北邮顾仁涛教授：IP+光深度融合将成重要趋势 有望形成颠覆性解决方案

C114讯 4月6日消息（岳明）在今日由CIOE中国光博会与C114通信网联合推出的大型研讨会系列活动——“2023中国光通信高质量发展论坛”第三期“智能光网络技术研讨会”上，北京邮电大学信息与通信工程学院教授、博士生导师顾仁涛就IP与光网络的融合新趋势进行了深入探讨与分析。

他指出，IP与光的深度融合将成为一个重要的趋势。在物理器件增强、软件定义技术和人工智能技术（AI）赋能之下，实现智能、灵活、可编程“IP+光”融合型网络已经成为一种可能。

算网融合推动IP+光需求

顾仁涛谈到，信息通信网当前的发展趋势可概括为六个字：高速、高质、绿色。

具体来看，以6G为代表的新一代信息通信技术要求更大的带宽，峰值速率达到Tbps，通信网要求更高的QoE；同时，数字经济要求推动数字技术和实体经济深度融合，垂直行业的应用展要求更高品质的传输，通信网需要严格的QoS；并且，未来网络对能耗带来巨大的挑战，超大规模的通信网络已成为世界能源消耗的不可忽视的一部分，绿色节能通信显得尤为迫切。

同时，近年来，信息网络发展出现了计算与网络相融合的发展趋势。算网融合在国家发展的战略地位变得越来越重要。他表示，算网融合也为网络带来了更多挑战，包括大容量——数据/算力的流动；低延迟——通信时延不可忽略；高协同——多维资源实时协同。

“在这样的挑战之下，网络将回归通信本质，那就是转发与交换。而转发与交换和结果紧密相关，与‘谁来完成’无关。这将推动‘光’与‘IP’的紧密结合。”顾仁涛在演讲中说到。

IP+光网络的发展历程

他坦言道，从历史来看，IP和光的融合并不算非常顺利。一个可能的原因在于，在过去，光传输是相对固定的、不太灵活的，而IP转发交换非常灵活；这使得二者的融合存在一定障碍。所以，过去的IP+光大多采用“管道式”，即IP over WDM/OTN的模式。随着光网络自身的不断演进，从点到点的通信到端到端的光组网再到可编程的光组网，其组网能力和灵活调控能力也在不断增强，在能力上与IP技术的差距越来越小。这使得IP和光之间进行深度融合成为可能，也就是可能从“管道式”演进为“融合式”。

顾仁涛指出，路由光网络、开放光网络等新兴技术和应用方案的出现，都促成和推动了IP与光网络进一步融合的开放式“IP+光” 网络。他同时还强调，由于流量非对称和业务动态连接等问题，让光层具备汇聚交换能力依然不可或缺，“IP+光”协同融合仍然需要。

据其分析，物理器件推动灵活性的提升，软件定义技术推动可编程性的提升，AI技术推动智能化的提升，这三类技术的进步使得构建智能、灵活、可编程“IP+光”网络成为可能。

IP+光网络的关键技术

而为了实现这一目标，行业已经有很多相关研究和成果能够提供支撑。

在IP+光网络灵活传输技术方面，相干光通信技术支持远传输距离、大传输容量，进一步扩展传输容量，新型非对称CDC-ROADM架构可以有效承载双向非对称流量需求，同时，可编程拉曼放大技术有助于解决多波段光通信系统中的光信号放大问题。具体来看，相干光通信打破长距离大带宽光纤通信的技术瓶颈，是扩展IP网络传输800GE业务的重要选择。可插拔400GE数字相干光器件(DCOs)允许在DWDM波长上直接连接路由器，并可以补充光网络中的传统DWDM转发器，以满足各种容量并达到目标。CDCa架构根据实际的非对称流量需求，灵活调整每个节点度的进、出光纤数量，以及每个添加/删除模块的发射机和接收机数量，降低硬件成本。此外，多波段传输(MBT)技术可能成为流量持续增长的未来光通信系统的关键解决方案。可编程拉曼放大器除了拥有超宽增益轮廓，还能够以可控的方式提供任意增益轮廓，这一点对于宽谱域多波长的光资源调度尤为重要。

在IP+光网络可编程协调控制技术方面，将软件定义技术、编排技术与多层网络体系相结合，可以简化网络控制和管理过程。他以自动化增加光旁路为例进行了介绍：在SDN环境下增加光旁路的自动化创建，可以实现光网络和IP网络资源的协调管控，提升多层网络资源利用率，降低网络阻塞率。

此外，顾仁涛还详细介绍了包括IP+光网络智能化感知、智能化分析和智能化决策等技术。以IP+光网络智能化决策技术——节点恢复为例，运用灵活可变的光层连接，能够解决核心IP节点失效引发的故障问题，实现节点故障下的IP网络能力秒级恢复。这充分发挥IP+光网络中IP层与光层协同能力，完成了灵活光层向IP网络的赋能。

未来的挑战与开放问题

“无论是灵活传输技术、可编程协调控制技术还是智能化技术，都将使IP+光网络具有智能、灵活、可编程三大特点。在未来的通信网络发展过程当中，二者融合可能会形成一些新的优势，甚至一些颠覆性的解决方案。但是总体来讲，我们认为还有一些挑战和开放问题。”

顾仁涛谈到，这些挑战可以归纳为更大规模（大规模网络节点）、更大带宽（多波段宽谱域）和更加复杂（混合网络架构+开放网络架构）。

而在开放问题方面，首先是需要进一步探讨新型的融合控制架构，因为IP的功能和光的功能存在一定的重叠但又各有特色，如何因地制宜在不同场景下选择不同的结构还需要进一步分析探索；大容量灵活可调的光网络还需要新型光器件及成熟产业链的支撑；再者，“IP+光”网络的资源优化状态空间变得极其巨大，这也会使IP+光在实时协同方面面临更大挑战。

他在最后总结说，IP与光的深度融合将成为一个重要趋势，特别是在光的灵活性、组网能力越来越强的情况下，光与IP的互补性和协同性需求变得更为强烈。在物理器件增强、软件定义技术和AI的赋能之下，构建智能灵活可编程“IP+光”网络已经成为一种可能，并将为下一代的信息通信网络做出更大贡献。