每日讯息!中国信通院张海懿：面向算力承载的光网络呈现八大趋势

C114讯 3月9日消息（安迪）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“全光算力网络技术研讨会”正式召开，共同探讨“东数西算”背景下，光网络的高质量发展之路。

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中国信息通信研究院技术与标准研究所所长张海懿发表了题为“面向算力承载的光网络发展趋势及展望”的主题演讲。张海懿表示，面向算力承载的光网络主要呈现八大发展趋势：高速大容量、光纤新型化、全光低时延、融合确定性、全光网延伸、模块高集成、协同管控、自智运维。

她强调，要聚焦光网络发展热点及趋势，推动技术创新和产业生态协同发展。聚焦算力时代的承载网络未来发展，全面推进“追光计划-全光运力领航行动”，业界聚力完善全光运力技术创新和产业生态协同发展体系。

光网络连接成数字经济发展助推器

张海懿指出，数据是生产基本要素，全光运力支持高速大容量连接，算力是生产增值要素。光网络一直发挥承载底座作用，推动产业数字化升级，赋能千行百业应用。当前，光网络连接“数”与“算”，成为数字经济发展助推器。

当前，政策及产业发展推动加速构建算力供给体系。一方面，政府部门规划推进全光网络部署,发改委、中央网信办、工信部、国家能源局启动“东数西算”工程；工信部出台《“双千兆”网络协同发展行动计划(2021—2023年)》，实施千兆城市建设行动；工信部《信息通信业十四五规划》提出“部署骨干网200G/400G超大容量光传输系统。

另一方面，运营商积极布局全光网络建设：中国电信发布《全光网2.0技术白皮书》，提出建设云网融合的新型信息基础设施；中国移动发布《算力网络白皮书》，提出基于全光底座和统一IP承载技术；中国联通发布《算力时代的全光底座白皮书》，系统阐述全光底座发展。

新兴算力应用及部署架构推动光网络加速演进

在张海懿看来，新型算力要求高品质、便捷、安全和灵活承载：一是端到端高品质承载，业务提质提速，需提供端到端品质承载，满足多应用场景下多样化新兴品质视频类应用；二是网络泛在覆盖，用户便捷接入，需向城市边缘延伸，提高覆盖能力，实现用户便捷接入；三是高安全、低时延保障，提供全光转发、多颗粒硬隔离、可靠保护恢复等特性，实现政企核心业务低时延、高安全承载安全；四是灵活敏捷能力，提供灵活敏捷调整能力，快速响应客户需求变化，及时匹配和释放资源。

与此同时，算间互联要求提供超大带宽、确定性低时延、高效协同：一是枢纽间互联提出超大带宽需求，按需提供超大带宽，实现省际出口及骨干网带宽容量升级；二是确定性低时延，数据中心互联需要稳定与可靠的低时延，需要面向算力枢纽/数据中心集群布局，优化全光互连网络的端到端时延；三是算间协同催生组网架构优化，研究云化数据中心分级协同组网，向网状化、立体化组网方式演进。

总结来看，算力承载需求推动光网络向高速全光互联、算力感知、确定性承载、协同智能、绿色高集成等方向加速演进。

“光网络承载技术持续发展演进的同时，数据转发层和管控层也开展协同创新，构建高品质的算力承载底座。”张海懿指出，光纤管道进一步优化光缆网路由覆盖，部署超低损等新型光纤，提供更高可靠、更长距离、更大容量的全区昂互联传输性能；转发面升级提供超大容量、全光低时延、绿色低能耗、差异化确定性承载等能力，光模块器件集成度进一步提升；管控升级提供网络资源融合管控调度和智能化运维能力，实现算力服务的敏捷按需智能提供。

张海懿进一步指出，面向算力承载的光网络主要呈现以下八大发展趋势：

趋势1：高速大容量。持续构建大容量、高速互连全光底座。

持续构建全覆盖、扁平化和大容量的高速全光网络，提供超大带宽和广覆盖的基础网络能力。

目前，100Gb/s系统已经商用10多年，是目前骨干网和城域网的主要速率；200Gb/s已经开始规模商用；400Gb/s在城域中短距方案较为成熟， 骨干网长距传输方案正在进行逐步试用。

速率提升需从100G/200G向400G/800G演进：单纤容量不断提升，800Gbps技术与标准稳步推进；同时业界也在积极探索更高速率，单波长1.2Tbps/1.6Tbps等，需高波特率光电器件以及算法技术突破。

频谱扩展需从4THz到12THz：目前，扩展C波段已经商用；C+L波段方面，C波段和L波段各100G*120波，相当于80波100G容量*3，需要光电器件成熟；全波段扩展S/U/O波段，实现P比特传输。

总结来看，骨干网方面推动400Gb/s及以上速率全光传输系统应用，结合频谱扩展，构建大容量、波长灵活调度的骨干网络；城域网方面，持续推动OTN和ROADM规模部署，基于新一代OTN和SPN技术创新，实现高品质算力专线业务的灵活接入和硬切片带宽保障；接入网方面加强50G PON核心光电器件及系统关键技术攻关，开展试点应用，推动技术和产业进一步成熟。

趋势2：光纤新型化。优化提升传输性能，加快枢纽间规模部署。

新型超低损光纤成为超大容量传输的重要支撑。G.654.E光缆加速部署，光缆网承载能力逐步增强。目前，我国光缆线路总里程持续增长，2022年已达5958万公里，新型超低损光纤部署占比低，2022年G.654.E新型超低损耗光缆部署规模近一万皮长公里。

