系結(jié)構(gòu)，打造P比特級(jí)骨干網(wǎng)傳輸能力，建設(shè)超寬、低時(shí)延、智能、安全可靠的骨干網(wǎng)。2.2.2城域網(wǎng)云計(jì)算技術(shù)正在不斷改變數(shù)據(jù)被使用、存儲(chǔ)和共享的方式，隨著越來越多的數(shù)據(jù)進(jìn)入云端，企業(yè)使用和訪問云的行為變得趨于日常。特別是新冠疫情全球流行以來，云上辦公成為主流趨勢，疫情驅(qū)動(dòng)了企業(yè)加速上云的步伐，對服務(wù)模式的需求發(fā)生了巨大變化。從以前單一的云或者單一的網(wǎng)的服務(wù)，轉(zhuǎn)變?yōu)樵?網(wǎng)的一體化服務(wù)，推動(dòng)城域網(wǎng)向融合架構(gòu)快速發(fā)展。核心層匯聚城或核心接入數(shù)據(jù)城詞網(wǎng)政務(wù)醫(yī)療工業(yè)來源：中國信息通信研究院圖3城域網(wǎng)架構(gòu)圖與此同時(shí)，在構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心的大背景下，城域網(wǎng)需要向新型化、智能化發(fā)展。在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，城域網(wǎng)的架構(gòu)需更加彈性、靈活；從接入能力上看，要引導(dǎo)100G及以上光傳輸系統(tǒng)向城域綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)下沉靠近用戶部署，方便用戶便捷接入網(wǎng)絡(luò)和快速開通業(yè)務(wù)；在網(wǎng)絡(luò)控制和管理上，需實(shí)現(xiàn)集中化、智能化，以及算與網(wǎng)的深度融合與協(xié)同。來源：中國信息通信研究院圖4城域網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)但從現(xiàn)狀上看，運(yùn)營商的傳統(tǒng)城域網(wǎng)，IP城域網(wǎng)、IPRAN/PTN等多域網(wǎng)絡(luò)煙囪式并立，移動(dòng)業(yè)務(wù)與固網(wǎng)寬帶業(yè)務(wù)分網(wǎng)承載，網(wǎng)絡(luò)功能與設(shè)備緊耦合，存在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議繁多、運(yùn)營管理難度大、網(wǎng)絡(luò)利用率低等問題，已無法適應(yīng)新需求，面向未來，需要提升區(qū)域內(nèi)算力調(diào)度水平，優(yōu)化現(xiàn)有城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)向新型智能城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。國內(nèi)運(yùn)營商相繼發(fā)布了城域網(wǎng)相關(guān)戰(zhàn)略規(guī)劃，中國電信提出"網(wǎng)是基礎(chǔ)、云為核心、網(wǎng)隨云動(dòng)、云網(wǎng)一體"的云網(wǎng)融合戰(zhàn)略，并推動(dòng)承載網(wǎng)向智能城域網(wǎng)和全光網(wǎng)絡(luò)2.0發(fā)展；中國移動(dòng)將全光城域網(wǎng)與智慧城市建設(shè)相結(jié)合，依托廣泛覆蓋、超大帶寬、超低時(shí)延、靈活調(diào)度的全光網(wǎng)絡(luò)底座，賦能政府、金融、醫(yī)療、教育等各行各業(yè)，當(dāng)前已在北京落地實(shí)施；中國聯(lián)通提出了面向5G時(shí)代的"固移融合、云網(wǎng)一體、物理+虛擬"的新型城域網(wǎng)架構(gòu)，新架構(gòu)打破了獨(dú)立煙囪式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，建設(shè)融合承載網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。多網(wǎng)林立投訴驅(qū)動(dòng)彈性架構(gòu)統(tǒng)一承載智能運(yùn)營傳統(tǒng)城域網(wǎng)智能新城域來源：中國信息通信研究院圖5新型智能城域網(wǎng)新型智能城域網(wǎng)將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡化、協(xié)議簡化、設(shè)備簡化，網(wǎng)絡(luò)控制和管理智能化。對外可通過網(wǎng)絡(luò)切片在一張物理網(wǎng)絡(luò)上劃分出多張邏輯網(wǎng)絡(luò)滿足不同業(yè)務(wù)的資源和指標(biāo)需求、支持IPv6+可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)快速靈活的部署開通，滿足業(yè)務(wù)高標(biāo)準(zhǔn)、多元化、服務(wù)化的需求。對內(nèi)可融合現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)向城域一張IP綜合承載網(wǎng)演進(jìn)，提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營效率和效能。2.2.3數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)中心中，不同類型的應(yīng)用對于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)有著不同的要求，從業(yè)務(wù)角度，一般劃分為計(jì)算網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和前端網(wǎng)絡(luò)。