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智慧光网络为千行百业数字化转型注智赋能

发稿时间: 2021-09-28 21:57 来源:中国工信产业网 作者:中国信科集团烽火通信科技股份有限公司高级技术专家 吴军 2021-09-28

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数字化与数字化转型正当时

2017年,习近平总书记强调“推动实施国家大数据战略,加快完善数字基础设施”“加快建设数字中国,更好服务我国经济社会发展和人民生活改善”。当成为数字世界和现实世界的联系纽带及表现形式时,数字就成为数据。“利用新的ICT技术在组织、文化、流程等方面应变而变的改变”,这是2017年中国信科集团旗下烽火通信给出的数字化转型的定义。数字经济是应用数字技术、数字产品和数字化方法来创造、转换和实现价值。数据显示,2020年,我国数字经济规模达到39.2万亿元,占GDP比重为38.6%,位居世界第二。数据成为最核心的生产要素。数字文明是指利用新的ICT技术创造新的可信、安全、智能的社会。中国正处于从发展数字经济迈向发展数字文明的伟大进程中。

2021年3月5日,国务院总理李克强在政府工作报告中介绍“十四五”时期主要目标任务,指出“加快数字化发展,打造数字经济新优势,协同推进数字产业化和产业数字化转型”,强调“加大5G网络和千兆光网建设力度,丰富应用场景”。千兆光网就是智慧光网或者F5G,从语音业务到Web、视频、4K高清,再到如今的万物互联,移动5G和固网5G一同走进了千兆时代,5G﹢智慧光网(F5G)将构筑ICT网络和数字经济发展的基石。

截至2021年8月,全球超过170家电信运营商实现了5G商用,我国累计建成5G基站达到103.7万个,占全球5G基站总数的70%以上;5G终端连接数近4.2亿,5G终端连接数占全球80%以上。在5G标准方面,支持万物互联的R17版本即将完成,作为5G-Advanced的首个版本R18也将启动;F5G的Tbit单波速率、光联万物、ms级的低时延带来极致的用户体验。据中国信通院的预测,到2030年5G拉动6.3万亿元经济产出,新增800万个就业机会。5G﹢F5G(智慧光网)引领数字经济蓬勃发展。

5G、F5G正在和“ABCD”(AI人工智能、Big Data大数据、Cloud Computing云计算、Digital Twins数字孪生)等技术融合,锚定应用行业和应用场景。比如,智慧医疗将挽救更多人的生命,守护更普惠的健康;智慧电网将极大地提升电网安全、缩短电力故障恢复时间。5G﹢智慧光网将使能千行百业的数字化转型。

各行业企业纷纷投身到数字化转型的实践中。例如,基于“最大限度挖掘数字连接价值,造福人类社会”的愿景,烽火通信制订了数字化转型的战略SMART,即协同共享的生态(Synergetic Ecosystem)、因变而变的组织(Matching Organization)、敏捷灵活的运营(Agile Operation)、创新突破的应用(Revolutionary Application)、量身定制的服务(Tailormade Service)。从SMART战略到SmartICT2.0﹢完整解决方案,烽火通信的解决方案包括了智慧网络、智慧平台和应用以及健康生态。

泛在、超宽、开放、随需彰显光网“智慧”

2019年,烽火通信率先提出智慧光网络的概念,它的主要特征是“泛在、超宽、开放、随需”。“智慧光网络”一经提出,在行业内引起了广泛共识。智慧光网通过数字孪生技术,将物理光网络完整映射到数字世界,加上意图识别、知识图谱、大数据和人工智能等技术,物理网络和孪生网络两个平行世界智慧交互;通过边缘延伸、带宽灵活调度、AI加持等实现架构扁平化、调度全光化、管理智能化,进一步体现智慧光网“泛在、超宽、开放、随需”的核心价值,支撑政务应用、行业应用和家庭应用。

智慧光网络的泛在体现在接入客户类型、业务种类和接入场景三个方面。在网络接入侧,支持4G/5G/6G无线、光纤到家庭(10G/50G PON)、企业专线、万物智联等。光纤到家庭将进一步向光纤到房间(FTTR)、光纤到桌面(FTTD)、光纤到终端(FTTT)乃至光联万物方向发展。在全光链路侧,OTN/ WDM向网络边缘不断延伸并引入小颗粒的光业务单元(OSU),使管道容器匹配业务颗粒度。

智慧光网络的超宽体现在超高速率、超大系统传输容量和超大节点调度容量三个方面。通过编码和调制技术,单波速率从400G向800G/Tbit提升;通过波分复用技术,从C波段向C﹢﹢再向C﹢L全波段延伸,获得更大的系统容量;通过空间复用技术,采用多芯/少模光纤,实现下一代超大容量的光纤通信系统。而10G/ 50G PON﹢2.5G/5G无线双频并发构筑了立体多维的室内大带宽。

智慧光网络的开放体现在能力开放、网络开放和接口开放三个方面。应用层集中管理丰富的APP应用;标准的南北向接口实现开放解耦;通过统一的云网编排控制、IP﹢光的跨层协同实现云网协同,支撑网络即服务(NaaS)。软件定义网络SDN﹢AI技术打造智慧光网大脑,实现网络端到端的可控可管可视。

智慧光网络的随需体现在业务承载方式、路径和带宽、时延QoS保障三个方面。100M-5G的任意颗粒切片技术、确定性的低时延技术,专线MAC层的隧道加密技术实现一网多用、带宽按需分配、服务无等待、品质可保障。

正是智慧光网络“泛在、超宽、开放、随需”的特征,能很好地为千行百业的数字化转型赋能。

智慧光网络赋能行业数字化转型

如今,无论任何时间、任何地点、任何屏幕,移动视频已成为一种习惯;停课不停学,居家办公永在线,新冠肺炎疫情成就了在线教育和在线办公;中小企业加速上云成为常态;还有XR、全息通信、触觉互联网、AIoT、工业互联网等,这些应用将开启智慧光网络应用的新蓝海。在智慧医疗、智能制造和新型智慧城市等众多行业的数字化转型过程中,智慧光网络功不可没。

智慧光网络为医疗行业注入新动能。在医疗行业,智慧医院是典型的应用场景。5G﹢智慧光网构成智慧医院专网,用来连接科室的各种医疗设备。基于医院专网构成的大带宽、低时延、广连接的智慧网络支撑各种医疗应用,如远程会诊、远程超声、远程手术、远程护理等。借助5G、智慧光网、产业互联网、AI等新兴技术,医院提高了医疗配置效率、改善了就医体验、密切了医患互动,推动了传统医疗向全联接的智慧医疗方向发展。

5G和智慧光网络在2020年雷神山、火神山医院抗击新冠肺炎疫情过程中发挥了巨大作用。在手术前的远程会诊中,1Gbps量级的带宽、16K 3D视频带来的高清影像,让医生与患者“近在咫尺”;远程手术中需要操控手术仪器,毫米级时延、5个9的可靠性帮助医生与病魔赛跑;手术后的远程医护借助可穿戴设备、医疗传感、大连接守护患者的健康。

智慧光网络编织工业互联网“全连接”平台。工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态,通过对人、机、物、系统等要素的全面连接,构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系,为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了实现途径。

工业互联网由三个部分组成:一是底层物联网,也称OT系统,如分布在生产车间的生产装备、智能仪表、工业机器人、各种传感器和接入控制网关等。二是连接OT系统和IT系统的企业内网CT系统,包括工业PON、工业OTN等工业级的智慧光网络、工业以太网以及采用5G/6G网络切片的企业专网,比如云化机器人等移动的智能装备必须用5G/6G网络来安全可靠连接。三是支撑企业研发、生产、销售、供应链、服务等全场景全生命周期的多个IT系统的工业互联网平台。

工业互联网既是工业数字化、网络化、智能化转型的基础设施,也是互联网、大数据、人工智能与实体经济深度融合的应用模式。以智能制造为例:一方面,工业互联网平台基于实时业务流,驱动车间OT运行,实现智能制造;另一方面,工业互联网聚合来自OT的数据,借助人工智能、大数据分析技术,反过来优化OT运行参数、提高运行效率,进一步为企业提供决策支撑。企业的工业互联网平台需要与外部工业互联网平台互联,如与行业互联网标识解析平台对接,与合作伙伴生产系统、供应链系统连接,实现网络化制造、零库存等提质增效的目标。智慧光网络的大带宽、低时延等特性构成了智能制造实时和高可靠应用的基础。

智慧光网络构建城市“最强大脑”。武汉新型智慧城市基础平台就是典型应用实例,该平台包含一张融合的云网、一个城市大脑、三大保障体系,服务于政府管理、城市治理、生态宜居、惠民服务、产业创新五大领域,实现了包括政务服务一网通办、政府办公一网协同、民生服务一码互联、企业服务一站直通、城市运行一网统管、社会治理一网共治理的“6个1”。5G和智慧光网络、城市大脑成就了“云数通衢、大智武汉”。

未来智慧光网络支撑我国迈向数字文明

ITU-T SG13发布了网络2030白皮书。网络2030白皮书给出了网络2030愿景:在新兴的全息社会——由全息技术驱动的未来数字社会里,开展新一轮网络创新,借助联邦新型基础设施提供新的通信服务,从而使能新型垂直行业。

根据全球通信行业的发展规律、各国的网络发展战略和学术界、产业界的最新研究进展,第六代移动通信技术会在2030年开始商用,智慧光网络也将相应地发展为第六代固定通信网络(未来智慧光网络或F6G)。

未来智慧光网络的应用场景将包括但不限于6G移动承载、XR、全息通信、触觉互联网、工业互联网、智能物联网、空天一体化(卫星-陆地通信)、海洋信息网络等,这将对智慧光网络提出更高的要求。比如,触觉互联网是能够实时传送控制、触摸、感应/驱动信息的通信网,它融合了XR、触觉感知、全息通信、5G-A/6G移动通信、XR智慧光网络等最新技术,是网络技术及其应用的又一次演进。触觉互联网对通信网络提出了大带宽、低时延、严格同步和安全性的要求:大尺寸全息图需要1Tbps以上传输带宽;人眼察觉不到的最大时延约为5ms,为了承载的流畅性和沉浸性,即时触觉端到端的延迟在亚毫秒级;人脑对不同的感觉输入反应时间不同,例如触觉1ms,视觉10ms,听觉100ms,在多触觉输入的情况下,来自不同位置的混合感觉输入的实时反馈需要严格同步;在远程操作的过程中,数据传输的安全性应保证,尤其是涉及人的生命或高价值的机械装置等触觉场景。

烽火通信认为,未来智慧光网络是现阶段智慧光网络的升级,是具有更泛在连接、更大带宽、智慧内生、安全内生、云网算融合等高级智慧属性的自愈自治的光网络。

可以预见,未来光网络的智慧特性将更好地服务于智慧生活、智慧生产和智慧社会治理,更好地赋能千行百业的数字化转型,支撑我国从数字经济高质量发展迈向数字文明。

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