2022全光運力研究報告

全光運力研究報告(2022年)目錄一、全光運力發(fā)展背景 1(一)運力協(xié)同支撐數(shù)字經(jīng)濟加速發(fā)展 1(二)OTN全光技術(shù)構(gòu)筑運力堅實底座 2二、全光運力需求特性 3(一)算間互聯(lián)：超大帶寬、超低時延、高效協(xié)同 3(二)用戶入算：便捷接入、安全可靠、靈活敏捷 7(三)運力管控：跨域大網(wǎng)管控、算網(wǎng)協(xié)同、資源智管 9三、全光運力目標架構(gòu) 10四、全光運力關(guān)鍵技術(shù) 11(一)超大帶寬 11(二)超低時延 14(三)安全可靠 16(四)泛在覆蓋 18(五)靈活敏捷 20(六)智能管控 22(七)綠色節(jié)能 24五、全光運力評估指數(shù) 25六、全光運力未來展望 27圖目錄圖1信息基礎(chǔ)設(shè)施提供算力和運力 2圖2“冷、溫、熱”數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時延需求 5圖3云、邊數(shù)據(jù)中心互聯(lián)需求 6圖4全光運力目標架構(gòu) 11圖5高速線路技術(shù)方案 12圖6頻譜擴展技術(shù)線路 13圖7全光運力時延優(yōu)化規(guī)劃 15圖8全光交叉OXC系統(tǒng) 16圖9光電切片隔離 17圖10單節(jié)點光電保護協(xié)同 18圖11OTNP2MP組網(wǎng)技術(shù)架構(gòu) 19圖12波長數(shù)擴展技術(shù) 20圖13全光運力多維靈活感知 21圖14光電協(xié)同調(diào)度 22圖15多因子算路技術(shù) 23圖16光纖鏈路質(zhì)量檢測系統(tǒng) 24圖17全光運力多層次節(jié)能技術(shù) 25圖18全光運力指數(shù)1.0 26表目錄表1各省數(shù)據(jù)中心規(guī)劃及出局帶寬預(yù)估 4表2新型光纖G.654.E與G.652.D典型參數(shù)對比 13表3全光運力指數(shù) 27全光運力研究報告（2022全光運力研究報告（2022年）PAGEPAGE10一、全光運力發(fā)展背景(一)運力協(xié)同支撐數(shù)字經(jīng)濟加速發(fā)展新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在席卷全球，產(chǎn)業(yè)數(shù)字化深入發(fā)展，數(shù)字經(jīng)濟成為支撐經(jīng)濟增長的重要引擎。在數(shù)字經(jīng)濟時代，大數(shù)據(jù)的運送、計算、加工產(chǎn)生新動能，賦能行業(yè)新應(yīng)用、催生新業(yè)態(tài)、推動生產(chǎn)力發(fā)展。數(shù)據(jù)要素的往復(fù)循環(huán)，支撐了各種不同場景的創(chuàng)新應(yīng)用和數(shù)字化轉(zhuǎn)型，帶來了全新的發(fā)展模式。信息基礎(chǔ)設(shè)施提供蓬勃的算力和運力，成為數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的堅實基礎(chǔ)。圍繞加強數(shù)字化轉(zhuǎn)型，我國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“十四五”規(guī)劃和2035遠景目標綱要指出，要布局建設(shè)信息基礎(chǔ)設(shè)施、融合基礎(chǔ)設(shè)施、創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施等新型基礎(chǔ)設(shè)施，其中信息基礎(chǔ)設(shè)施包括以千兆光網(wǎng)、5G為代表的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，以人工智能、云計算等為代表的新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，以數(shù)據(jù)中心、智能計算中心為代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施，見圖1。算力基礎(chǔ)設(shè)施提供超強算力，通信網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施提供強大數(shù)據(jù)運力，算力和運力賦能千行百業(yè)，成為支撐數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵能力。來源：中國信息通信研究院圖1信息基礎(chǔ)設(shè)施提供算力和運力(二)OTN全光技術(shù)構(gòu)筑運力堅實底座政務(wù)、醫(yī)療、金融、教育等行業(yè)數(shù)字化加速轉(zhuǎn)型帶來算力的旺盛需求，對運力相應(yīng)也提出了高效、可靠和確定性等高品質(zhì)要求，以光傳送網(wǎng)絡(luò)（OTN）技術(shù)為主要支撐的全光運力具備超大帶寬、超低時延、安全可靠等原生技術(shù)優(yōu)勢，使其在新一輪數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展中加快發(fā)展和建設(shè)全光運力，已成為業(yè)界多方關(guān)注焦點。