(1)前端網(wǎng)絡(luò)是指數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)(DataCenterNetwork,DCN)與外部用戶終端對接的網(wǎng)絡(luò)，也可稱為互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)或應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，通常采用傳輸控制協(xié)議因，IP/以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為前端網(wǎng)絡(luò)主流技術(shù)。(2)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)一直在追求大帶寬、高吞吐以充分發(fā)揮存儲(chǔ)盤和CPU的效率。20世紀(jì)90年代末，存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)主要采用光纖通道(FiberChannel,FC)技術(shù)，F(xiàn)C技術(shù)相對于同時(shí)期的以太網(wǎng)而言，具有更高的速率。然而，隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，其逐漸成為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的主流技術(shù)，且速率越來越快，最終以太網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)于FC技術(shù)。隨后，業(yè)界出現(xiàn)了以太光纖網(wǎng)絡(luò)(FiberChanneloverEthernet,FCoE)。在存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展過程中，又出現(xiàn)了更低時(shí)延、更高吞吐的RDMA(RemoteDirectMemoryAccess,遠(yuǎn)程直接數(shù)據(jù)存取)技術(shù)。當(dāng)前，將RDMA和以太網(wǎng)結(jié)合所形成的RoCE(RDMAoverConvergedEthernet,基于融合以太網(wǎng)的RDMA)技術(shù)成為了存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新趨勢。而軟件定義存儲(chǔ)、Ceph分布式存儲(chǔ)解決方案的廣泛應(yīng)用進(jìn)一步加速了RoCE的發(fā)展趨勢。(3)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的典型代表為HPC等高性能業(yè)務(wù)，超低時(shí)延是其追求的目標(biāo)。之前，較多數(shù)據(jù)中心采用IB(InfiniBand,無限帶寬)專網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。事實(shí)上，隨著深度學(xué)習(xí)在HPC應(yīng)用中的不斷拓展，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用成為另一種趨勢，這些新興的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用則出現(xiàn)與IB齊頭并進(jìn)的發(fā)展態(tài)勢。FC交換機(jī)以太互聯(lián)以木互聯(lián)以太互聯(lián)以太互聯(lián)來源：中國信息通信研究院圖6傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部組網(wǎng)架構(gòu)當(dāng)前隨著數(shù)據(jù)中心加快建設(shè)，尤其是超大型數(shù)據(jù)中心的數(shù)量及占數(shù)據(jù)，并拖累整體并行計(jì)算性能，導(dǎo)致無法通過簡單算性能；基于有損網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)云化，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致的商均推出了相關(guān)的產(chǎn)品，通過超融合數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)統(tǒng)一。以太互聯(lián)以太互聯(lián)3技術(shù)發(fā)展分析網(wǎng)絡(luò)帶寬指的是在單位時(shí)間內(nèi)線路上能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。帶寬越大，支持在線傳送的數(shù)據(jù)量就越大，也就是擁有更大的信息運(yùn)送能力。當(dāng)前，隨著算力需求的快速增長，數(shù)據(jù)中心流量交換激增，為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力提出了更高的要求，運(yùn)營商及設(shè)備廠商開展了大量技術(shù)研發(fā)，包括采用高傳輸速率光模塊作為設(shè)備間傳輸端口，提升光頻譜效率擴(kuò)展光頻譜帶寬提升單光纖容量，研發(fā)高質(zhì)量低損耗的新型光纜支持高速傳送等。3.1.1400GE、800GE光模塊在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力中，光模塊無處不在，光模塊是一種光電轉(zhuǎn)換的電子元器件，其作用就是發(fā)送端把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，通過光纖傳送后，接收端再把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。