中國(guó)聯(lián)通唐雄燕：構(gòu)筑400G全光底座，賦能AI時(shí)代算力互聯(lián)網(wǎng)

  作為“2024中國(guó)光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇”的重要專場(chǎng)論壇，“400G開(kāi)啟光傳送網(wǎng)新時(shí)代”線上研討會(huì)順利召開(kāi)。會(huì)上，中國(guó)聯(lián)通研究院副院長(zhǎng)、首席科學(xué)家唐雄燕發(fā)表題為《AI時(shí)代的400G全光算力互聯(lián)網(wǎng)》的主題演講。

  他表示，AI激發(fā)大規(guī)模算力需求，需要構(gòu)建算網(wǎng)協(xié)同的智算互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)算力集合，以網(wǎng)強(qiáng)算。光網(wǎng)絡(luò)是智算互聯(lián)網(wǎng)的堅(jiān)實(shí)底座，將持續(xù)向著寬帶、智能、開(kāi)放、泛在的方向發(fā)展，C+L波段的400G骨干傳輸已進(jìn)入規(guī)模商用階段。基于400G傳輸?shù)娜馑懔ヂ?lián)網(wǎng)提供超高安全、超低時(shí)延、超高可靠、超大帶寬、超長(zhǎng)距離、靈活可調(diào)、綠色節(jié)能的高品質(zhì)連接，助力“東數(shù)西算”，賦能AI高質(zhì)量發(fā)展。

  全光底座是智算互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)能力

  唐雄燕表示，當(dāng)前，以大模型為代表的人工智能技術(shù)快速發(fā)展，對(duì)算力基礎(chǔ)設(shè)施提出了更高要求，單點(diǎn)的算力往往難以滿足，需要通過(guò)算力互聯(lián)，“只有算、存、運(yùn)一體協(xié)同的算力基礎(chǔ)設(shè)施，才能發(fā)揮算力最大價(jià)值，更好應(yīng)對(duì)AI發(fā)展需求?！?

  我國(guó)AI算力分散，數(shù)據(jù)中心行業(yè)長(zhǎng)期處于“東熱西冷”的格局，算力市場(chǎng)地區(qū)供需失衡現(xiàn)狀明顯。2023年12月，國(guó)家發(fā)展改革委等部門(mén)發(fā)布《關(guān)于深入實(shí)施“東數(shù)西算”工程 ，加快構(gòu)建全國(guó)一體化算力網(wǎng)的實(shí)施意見(jiàn)》，提出構(gòu)建聯(lián)網(wǎng)調(diào)度、普惠易用、綠色安全的全國(guó)一體化算力網(wǎng)，助力網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、數(shù)字中國(guó)建設(shè)，打造中國(guó)式現(xiàn)代化的數(shù)字基座。

  在這樣的背景下，更需要實(shí)現(xiàn)“算網(wǎng)協(xié)同”，構(gòu)建全局范圍內(nèi)感知、分配、調(diào)度算力的網(wǎng)絡(luò)，并在此基礎(chǔ)上匯聚和共享算力、數(shù)據(jù)、應(yīng)用資源。

  他指出，算網(wǎng)協(xié)同的智算互聯(lián)網(wǎng)具備“三高”關(guān)鍵能力，即高性能、高通量、高智能。通過(guò)高性能保障“算的快”，高通量使能“算的多”，高智能促進(jìn)“算的優(yōu)”。具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)該具有超大帶寬、超高吞吐量、超低時(shí)延及抖動(dòng)、超高可靠性與安全性、超大規(guī)模組網(wǎng)與擴(kuò)展性、網(wǎng)絡(luò)智能化部署與運(yùn)營(yíng)等特性。

  智算互聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)包括廣域網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，以及實(shí)現(xiàn)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同編排的算網(wǎng)大腦。“無(wú)論是廣域網(wǎng)還是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，未來(lái)的發(fā)展光通信都會(huì)起到非常關(guān)鍵的作用。對(duì)于智算中心網(wǎng)絡(luò)，在大容量電交換基礎(chǔ)上，需逐步引入全光交換，來(lái)使能智算中心內(nèi)部大容量的算力卡互聯(lián)和智算服務(wù)器之間連接?！?

  唐雄燕指出，全光底座是智算互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)能力，基于智能超寬的全光連接能力，可實(shí)現(xiàn)算力的高效互聯(lián)和調(diào)度。要實(shí)現(xiàn)3級(jí)時(shí)延圈能力，達(dá)到城市內(nèi)1毫秒，樞紐內(nèi)城市之間5毫秒，東西部樞紐之間20毫秒的要求；要建設(shè)越來(lái)越多的全光錨點(diǎn)，通過(guò)泛在的光接入來(lái)實(shí)現(xiàn)一跳入云、一跳入算。而實(shí)現(xiàn)超寬連接，需要依賴超高速率的光傳輸技術(shù)，圍繞東數(shù)西算組網(wǎng)，骨干采用400G ROADM/WSON光電協(xié)同組網(wǎng)，提供高速、高可靠、低時(shí)延DC間連接。