2022月，國家發(fā)改委、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)通知，同意在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙8算”工程正式全面啟動，優(yōu)化東西部間互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和樞紐節(jié)點間直連網(wǎng)絡(luò)是其中一項重要的任務(wù)。國家“十四五”規(guī)劃提出發(fā)展“千兆2G0G超大P100GOTN展，山東、湖北、陜西、廣西、云南、安徽等地的雙千兆協(xié)同發(fā)展行動計劃中，相繼提出“推廣部署全光交叉（OXC100G/200Gbps及以上超高速光傳輸系統(tǒng)向城域網(wǎng)下沉，光傳送（OTN）節(jié)點進一步向網(wǎng)絡(luò)邊緣延伸”等要求。2021112.0基礎(chǔ)設(shè)施，全光網(wǎng)是新型信息基礎(chǔ)設(shè)施的基石。202111IP承載技術(shù)，實現(xiàn)云邊端高速互聯(lián)，滿足數(shù)據(jù)高效、無損傳輸需求。20225數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展依賴運力和算力，對全光底座的發(fā)展進行了系統(tǒng)闡述。二、全光運力需求分析產(chǎn)業(yè)數(shù)字化正在成為數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎，千行百業(yè)加速上云，其中具備大帶寬、低時延、安全可靠等內(nèi)生特性的全光運力不可或缺，同時在算間互聯(lián)、用戶入算、運力管控等方面提出了新的需求。(一)算間互聯(lián)：超大帶寬、超低時延、高效協(xié)同樞紐間互聯(lián)提升超大帶寬需求數(shù)據(jù)中心帶寬大幅增長，對運力樞紐出口帶寬帶來巨大挑戰(zhàn)。8將東部算力需求有序引導(dǎo)到西部，促進東西部之間算力高效互補和協(xié)同聯(lián)動。受新基建、數(shù)字化轉(zhuǎn)型等國家政策推動以及企業(yè)降本增202265902000近五年年均復(fù)合增速超過30%。其中，大型數(shù)據(jù)中心機架規(guī)模增長80%15002025節(jié)點的出局帶寬將超過百T（見表1。21年各省市互聯(lián)網(wǎng)省際出100TbpsTbps9.62Tbps，各省市現(xiàn)有省際出口帶寬無法滿足未來運力樞紐節(jié)點的出局帶寬需求。另一方面，西部樞紐以服務(wù)全國70%1000T表1各省數(shù)據(jù)中心規(guī)劃及出局帶寬預(yù)估樞紐2025年機架規(guī)劃（萬架）每機架帶寬（Mbps）2025帶寬預(yù)估（Tbps）2021年互聯(lián)網(wǎng)省際出口帶寬現(xiàn)狀（Tbps）廣東韶關(guān)50~50018097.1（廣東）長三角上海28~50010067.2（上海）寧夏中衛(wèi)66~5002309.62（寧夏）甘肅慶陽30~50011023.4（甘肅）貴州貴安80~50028031.5（貴州）1數(shù)據(jù)來源：中國信息通信研究院《數(shù)據(jù)中心白皮書2022》來源：工業(yè)和信息化部《2021年通信業(yè)年度統(tǒng)計數(shù)據(jù)》算間互聯(lián)催生確定性低時延需求數(shù)據(jù)中心互聯(lián)需要穩(wěn)定與可靠的低時延。按照業(yè)務(wù)對時延的敏感性差異，可劃分為熱業(yè)務(wù)、溫業(yè)務(wù)和冷業(yè)務(wù)，三類業(yè)務(wù)調(diào)度需求1ms~2ms，而AI地災(zāi)備等冷業(yè)務(wù)時延需求不敏感，見圖2。網(wǎng)絡(luò)時延越低，可牽引樞紐實施方案》中明確提出，樞紐之間數(shù)據(jù)中心端到端單向網(wǎng)絡(luò)時20ms來源：中國信息通信研究院圖2“冷、溫、熱”數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時延需求全光運力需面向數(shù)據(jù)中心布局優(yōu)化端到端時延。部分樞紐集群所在地，不是傳統(tǒng)的中心城市，網(wǎng)絡(luò)層級較低、使得樞紐間的互聯(lián)還存在路由繞行等情況。據(jù)全球互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)感知平臺統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國骨干網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)內(nèi)平均時延為32.97ms，骨干網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)間平均時延為37.14ms，與東數(shù)西算樞紐之間的時延要求存在較大差距。全光運力亟需對東西部樞紐節(jié)點之間及地市數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)路由進行優(yōu)化，完善樞紐及地市數(shù)據(jù)中心直連網(wǎng)絡(luò)，通過光纜拓撲優(yōu)化及光層交叉調(diào)度，減少路由繞行，彌補時延短板。