當(dāng)前在大多數(shù)設(shè)備中，數(shù)據(jù)仍然是以電信號(hào)的形式進(jìn)行處理和傳輸?shù)模氤浞掷霉馔ㄐ诺膬?yōu)勢，就必須做好光電轉(zhuǎn)換。在400Gbps數(shù)據(jù)端到端傳送中，400GDWDM光模塊實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)映射并進(jìn)行傳送，主要涉及400GE接口和400GE處理等相關(guān)技術(shù)。CignalAI最新報(bào)告顯示，隨著大型云計(jì)算廠商和一些企業(yè)客戶從100G過渡到400G,400ZR/ZR+光模塊的出貨量預(yù)計(jì)在2022年增加兩倍。在流量驅(qū)動(dòng)下，未來網(wǎng)絡(luò)接入層將出現(xiàn)T(Tbps,1Tbps=1024Gbps)級(jí)別的接口，骨干設(shè)備每槽位將支持40-100T的接入容量，而在數(shù)據(jù)中心中將出現(xiàn)每槽位400T的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。為滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需求，需要研究800GE/1.6T的高速以太網(wǎng)接口技術(shù)，和200GE/400GE接口相比，800GE以太網(wǎng)是一個(gè)全新的技術(shù)，還沒有實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，目前有兩種技術(shù)路線，一是繼續(xù)采取可插拔的模式，二是采取光電合封的技術(shù)(CPO),兩種技術(shù)路線預(yù)計(jì)未來都會(huì)占據(jù)一定的市場空間。超過800GE的可插拔光模塊將遇到功率和密度問題，光電合封的技術(shù)或?qū)⒊蔀橹髁鬟x擇。3.1.2C+L光頻帶擴(kuò)展技術(shù)光纖通信，就是利用光作為信息載體，在纖芯中傳輸，進(jìn)行通信。隨著數(shù)據(jù)中心間流量不斷加大，光纖的容量也需要進(jìn)一步擴(kuò)大，可通過擴(kuò)大單根光纖中的纖芯數(shù)量、采用更大的頻譜帶寬增加波段數(shù)量、研發(fā)頻譜整形技術(shù)和偏振復(fù)用、空分復(fù)用甚至角動(dòng)量復(fù)用等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。受經(jīng)濟(jì)成本、技術(shù)手段等方面因素的限制，當(dāng)前行業(yè)擴(kuò)大光纖容量方式主要是擴(kuò)展現(xiàn)有波段。光纖通信中，不同波長的光(可以理解為顏色不同的光),在光纖中的傳輸損耗不同。早期的850nm波段的波長區(qū)域傳輸損耗比較大，也沒有合適的光纖放大器，僅適宜于短程傳輸。低損耗波長區(qū)域(1260nm-1625nm)的光波段，由于線損較低，更適合應(yīng)用于長距離傳輸。來源：中國信息通信研究院圖8波段和傳輸損耗關(guān)系圖單根光纖傳輸?shù)墓庑盘?hào)的容量取決于信號(hào)的頻譜效率和可用頻譜帶寬，頻譜效率越高，可用頻譜帶寬越大，光纖的容量就越高。提升單纖容量，前期的主要思路是提升信號(hào)的頻譜效率，帶來WDM系統(tǒng)的單波長速率不斷提高，當(dāng)前單波長100G和200G等速率已經(jīng)在城域和算力間互聯(lián)實(shí)際應(yīng)用。C波段C波段C+L波段來源：中國信息通信研究院圖9C+L波段頻譜資源提升增加可用頻譜帶寬也是提升容量的方法之一。波道采用傳統(tǒng)C波段，頻譜資源是4THz。擴(kuò)展為CE波段后，頻譜資源增加20%,為4.8THz。在采用C++波段的情況下，頻譜資源可達(dá)到是6THz。如果采用C+L波段，頻譜資源可以是12THz,相比傳統(tǒng)C波段提升了200%。當(dāng)前理論可用的傳輸頻譜帶寬范圍已經(jīng)可以擴(kuò)展到1260-1675nm,涵蓋0波段到L波段。3.1.3超低損耗光纖目前，現(xiàn)網(wǎng)中光纜G.652光纖占比較高，超低損大有效面積的G.654E光纖正在加快落地應(yīng)用當(dāng)中。G.654E光纖的應(yīng)用，降低了衰減和非線性等因素的影響，可以減少光放站和光再生中繼站的設(shè)置，有效降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營成本。隨著線路速率的需求持續(xù)提升，少模光纖、多芯光纖等空分復(fù)用光纖和空芯光纖等新型光纖技術(shù)持續(xù)落地應(yīng)用。空芯光纖采用特殊設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，將石英變?yōu)榭諝?，使得信?hào)在空氣介質(zhì)中傳播，具有低時(shí)延、低色散、低非線性等特點(diǎn)，降低傳輸時(shí)延近1/3。但由于制備工藝特殊，尚無法大規(guī)模生產(chǎn)。空分復(fù)用光纖技術(shù)通過開發(fā)未利用空間提升傳輸容量，少模光纖拓展了單芯容量，單纖芯多個(gè)系統(tǒng)同時(shí)傳輸能大幅增加系統(tǒng)容量，但關(guān)鍵技術(shù)和器件尚不成熟還沒有達(dá)到可商用條件。多芯光纖在原先的單纖芯中構(gòu)建出更多纖芯，在單根光纖中實(shí)現(xiàn)多通道信號(hào)的傳輸，但受限于制備、熔接及器件等方面的技術(shù)和成本等因素，多芯光纖的實(shí)用化進(jìn)展仍較為緩慢。