  依托這張全光底座，可以支撐長(zhǎng)距RDMA高性能傳輸，賦能遠(yuǎn)程智算?！耙?yàn)檫h(yuǎn)程智算互聯(lián)要具備無(wú)損傳輸能力，才能保證計(jì)算效率，需要讓RDMA數(shù)據(jù)流直接承載在確定性網(wǎng)絡(luò)上，而光網(wǎng)絡(luò)是確定性網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇。通過(guò)在源點(diǎn)和宿點(diǎn)之間構(gòu)筑波長(zhǎng)級(jí)的一跳直達(dá)，避免了網(wǎng)絡(luò)擁塞丟包導(dǎo)致的效率降低?！睘榇?，OTN傳輸設(shè)備需要具備PFC流控響應(yīng)能力，能緩存網(wǎng)絡(luò)上流量并保證不丟包，同時(shí)具備逐級(jí)向上反壓流量的能力，從而與DCN交換機(jī)協(xié)同實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離無(wú)損。

  中國(guó)聯(lián)通構(gòu)建超強(qiáng)運(yùn)力全光底座，賦能“東數(shù)西算”

  唐雄燕表示，中國(guó)聯(lián)通正在建設(shè)超強(qiáng)運(yùn)力的全光底座，服務(wù)國(guó)家“東數(shù)西算”。2022年，發(fā)布了《算力時(shí)代的全光底座白皮書(shū)》，開(kāi)始構(gòu)建“東數(shù)西算”8大樞紐及31個(gè)省級(jí)節(jié)點(diǎn)間超大容量品質(zhì)聯(lián)接，覆蓋20000+全光算力錨點(diǎn)，100000+商務(wù)樓宇，提供高品質(zhì)全光接入。

  超大寬帶方面，以DC為中心，基于400G 構(gòu)建算力互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)任意DC的高速直達(dá)；同時(shí)基于OXC構(gòu)建MESH化的低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)云池之間的靈活調(diào)度、全光一跳直達(dá)，平均降低2-3ms，樞紐間<20ms；超高可靠方面，通過(guò)光電協(xié)同保護(hù)，可實(shí)現(xiàn)多重故障的自動(dòng)恢復(fù)；還通過(guò)智能技術(shù)的引入，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的智能調(diào)度，向高等級(jí)自智網(wǎng)絡(luò)邁進(jìn)。

  他指出，高速光傳輸正朝著400G方向演進(jìn)，我國(guó)2023年開(kāi)始400G長(zhǎng)距傳輸?shù)脑囼?yàn)工程，今年正式開(kāi)啟規(guī)模商用部署。今年3月中國(guó)移動(dòng)宣布全球首條400G全光省際骨干網(wǎng)正式投入商用，中國(guó)聯(lián)通也會(huì)很快啟動(dòng)400G長(zhǎng)距離系統(tǒng)的商用部署。

  “400G全光傳送網(wǎng)技術(shù)，在城域、省干等中短距離場(chǎng)景下已有很多應(yīng)用，現(xiàn)在正向超長(zhǎng)距方向發(fā)展?！痹诔L(zhǎng)距應(yīng)用中，需要采用高波特率的光電器件，將從90G向130G波特率演進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)更高性能的單波400G/800G傳輸。在頻譜方面，從傳統(tǒng)C波段，向C+L波段以及S波段擴(kuò)展，通過(guò)6C+6L，可將光纖可用帶寬擴(kuò)展到12THz以上。

  此外，為更好支撐400G的光傳輸，需要部署新型光纖。G.654.E光纖已開(kāi)始在骨干網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模部署，為400G及超400G應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。多年前中國(guó)聯(lián)通就聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈率先提出在陸地傳輸系統(tǒng)引入兼具大有效面積和低損耗特性光纖（G.654.E），引導(dǎo)完成G.654.E光纖標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化及試驗(yàn)示范。目前G.654.E光纖已在全球大規(guī)模應(yīng)用，中國(guó)聯(lián)通今年也會(huì)加大部署力度，不斷升級(jí)完善光纜網(wǎng)。同時(shí)，中國(guó)聯(lián)通還在研究新型的空分復(fù)用光纖，并在技術(shù)應(yīng)用上也做了積極探索，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界，完成了弱耦合少模光纖、弱耦合七芯光纖的200G、400G傳輸驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

  最后，唐雄燕介紹，在400G商用實(shí)踐方面，2023年，中國(guó)聯(lián)通完成了基于PCS-16QAM和QPSK兩種調(diào)制格式的C+L波段的400G測(cè)試，充分驗(yàn)證系統(tǒng)傳輸性能和功能。2024年將會(huì)正式進(jìn)入400G干線網(wǎng)商用部署階段，構(gòu)建全光算力互聯(lián)網(wǎng)。另外，中國(guó)聯(lián)通也在進(jìn)行800G測(cè)試和試驗(yàn)。2021年至今，開(kāi)展了多個(gè)800G現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)測(cè)試，基于PCS-64QAM調(diào)制是800Gbit/s較為成熟的方案，支持城域短距傳輸以及數(shù)據(jù)中心互聯(lián)等應(yīng)用場(chǎng)景。