G.654.E光纤已具备规模生产能力，需持续推动G.654.E光纤在骨干长途光网络的部署。

空分复用/空芯等光纤持续开展应用探索和技术创新。空分复用光纤研究持续推进，基于多芯复用、多芯+少模复用的SDM关键技术持续研究，技术成熟度和稳定性有待进一步提升和规模验证，而基于光纤对的SDM技术已在海缆通信系统中获得应用。此外，空芯光纤成为业界关注焦点，空芯光纤有望突破实芯光纤通信容量、时延和损耗极限，是进一步提升光纤通信系统性能的重要使能技术。

趋势3：全光低时延。全光组网及规划优化降低时延。

通过三种方式能够降低时延：一是全光直达路由，通过MESH互联增加光缆路由，新增全光直达路由，减少光纤链路绕行，降低网络传输时延；二是时延监测优化，通过光层和电层物理链路的时延测量，精准规划业务路由，满足时延敏感算网业务承载需求；三是光电协同调度，通过光电联合算路和路径创建，增加全光直达路由占比，减少电层转发时延，降低传输时延。

在具体技术路径上，已经可以利用全光交叉调度实现光层路由优化，降低端到端路径时延，通过ROADM/OXC实现多方向的快速高可靠调度。也可以通过时延策略及多因子算路，满足业务端到端低时延需求。

趋势4：融合确定性。创新实现算网业务智能感知与差异化承载。

一是TDM、以太网和IP融合发展构建确定性承载技术体系。

二是多层面、多粒度切片技术支撑业务灵活部署精准承载。多层面方面，业务层、分组隧道层、切片通道层、光波长/光通道层L0~L3切片技术；多粒度方面，大颗粒N*5G MTN和OTN 1.25G~;细粒度N*10M FGU和N*2.6M OSU；多场景方面，点到点、点到多点、多点到多点mesh组网。

三是智能感知技术实现业务精细化识别和差异化承载。应用感知方面，动态识别应用并标记APN ID，实现应用级调度；集中SDN管控系统实现静态应用感知；切片感知方面，满足算力+网络SLA，结合多种切片技术，精准适配切片通道方案；网络感知方面，通过BGP-LS上报网络拓扑和状态；通过TWAMP、网络OAM等测量协议，实现网络拓扑级时延、带宽可视；体验感知方面，在线OAM逐跳随流检测和Telemetry秒级上报实现业务级时延、带宽状态实时感知。

趋势5：全光网延伸。FTTR助力千兆光网进一步向用户延伸。

FTTR以构建一体化网络能力、提升业务端到端体验为技术演进目标，PON+FTTR光层统一管控、光与 Wi-Fi 协同管理、基于业务质差按需分配等新技术的出现助力提升千兆业务体验。

一是光层统一管控。FTTR物理层仍然采用PON设备的P2MP结构，PON+FTTR需实现光层统一管控；EMS对光层信息的管理能力从PON延伸到FTTR，奠定PON+FTTR协同支持端到端网络切片的基础。

二是光与无线协同。由主设备进行信息搜集和决策,对光和 Wi-Fi 传输进行中心化一体控制，实现光链路和空口链路资源的统一协同配置；光链路提供低时延的通信通道，以匹配 Wi-Fi 空口的快速传输，实现漫游无感切换，空口性能最大化。

三是业务质差保证。感知和识别业务的质差要求，收集网络状态和网络资源的全局分布情况；同时，可基于专家经验、AI 模型等算法类决策机制，在充分保障用户各类业务体验的前提下，实现网络资源按需分配。

趋势6：模块高集成。高速率、集成化模块器件支撑绿色算力承载。

目前，数据中心内部互连逐步向400G及以上速率过渡；干线和城域光模块向400G及以上速率演进；另外，80-120km 400ZR产品相继推出，千km及以上超长距成为新热点，800G相干光模块标准制定和产品研发启动。

此外，硅光集成与CPO也在助力数据中心和算力承载发展。硅光市场规模不断扩大，聚焦100G中短距和400G短距应用。硅光助力解决相干模块尺寸与成本问题，规模商用有望使相干技术降低成本进而下沉到核心与汇聚层。光电合封方面，CPO可实现低功耗、低延迟的高数据吞吐量互连；CPO产业规模逐步提升，可经由NPO享受低成本低功耗收益。

趋势7：协同管控。云网/算网融合推动光网络开放解耦。

光网络协同管控实现跨域弹性的调度网络资源：一是跨域管控，通过开放南北向接口解决大网协同管控问题，优化现有运营架构，实现光网络灵活组网和统一调度；二是网络弹性，对于公共应急事件信息处理、数据存储灾备等场景，需要提供弹性的网络协同服务。

目前，构建以DC为中心的光网需求迫切，推动光网开放解耦。从设备解耦模式来看，当前应用以光电设备解耦、南北向接口开放模式为主光层和电层设备分解，南北向接口开放模式缺乏标准体系，面临更多挑战，需要长期的投入和研究。目前，开放线路系统已在DCI场景商用；运营商应用场景更加复杂，已开展不同规模的集采和试点部署，距离全国大范围规模商用仍有一定距离。标准化现状来看，管控接口方面国内CCSA接入侧WDM/ CPE OTN&OSU等南北向接口标准化工作基本完成，设备接口方面ITU-T、OIF、IEEE等组织已制定或正制定100G/400G等高速相干光接口规范，支撑电层互通，光层模型分析、性能优化监视和评估缺乏标准化。

趋势8：自智运维。AI和数字孪生提升光网络自智运维效能。

云、网、端自智协同，提升光网络自智化水平。云、网各层引入AI、大数据分析、数字孪生等功能，通过云网端自智协同，提升光网络总体自智化水平。

同时，借助数字孪生技术，能够进一步驱动网络自智化演进。借助网络数字孪生，增强物理网络所缺少的系统性仿真、优化、验证和控制能力，助力网络低成本试错、智能化决策和高效率创新。

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