3.2低時(shí)延時(shí)延是指一個(gè)報(bào)文或分組從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所耗費(fèi)的時(shí)間，是影響用戶算力服務(wù)體驗(yàn)的關(guān)鍵參數(shù)之一。隨著新一代信息技術(shù)快速發(fā)展，數(shù)據(jù)資源存儲(chǔ)、計(jì)算和應(yīng)用需求大幅提升，數(shù)據(jù)中心正加速與網(wǎng)絡(luò)、算力融合發(fā)展，如何使數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延，滿足業(yè)務(wù)需求實(shí)現(xiàn)數(shù)網(wǎng)協(xié)同也成為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力發(fā)展的重點(diǎn)方向。在此網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力快速發(fā)展背景下，本文以算力出口互聯(lián)網(wǎng)為分界，將網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力時(shí)延拆解成數(shù)據(jù)中心內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和數(shù)據(jù)中心間網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，從其各自所涉及的技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行闡述。3.2.1總線級(jí)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高性能計(jì)算在金融、證券、教育、工業(yè)、航天、氣象等行業(yè)廣泛應(yīng)用，而時(shí)延是關(guān)鍵性能指標(biāo)之一。由于以太網(wǎng)丟包、傳輸轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制等諸多原因，基于傳統(tǒng)以太的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)時(shí)延大多處于毫秒級(jí)水平，無法支撐高性能計(jì)算業(yè)務(wù)。要使得DCasaComputer成為可能，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)時(shí)延需要向總線級(jí)看齊。傳統(tǒng)的以太交換機(jī)在轉(zhuǎn)發(fā)層面，因需要考慮兼容性和眾多協(xié)議支持等問題，導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)流程復(fù)雜、轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延較大。與此同時(shí)，以太查表算法復(fù)雜、查表時(shí)延大，導(dǎo)致整體轉(zhuǎn)發(fā)處理時(shí)延長。目前業(yè)界主流商用以太交換機(jī)的靜態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延大約在總線級(jí)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提出了極簡低時(shí)延以太轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，利用虛擬短地址實(shí)現(xiàn)了快速線性表轉(zhuǎn)發(fā)?；谔摂M地址路由轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，解決了傳統(tǒng)二層環(huán)路和鏈路利用率的問題，同時(shí)保證了規(guī)模部署和擴(kuò)展靈活性。根據(jù)應(yīng)用實(shí)測，業(yè)界低時(shí)延轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制能實(shí)現(xiàn)30ns以太芯片報(bào)文處理，實(shí)現(xiàn)100ns左右端到端單跳轉(zhuǎn)發(fā)靜態(tài)時(shí)延。總線級(jí)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新性地提出了收發(fā)混合驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)擁塞控制機(jī)制。數(shù)據(jù)報(bào)文分為無調(diào)度(Unscheduled)和有調(diào)度(Scheduled)兩類：無調(diào)度報(bào)文在端口級(jí)有限窗口控制下直接發(fā)送，快速啟動(dòng)，保證高吞吐；有調(diào)度報(bào)文由接收端分配令牌報(bào)文(Token)后繼續(xù)發(fā)送，限制流量注入，提供近似零隊(duì)列，支撐更大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。通過對兩類報(bào)文進(jìn)行協(xié)同調(diào)度，可進(jìn)一步保證高吞吐淺隊(duì)列，降低動(dòng)態(tài)●極低平均隊(duì)列時(shí)延：通過接收端調(diào)度，嚴(yán)格控制網(wǎng)絡(luò)注入流量，保證接近于0的平均隊(duì)列時(shí)延?！駱O低最大隊(duì)列時(shí)延：對于不由接收端調(diào)度的報(bào)文，通過窗口限制注入流量，不會(huì)出現(xiàn)大幅震蕩，保證最大隊(duì)列時(shí)延極低?！