算間高效協(xié)同催生組網(wǎng)架構(gòu)優(yōu)化云、邊多數(shù)據(jù)中心協(xié)同，要求全光運力進一步優(yōu)化組網(wǎng)架構(gòu)。隨著邊緣計算在智慧交通、安防監(jiān)控、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等場景中的應(yīng)用越來越廣泛，大量經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)需要從邊緣節(jié)點匯集到數(shù)據(jù)中心云，以完成進一步的大數(shù)據(jù)分析挖掘、數(shù)據(jù)共享和算法模型的訓(xùn)練。同時，邊緣節(jié)點存儲的大量數(shù)據(jù)，也需要備份到云端，防止邊緣節(jié)點故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。全光運力作為連接云、邊數(shù)據(jù)中心的紐帶和橋梁，需要提供靈活調(diào)度能力，如圖3所示，以匹配云與云、云與邊、邊與邊之間存在高效協(xié)同需求。隨著數(shù)據(jù)中心間東西向互聯(lián)流量持續(xù)增大，全光運力迫切需要圍繞數(shù)據(jù)中心布局進行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，增強東西向流量業(yè)務(wù)疏導(dǎo)能力，由“南北向”為主向“南北向+東西向”轉(zhuǎn)變，逐步向網(wǎng)狀化、立體化組網(wǎng)方式演進。來源：中國信息通信研究院圖3云、邊數(shù)據(jù)中心互聯(lián)需求(二)用戶入算：便捷接入、安全可靠、靈活敏捷用戶便捷接入催生網(wǎng)絡(luò)泛在覆蓋需求用戶實現(xiàn)便捷接入算力需要運力實現(xiàn)泛在覆蓋，支撐業(yè)務(wù)快速開通。受疫情影響，居家辦公、遠程教育、遠程考試已經(jīng)逐漸成為生活常態(tài)，個人用戶及政府、金融、教育等機構(gòu)用戶廣泛分布在城市內(nèi)不同地理位置，需要快速接入網(wǎng)絡(luò)獲取算力服務(wù)以滿足差異化的應(yīng)用需求。以廣東省某市的政務(wù)外網(wǎng)建設(shè)為例，其目標是實現(xiàn)市-1400群眾提供豐富的政務(wù)應(yīng)用服務(wù)。為滿足泛在覆蓋需求，全光運力應(yīng)進一步向城市邊緣延伸，提高覆蓋能力，在滿足家庭、企業(yè)高品質(zhì)政企核心業(yè)務(wù)急需高安全、低時延保障“十四五”規(guī)劃強調(diào)，要提高數(shù)字集約建設(shè)政務(wù)云平臺和數(shù)據(jù)中心體系，推進政務(wù)信息系統(tǒng)云遷移。數(shù)字政府服務(wù)涉及到的部門眾多、數(shù)據(jù)量龐大，如何保障業(yè)務(wù)的安全可靠性，成為首要問題。企業(yè)核心業(yè)務(wù)需要大帶寬、低時延、高安全的網(wǎng)絡(luò)承載。金融企業(yè)要求極致低時延并確保數(shù)據(jù)安全。金融系統(tǒng)高頻交易要求極致低時延。根據(jù)市場研究公司TABBGroup在金融電子交易中，交易處理時間（包括電腦系統(tǒng)處理及網(wǎng)絡(luò)傳輸時間）5ms110ms10%。同時，為保證金融信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)免受網(wǎng)絡(luò)攻擊，其核心交易數(shù)據(jù)需要確保數(shù)據(jù)安全。智慧醫(yī)療需要大帶寬低時延高安全保障。智慧醫(yī)療將醫(yī)療影像系統(tǒng)（PACS）CT500GB求秒級打開，要保證這些數(shù)據(jù)在云和各種終端之間流暢轉(zhuǎn)移，需要大帶寬、低時延、高安全的網(wǎng)絡(luò)給予保障。全光運力面向企業(yè)核心業(yè)務(wù)，可利用大顆粒波長管道、全光轉(zhuǎn)發(fā)、業(yè)務(wù)硬隔離、豐富的保新型應(yīng)用助推網(wǎng)絡(luò)靈活敏捷能力提升大數(shù)據(jù)分析和科學(xué)計算等新型業(yè)務(wù)要求運力能夠靈活調(diào)整。著大數(shù)據(jù)的應(yīng)用和人工智能的發(fā)展，新型業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的需求正在發(fā)生變化，呈現(xiàn)顯著的動態(tài)性特點。如汽車原型車碰撞試驗每秒產(chǎn)生的幾十EB搬運，而在后續(xù)的數(shù)據(jù)分析期間對運力需求很小，具備典型的動態(tài)突發(fā)型業(yè)務(wù)特征。各類科學(xué)計算存在超大數(shù)據(jù)量及顯著的動態(tài)突發(fā)性特征，如中國天眼FAST6GB的計算分析要求高速傳輸，便于更快發(fā)現(xiàn)科學(xué)目標，避免因堆積的數(shù)據(jù)得不到及時處理，造成觀測任務(wù)等待。全光運力需要提供超大帶寬承載能力，縮短數(shù)據(jù)傳到數(shù)據(jù)中心或超算中心的時間，同時具備靈活敏捷的調(diào)整能力，滿足新型業(yè)務(wù)的動態(tài)突發(fā)特點要求，快速(三)運力管控：跨域大網(wǎng)管控、算網(wