北邮张杰：5G+F5G“双千兆”网络发展面临四大核心挑战

5月13日消息（岳明）在今日于北京举行的“2021年中国光通信质量发展论坛”上，北京邮电大学电子工程学院执行院长、信息光子学与光通信国家重点实验室副主任张杰表示，5G+F5G的“双千兆”网络，将成为启动数字经济高质量发展的新引擎。他亦指出，未来“双千兆”网络发展面临着包括核心芯片、操作系统、网络架构和产业生态在内的四项核心挑战。

“5G和F5G的融合实际上代表着连接能力和传输能力的一体化，通过5G实现泛在连接，通过千兆光网提供大容量的管道，这样的最佳匹配对于未来的网络建设数字化转型形成了一个非常好的底座支撑。”张杰谈到，在面向F5G网络的关键技术中，资源编排和连接管理是需要解决的两大问题。

首先从资源编排角度来看，未来的网络资源，尤其是全光网络技术的发展，将把技术、传输和存储资源真正打通起来，实现云网融合，资源的融合和聚合趋势非常明显。在这个过程中，怎样进行良好的资源编排，实现各类资源的异构流动，就变成了很重要的话题。

其次是连接管理问题。光网络的发展出现了两个重要趋势：一个是向上，带宽越来越高，速率越来越大；同时，向下在提供业务颗粒度上，也从原来粗放的大管道的颗粒的提供，发展到现在面向业务的细粒度的提供。在这个过程中，面临的是连接数量、连接规模的海量增长，所以这个过程中，大批量的光连接的快速建立、实现确定性的保护以及并发的恢复等问题就带来了未来连接管理的挑战。

面向F5G网络的关键技术：资源编排+连接管理

张杰表示，从资源编排角度来看，主要强调的是对异构化资源能力的一个编排。“在面向F5G网络的资源编排中，我们所研究的关键技术包括全网业务统一管理的编排技术、端到端虚拟化安全切片技术和业务统筹调度路径优化技术，以及计算、存储、传输资源的协同控制。”

他谈到，其团队设立了专业的原子能力服务库和集成AI引擎的控制架构，以及面向AI应用的开放接口，从服务、架构和接口三个方面，建立了网络编排的控制功能。同时还提出一个面向异构资源的网络控制架构，其中编排器和控制器集成AI引擎，协同控制跨域、跨层、云网资源，可完成资源调度和虚拟网络切片设计，实现多种云网应用。

张杰分析道，网络的发展从传统的OTN发展到多业务的OTN，以及未来面向F5G网络新型的OTN系统，不仅是容量的发展，还存在带宽的管道、颗粒向下覆盖与延伸，支持未来确定性的、而且是面向一些工业互联网场景的低速带宽的调度，由此就会产生大量小颗粒度的业务。这些是在以前光网络当中没有遇到的。

以前的光网络是作为基础管道，提供大容量的连接能力。但是从未来角度讲，这样的连接能力和连接水平将会向更大规模发展。由于基于OSU的OTN能够承载低到2Mb/s高到100Gb/s的多颗粒度业务接入，因此凭借其在海量连接条件下的管道连接能力和分配能力，将成为一个很重要的业务需求。在OSU海量连接动态建立方面，扩展现有连接管理机制的处理能力面临新的问题与挑战。

“在此基础上，我们还研究了F5G网络中断连接的快速恢复问题。业务数量的增加，不仅使连接的规模扩展，同时也对网络的可靠性和生存性带来了更大的挑战。我们进行了包括同宿业务捆绑的方式提高生存性效率以及基于Segment Routing的跨域端到端业务建立的研究尝试。”他向与会观众介绍到。

“双千兆”宽带时代面临的四项核心挑战

谈及未来迈入“双千兆”宽带时代所面临的挑战时，张杰指出，未来我们还面临着包括核心芯片，操作系统、网络架构和产业生态在内的一系列问题。

第一个核心挑战是需要提升核心材料、器件和芯片竞争力。他谈到，从芯片层面上看，我国在芯片设计方面发展状况良好，细分领域达到国际先进水平，但是在先进制造设备、电子设计自动化工具等领域与国际先进水平还有较大差距。 “怎样提升核心材料、器件、芯片、模块的竞争力，这是一个需要突破的点。”

第二个核心挑战是需要深耕操作系统，支撑行业应用。“在面向F5G时代时，对操作系统能够从网络、终端、用户以及开发者不同的角度形成全方位的一个点，打造适应这个时代的新型操作系统，实现通信、网络计算、传输这些资源的统一融合，这些对我们带来了新的挑战。”

第三个核心挑战是需要平滑演进创新型网络架构。他表示，在大带宽背景下，如何实现当前网络形态平滑演进到未来架构，解决局端和终端设备解耦，实现网络智能化控制和端到端业务的快速部署，是F5G网络发展面临的重大挑战。

第四个核心挑战是需要融合创新业务应用。“网络的演进最终还是服务于用户，为应用创造各种各样的支撑。未来F5G网络发展起来以后，它的应用是什么，最佳匹配支撑的应用是什么，这个应用不是由我们定义，而是由用户定义，然后由此去营造相应的生态，这是一个很重要的话题。”

在演讲的最后，张杰指出，“双千兆”实际上也是开启未来发展的新起点。他认为，在双5G之后的未来的宽带网将会更加着重于提高用户实际体验，同时更加关注网络个人信息安全，并且将构建天地一体化“人、机、物、灵”网络。

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