度珖惑w化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實(shí)施方案》對數(shù)據(jù)中心進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃布局，指出在網(wǎng)絡(luò)時(shí)延方面，數(shù)據(jù)中心集群端到端單向網(wǎng)絡(luò)時(shí)延原則上在20毫秒范圍內(nèi)。目前數(shù)據(jù)中心間的時(shí)延首先受制于傳輸傳送的距離影響，第二個(gè)是受限于設(shè)備處理對網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的影響。所以一方面需要對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，減少跳數(shù)；另一方面是最小化骨干網(wǎng)每一跳的處理時(shí)延。本地?cái)?shù)據(jù)中心與互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心、同一服務(wù)商的多個(gè)數(shù)據(jù)中心或者不同服務(wù)商間的數(shù)據(jù)中心要協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)，需要相互之間交互信息，于是就有了互連需求，產(chǎn)生了數(shù)據(jù)中心互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(DataCenterInter-connect,DCI)。DCI相關(guān)的新技術(shù)研究不斷深入，通過技術(shù)創(chuàng)新，可提供更加平滑、擴(kuò)展性更強(qiáng)的鏈路，解決了跨地域帶來的傳輸效率低與成本高等問題。依靠業(yè)務(wù)需求和技術(shù)創(chuàng)新并行驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)創(chuàng)新，數(shù)據(jù)中心間互聯(lián)互通，促進(jìn)數(shù)據(jù)中心與網(wǎng)絡(luò)高度協(xié)同、相互融合，以滿足各種上層業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的需求。尤其是隨著IPv6+技術(shù)創(chuàng)新體系的不斷發(fā)展完善，針對時(shí)延敏感型業(yè)務(wù)在骨干網(wǎng)上部署低時(shí)延平面成為新的趨勢，為各種上層業(yè)務(wù)提供差異化SLA保障。在規(guī)模大的DCI網(wǎng)絡(luò)中，為適配業(yè)務(wù)分布的復(fù)雜度，需要考慮基于ROADM(ReconfigurableOpticalAdd-DropMultiplexer,可重構(gòu)光分插復(fù)用器)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。ROADM是一種使用在密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)中的器件或設(shè)備，其作用是通過遠(yuǎn)程的重新配置，可以動(dòng)態(tài)上路或下路業(yè)務(wù)波長，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)靈活配置，增加了網(wǎng)絡(luò)的彈性，簡化了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃難度。ROADM節(jié)點(diǎn)的重構(gòu)能力提升了運(yùn)營商的工作效率及對客戶新需求的反應(yīng)速度，同時(shí)有效地降低運(yùn)營和維護(hù)成本。然而隨著維度數(shù)的大容量全光交叉OXC(OpticalCross-Connect),支持維度數(shù)從ROADM的9維/20維，提升至32維。維度間互聯(lián)方式由光纖跳線直連優(yōu)化為光背板互聯(lián)，無需人工連接，做到即插即用。目前的OXC主要是20維與32維，隨帶寬與光方向增長，核心節(jié)點(diǎn)需要更高緯度的OXC,從32維向64維演進(jìn)；而為了實(shí)現(xiàn)OXCE2E的部署，在城域匯聚與接入節(jié)點(diǎn)，需要更低緯度支持9維與4維的OXC。3.3高可靠隨著數(shù)據(jù)中心的集約化、高密化發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)或算力服務(wù)的故障對數(shù)字經(jīng)濟(jì)日常運(yùn)營的影響或危害越來越大、越來越顯性?，F(xiàn)階段，無處不在的泛在智能算力業(yè)務(wù)場景對網(wǎng)絡(luò)可靠性提出了更高的要求，主要包括網(wǎng)絡(luò)無故障、網(wǎng)絡(luò)無丟包、網(wǎng)絡(luò)無突發(fā)擁塞、故障快速自愈、網(wǎng)絡(luò)性能確定(路由、時(shí)延、帶寬等)等方面。本章將闡述多框集群技術(shù)，Ason技術(shù)和Mesh組網(wǎng)方式等高可靠技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向。3.3.1多框集群技術(shù)核心路由器系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到或超過99.999%的可用性。對于組成骨干網(wǎng)的路由器來說，展強(qiáng)。