算网融合全光网络技术探讨 -中国移动 段晓东在2023智慧光网创新发展论坛上的演讲

算网融合全光网络技术探讨中国移动研究院段晓东2023年6月29日上海算力网络是以算为中心、算力网络是以算为中心、网为根基，网、云、数、 (ABCDNETS)等深度融合、提供一体化服务的新型信息基础设施。中国移中国移动深刻把握算力时代发展脉搏，以网强算提出“算力网络”全新理念，算力网络发展，在业界取得了广泛共识，引起了巨大反响发布发布《算力网络技术白皮书》，提出十大技术方向发布中国移动《算力网络白皮书》和发展倡议成为“5G+算力网络+能力中台”新型信息基础设施的关键一环杨杰董事长提出“算力网络”概念与愿景阶段成立算力网络子链，组建14支攻关战队2021.11发布《算力网络科技，CFITI试验网与中国算力网、信息高铁互联，打造科学装置2022.12布新理念新概念征程方向略2022.12021.82023.32022.6算力网络智慧中台12 十五五阶段及更长期 十五五阶段及更长期 十四五阶段算力网络的算力网络的发展过程既有基础设施的继往开来，也有技术创新的科学高峰，是工程+技术的有机结合智能编排算网融合一体排运营服务模式创新：多方算力可信交易理施2025~2024-20252025~2024-20253务能力务能力力网络发展，加快构建基础设施、平台服务和技术赋能三位面向算网基础设施构建物理空间、逻辑空间、异构空间、多主体算力融通“4+N+31+X”布局，1000边缘节点msmsmsSRv6/G-SRv6打造统一算网底座面向业务融合创新实现算网高效协同，支持CHBN业务融合发展，打造算网全新生态产品算力化和算力产品化发布算网服务1.0构筑算网大脑面向创新技术引领，打造原创技术策源地三横两纵体系架构提出十大技术发展方向三十二个核心技术体系片节能服务器节能数据中心节能低碳GPON片节能服务器节能数据中心节能低碳GPON全光网络广域RDMA全调度以太网IP网络在网计算算网融合核心技术体系提出十大技术发展方向和核心技术体系运营服务层算力交易算力交易数据流数据流通编排管理层泛在调泛在调度算网智算网智能化智能智能网络调度算网基础设施层 算力原生 算力卸载存算一体存算一体云原生云原生 算力度量算力路算力路由在网计算在网计算应应用感知确定性网络SRv6/G-SRv6空空天地一体智能算力2022年6月发布《算力网络技术白皮书》全程全程信全排计算全光网创新技术突破局域技术广局域技术400GOTN+400GE以太Rv算力路由45新型智算中心NICC以GPU、新型智算中心NICC以GPU、AI加速卡等智能集群算力为核心集约化建设的E级超大规模新型算力基础设施，软硬件全栈环境，支撑AI大模型的高效训练，支撑行业数智化转型升级智智能算力将成为未来算力主流，中国移动加快发展智能算力，以新型智算中心为发力点，打造算力高峰，推动算力网络实现智能跃迁 (NewIntelligentComputingCenter)算：GPU集群算力型智算中心数据中心6心五大核心技术升级五五大核心技术全面升级，构建标准统一、技术领先、兼容开放的智算底座 算 存网网 管 效算算力以CPU为主，单机双路单一单一存储协议，结构化数据为主普普通以太网络，10G/25GCPUCPU虚拟化、容器化传传统风冷，单机柜7KW新型智算中心GPUGPU为主，单机8卡，扣卡互联，最高带宽600GNFSNFS、Posix、S3多协议融合，海量非结构化数据RoCERoCE高速无损网络，200G/400GGPUGPU池化，算力原生跨架构迁移冷冷板或浸没液冷，单机柜40KW7广域网络技术变革需求—面向算力应用构建高品质新型基础网络算力网算力网络新业务带来新需求，通过技术创新，加速向“宽、快、稳、效”的新型基础网络迈进宽宽 快稳稳效效新需求骨骨干网流量年增长近30%msms级超低时延应用工工业控制等提出零丢包、100us级抖动需求算算力和网络间高效协同统网络1100G系统，10GPON骨骨干网IP+传输多级转发时延以以太队列调度，可能拥塞以以实现业务可达连接为主新型网络骨干向骨干向400G系统，接入向50GPON演进骨干骨干20ms、省域5ms、地市1ms时延圈确定性网络确定性网络，广域RDMAGG-SRv6、算力路由高效承载片节能服务器节能数据中心节能低碳50GPON片节能服务器节能数据中心节能低碳50GPON全光网络广域RDMA④全调度以太网IP网络在网计算算网融合核心技术体系提出十大技术发展方向和核心技术体系运营服务层算力交易算力交易数据流数据流通编排管理层泛在调泛在调度算网智算网智能化智能智能网络调度算网基础设施层 算力原生 算力卸载存算一体存算一体云原生云原生 算力度量算力路算力路由在网计算在网计算应应用感知确定性网络SRv6/G-SRv6空空天地一体智能算力2022年6月发布《算力网络技术白皮书》全程全程信全排计算全光网创新技术突破局域技术广局域技术①400G③G-SRv68宁波←→贵州贵安宁波←→贵州贵安400G光传输网的5GSDH2.5GWDM10GWDM/OTN100GOTN400GOTN19891996200320132023在2023在2023年3月实现世界首个5616km极限传输的先导试验基础上，与业界联合进一步完成全球最长距离的经典商用场景1673km传输技技术极限能力的现网试验面面向经典商用场景的现网试点←→湖南隆回5616kmEDFA/部分拉曼+G.652D光纤2.1dB余量1673km纯EDFA+G.652D光纤6.4dB余量912THz00G全光网12THz4400G系统面对超高速率、超宽频谱和新型信道损伤等全新挑战，通过光器件、有源模块和光系统架构三术变革实现骨干网由100G到400G的代际演进1新器件2新波段3新损伤符号率：~30GBd→~130GBd，提升四倍C波段→C+L波段，扩展三倍SRS转移：100G<1dB→400G~7dB，增加6dB1超高速光器件2超宽谱有源模1超高速光器件2超宽谱有源模块66THz光电合封、高性能DSP、先进工艺共同推动符号率光电合封、高性能DSP、先进工艺共同推动符号率从~30GBd提升到~130GBd自适应SRS均衡，破解动态网络运维难题，力争功率平坦度<±0.5dB在C/L波段性能差异，向C+L一体化演进领并跑>20222016200950GPONFTTR10GGPON领并跑>20222016200950GPONFTTR10GGPON>98%光纤入户占>98%光纤入户占比>5000万户截止2023年5月中国移动千兆有线宽带用户数>2.8亿户截止2023年5月中国移动有线宽带用户总数跟跟随GPON2.5/1.25G提出提出PON+FTTR智能协同的新一代光接入网架构，进一步延伸光底座到房间打造千兆入算光锚点PON·构建万兆光接入•进展：联合业界实现中国产业对50GPON代际技术和标准FTTR·增强千兆光覆盖进展：联合业界引领FTTR技术、标准和产业发展，提出基OAMFTTR系统架构•推进：将加快FTTR协议层技术收敛和标准化，支撑产业应用域联测路由及保护全础OAMG-SRv6转发机制和控制协议WAN域联测路由及保护全础OAMG-SRv6转发机制和控制协议WAN片应用感知GSRvIP协议的重要突破，完成从概念到成熟和规模应用的全过程创新Level3应用创新Level2业务保障Level1基础协议••••••原创提出G-SRv6压缩帧结构和转发机制基于G-SRv6从三个层次形成全栈技术体系G-SRv6成为IETFSRv6三项基础标准之一围绕G-SRv6主导立项或发布10+项国际标准完成全产业链10+厂家互联互通构建全球最大的SRv6Policy骨干网络，并在海外南非MTN等多个运营商规模商用NICNICNIC33%NICNICIncastNICNIC从“流”分发到“报文”分发均衡及调度，实现单流多路径.布式控制转发，提高网络可用性协议层3大转变物理层1大升级4、全调度以太网(GSE)，突破无损以太性能瓶颈NICNICNIC33%NICNICIncastNICNIC从“流”分发到“报文”分发均衡及调度，实现单流多路径.布式控制转发，提高网络可用性协议层3大转变物理层1大升级算中心计算、存储器件性能大幅提升及分布式训练模型增大，中心内网络逐步成为性能瓶颈，心网络向大带宽、低时延、高可靠的高性能总线级网络演进集群有效集群有效算力∝{GPU单卡算力*总卡数*线性加速比*有效运行时间}网络性能决定GPU集群算力加速比网络可用性决定GPU集群稳定性中中国移动联合产业提出全调度以太网(GSE)技术架构，最大限度兼容以太网生态，创新基于报文容器(PKTC)的转发及调度机制，构建无阻塞、高带宽、低时延的新型智算中心网络，形成标准开放的技术体系，助力AI产业发展GSOS(全调度操作系统)NIC.....从从盲发+被动控制到感知+主动控制被动拥塞控制，到基于“授权请求和响应机主动流控，最大限度避免网络拥塞产生推进100G到400G算力路由体系，将算力信息引入路由域，通过统一控制和调度实现算网资源的全局优供极致体验算力路由的提出①发现问题云边以及边边调度之间出现“性能反转”②问题本质计算和网络是独立系统算的负载和网的拥塞信息没有产生关联③解决思路在路由中引入计算信息，进行联合调度算力路由组网架构算力路由协议簇①CA-BGP：采集算力信息，通过扩展BGP协议进行通告②CA-BGP-LS:出口节点向算力控制节点通告算力状态信息③CA-OSPF：在域内泛洪算力信息为路由提供参考④CA-Netconf/yang：通过Netconf协议