業(yè)界構(gòu)筑路由器穩(wěn)定架構(gòu)的一個(gè)關(guān)鍵措施是把N個(gè)機(jī)框(N>2)以級(jí)聯(lián)方式故障點(diǎn)；新老節(jié)點(diǎn)間的流量需要通過業(yè)務(wù)板來交互(集群內(nèi)部通過交換網(wǎng)),增加圖10非集群：擴(kuò)展持續(xù)增加節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)頻繁變化對于單臺(tái)路由器來說，其擴(kuò)展是有一定限制的，需考慮光器件的發(fā)展成熟度，力。這種通過改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來適應(yīng)流量的增長，主要在網(wǎng)絡(luò)縱向和橫向進(jìn)行擴(kuò)展。理難度，同時(shí)也產(chǎn)生了多臺(tái)路由器之間如何均衡流量的問題。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)穩(wěn)定的一個(gè)關(guān)鍵措施是把N個(gè)機(jī)框(N>2)以級(jí)聯(lián)方式擴(kuò)展成集群路由器。將兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的普通核心路由器通過集群方式連接，共同組成一個(gè)多級(jí)多平面的交換矩陣系統(tǒng)，使其能夠協(xié)同工作，并且對外只表現(xiàn)為一臺(tái)邏輯路由器，從而突破單機(jī)箱在交換容量、功耗、散熱等方面的限制，平滑擴(kuò)展為更大容量的路由交換系統(tǒng)。來源：中國信息通信研究院圖11集群：平滑擴(kuò)容，不新增節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡單且穩(wěn)定路由器集群技術(shù)通過集中化、一體化的控制管理，使集群系統(tǒng)各臺(tái)路由器單機(jī)之間能夠很好地協(xié)同工作，極大的擴(kuò)展了路由器的容量，從而突破了單機(jī)在開發(fā)技術(shù)工藝上的限制。在成本方面，由于集群系統(tǒng)中各臺(tái)路由器通過高速光纖互連，節(jié)省了額外的內(nèi)部互聯(lián)端口，大大減少了投資。更為重要的是，由于集群路由器對外僅體現(xiàn)為一臺(tái)路由器，使得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜吐酚刹呗宰兊煤唵魏颓逦?，維護(hù)也更加方便快捷。3.3.2Ason技術(shù)和Mesh組網(wǎng)Ason(AutomaticallySwitchedOpticalNetwork,自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò))是以光傳送網(wǎng)為基礎(chǔ)的自動(dòng)交換傳送網(wǎng)，一種具有靈活性、高可擴(kuò)展性的能直接在光層上按需提供服務(wù)的光網(wǎng)絡(luò)，被廣泛地認(rèn)為是下一代光網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)。ASON第一次將信令和選路引入傳送網(wǎng)，通過智能的控制層面來建立呼叫和連接，使交換、傳輸和數(shù)據(jù)3個(gè)領(lǐng)域又增加了一個(gè)新的交集。司機(jī)開車的時(shí)候都會(huì)使用導(dǎo)航儀，把目的地設(shè)置好后，導(dǎo)航儀上會(huì)自動(dòng)顯示出到達(dá)目的地的幾條路線，司機(jī)可以根據(jù)實(shí)際情況選擇一條比較熟悉或者比較好走的路線。在行駛過程中，如果因?yàn)槁窙r原因臨時(shí)改變路線，導(dǎo)航儀會(huì)及時(shí)根據(jù)我們的變化重新計(jì)算，規(guī)劃出一條新的路線，直到我們順利到達(dá)目的地。ASON就是類似這種具有導(dǎo)航功能的光傳送網(wǎng)。ASON能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，在用戶或者網(wǎng)管動(dòng)態(tài)發(fā)Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是一種高健壯性的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，相比與傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)拓?fù)涿總€(gè)節(jié)點(diǎn)僅有兩個(gè)物理路由方向，Mesh網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)存在更多的物理路由方向和對外連接，當(dāng)某一個(gè)方向發(fā)生鏈路故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)可以有更多的保護(hù)通道可選，可以支持多條鏈路同時(shí)故障而不影響業(yè)務(wù)的正常傳送，因此數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘玫搅舜蟠筇岣?。隨著算力長距離傳輸越發(fā)頻繁，其對網(wǎng)絡(luò)可靠性提出更高要求。北京、上海、天津等城市正在全面推進(jìn)全光智慧城市建設(shè)，提升全光運(yùn)力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)力能力。將ASON技術(shù)與Mesh組網(wǎng)相結(jié)合，一方面可以解決傳統(tǒng)組網(wǎng)方式的問題，根據(jù)具體需求確定節(jié)點(diǎn)之間的連接度，實(shí)現(xiàn)一跳直達(dá)的數(shù)據(jù)中心直連網(wǎng)絡(luò)，另一方面ASON技術(shù)可提升運(yùn)力網(wǎng)絡(luò)健壯性，保障運(yùn)力網(wǎng)絡(luò)超高可靠。實(shí)現(xiàn)運(yùn)力網(wǎng)絡(luò)與算力協(xié)同發(fā)展，為算力提供確定性運(yùn)力。3.4彈性智能數(shù)字經(jīng)濟(jì)的加速發(fā)展使得互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)應(yīng)用種類呈現(xiàn)多樣化趨勢，視頻類、金融類、計(jì)算類場景等對網(wǎng)絡(luò)要求有所差異且需求時(shí)間不固定，隨著各類應(yīng)用規(guī)模的不網(wǎng)絡(luò)彈性智能技術(shù)的應(yīng)用可以根據(jù)需求動(dòng)態(tài)調(diào)整連接和帶寬，提升網(wǎng)絡(luò)整體效率。為滿足千行百業(yè)的差異化算力需求，基于IPv6報(bào)文的SRv6和APN6技術(shù)得到快速發(fā)展。SRv6(SegmentRoutingIPv6,基于IPv6轉(zhuǎn)發(fā)平面的段路由),即SR+IPv6,是新一代IP承載協(xié)議。SRv6報(bào)文由IPv6報(bào)文頭、路由擴(kuò)展頭SRH(SegmentRoutingHeader)和IPv6荷載組成。SR(SegmentRouting,段路由)將網(wǎng)絡(luò)路徑分成一個(gè)個(gè)段，并且為這些段和網(wǎng)絡(luò)中的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)分配段標(biāo)識(shí)ID,通過對段和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有序排列(SegmentList),不斷的進(jìn)行更新目的地址和偏移地址棧的操作來完成逐跳轉(zhuǎn)發(fā)。頭有效載荷長度Source流標(biāo)簽下一個(gè)報(bào)文頭-43AddressHopLimit跳數(shù)限制源地址目的地址NextHeaderRoatingType-4SegmeatsLeft擴(kuò)展頭長度路由類型-4剩余段路由LastEatryTag最后一個(gè)索引數(shù)據(jù)分組標(biāo)識(shí)標(biāo)簽來源：中國信息通信研究院圖12SRv6報(bào)文結(jié)構(gòu)和字段內(nèi)容SRv6繼承了SR給網(wǎng)絡(luò)帶來的所有好處，如簡化協(xié)議、簡化網(wǎng)絡(luò)(設(shè)計(jì)、部署、維護(hù))、高可靠性、源路由技術(shù)、SDN理念等。同時(shí)，SRv6通過SRH段路由擴(kuò)展頭還具備了如下三級(jí)編程能力，包括對業(yè)務(wù)路徑進(jìn)行編程、對每個(gè)SID內(nèi)部的靈活分段、攜帶例如APPID,UserID,分片ID,OAM等特殊信息。且SRv6兼容IPv6技術(shù)，在無需引入其它協(xié)議技術(shù)的情況下，中間節(jié)點(diǎn)即使不支持SRv6依舊可以按照IPv6報(bào)文繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)，且中間所經(jīng)過的結(jié)點(diǎn)信息(所謂的SID)依舊保存，便于我們回溯以及路徑調(diào)優(yōu)。SRv6具備更高的可擴(kuò)展性，更多的應(yīng)用結(jié)合能力，更強(qiáng)大的編程能力，可滿足更多新業(yè)務(wù)的多樣化需求，提供高可靠性。隨著5G和云時(shí)代的到來，各種具有差異化需求特征的應(yīng)用層出不窮，成為人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦斜夭豢缮俚囊徊糠?。隨之而來的是，這些應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)性能提出的新需求和新挑戰(zhàn)。實(shí)現(xiàn)精細(xì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、精準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維，是滿足應(yīng)用差異化需求和的可編程空間，將應(yīng)用信息(標(biāo)識(shí)和/或網(wǎng)絡(luò)性能需求)攜帶進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，使能網(wǎng)絡(luò)感知應(yīng)用及其需求，進(jìn)而為其提供精細(xì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和精準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維。SRv6的出現(xiàn)為APN6提供了新的機(jī)遇，網(wǎng)絡(luò)在傳送數(shù)據(jù)分組時(shí)，APN6技術(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)分組中的應(yīng)用信息匹配網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)策略，并選擇相應(yīng)的SRv6路徑傳輸數(shù)據(jù)分組(如低時(shí)延路徑),滿足SLA需求，提高服務(wù)質(zhì)量。政務(wù)機(jī)關(guān)、金融行業(yè)、工業(yè)企業(yè)等行業(yè)客戶處于數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈的下游，是數(shù)據(jù)中心的直接使用者，有靈活多樣、差異化明顯的算力需求場景，對于自主可控及高物理安全的網(wǎng)絡(luò)訴求強(qiáng)烈，甚至希望自主運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)。傳送網(wǎng)絡(luò)需要具備靈活彈性的切片能力，將網(wǎng)絡(luò)資源硬切片出多個(gè)資源，并開放網(wǎng)絡(luò)能力給行業(yè)客戶自主管控，實(shí)現(xiàn)運(yùn)力的彈性智能。從SDH傳送網(wǎng)演進(jìn)到OTN(OpticalTransportNetwork)傳送網(wǎng)，再到采用0SU(OpticalServiceUnit,光業(yè)務(wù)單元)核心技術(shù)的OTN傳送網(wǎng)，逐步解決了管道彈性不足、管道連接數(shù)少、管道時(shí)延較大、帶寬調(diào)整不靈活等問題。0SU技術(shù)采用2Mbps-100Gbps的硬管道聯(lián)接，定義靈活彈性的新容器0SUflex,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)硬切片的顆粒度達(dá)到2Mbit/s,無論業(yè)務(wù)速率是100M、2G,還是5G,都會(huì)以2M為步長，使網(wǎng)絡(luò)帶寬與業(yè)務(wù)速率完全匹配，業(yè)務(wù)“0”中斷，網(wǎng)絡(luò)資源利用率確定所需要的帶寬，OLT通過協(xié)議通告OTN帶寬需求，OTN接收到帶寬服務(wù)請求，自動(dòng)完成OSU管道帶寬的調(diào)整。0SU基于帶寬擴(kuò)容、縮容門限動(dòng)態(tài)調(diào)整帶寬。在OTN對應(yīng)的管道上配置帶寬擴(kuò)容和縮容的流量門限，OTN實(shí)時(shí)監(jiān)控OSU管道入口的流量，根據(jù)實(shí)際流量是否達(dá)到了擴(kuò)容門限和縮容門限，來確定是否調(diào)大或調(diào)小OSU管道的帶寬。FlexE(FlexibleEthernet,靈活以太)技術(shù)是基于高速Ethernet接口，為滿足高速傳送、帶寬配置靈活等需求而發(fā)展的技術(shù)，通過引入FlexEShim層實(shí)現(xiàn)EthernetMAC層與PHY層解耦，實(shí)現(xiàn)了靈活的速率匹配，例如將100Gbits/sPHY池化為20個(gè)5Gbits/s的時(shí)隙(Slot),可以靈活的從20個(gè)5Gbits/s時(shí)隙資源池中為業(yè)務(wù)申請獨(dú)立的帶寬資源，實(shí)現(xiàn)的低成本、高可靠、動(dòng)態(tài)配置的電信級(jí)接口。FlexEShim,對傳統(tǒng)以太網(wǎng)輕量級(jí)增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)FlexEClient(客戶)與FlexEGroup(組)之間的映射和解映射?？梢灾С秩我舛鄠€(gè)不同子接口(FlexEClient)在任意一組PHY(FlexEGroup)上的映射和傳輸，從而實(shí)現(xiàn)上述捆綁、通道化及子速率等功能。未來，隨著FlexE技術(shù)的完善與功能增強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)鏈的豐富和融合整合，F(xiàn)lexE將得到進(jìn)一步發(fā)展，并廣泛應(yīng)用。3.4.3數(shù)據(jù)中心內(nèi)智能無損技術(shù)智能無損網(wǎng)絡(luò)是一種新型的、低延時(shí)的網(wǎng)絡(luò)。針對數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳遞過程中的發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延、處理時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延等，智能無損網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在擁塞控制、流量控制、分組轉(zhuǎn)發(fā)、路由選擇等方面進(jìn)行了改進(jìn)與創(chuàng)新。在擁塞控制方面，通過采用動(dòng)態(tài)虛通道的方案將基于端口的擁塞控制改變?yōu)檩^細(xì)粒度的基于流的擁塞控制，從而將不同流進(jìn)行分離，避免出現(xiàn)擁塞流影響正常流的問題；在流量控制方面，通過推拉混合調(diào)度的方法，將傳統(tǒng)的基于局部信息進(jìn)行調(diào)度的方案改變?yōu)榫C合考慮發(fā)送端、接收端、網(wǎng)絡(luò)的全局調(diào)度方案。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的不同負(fù)載，動(dòng)態(tài)調(diào)整相應(yīng)的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)低負(fù)載下網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延較低、吞吐較高，高負(fù)載下丟包少的目的，同時(shí)兼顧低延時(shí)和高吞吐。同時(shí)，通過逐包負(fù)載分擔(dān)和負(fù)載感知實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡；在逐包負(fù)載分擔(dān)方面，通過減小負(fù)載分擔(dān)的粒度，并應(yīng)用創(chuàng)新技術(shù)重排進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低網(wǎng)絡(luò)擁塞概率的目的。在負(fù)載感知方面，通過動(dòng)態(tài)感知并抑制重載/超長路徑，減少收端亂序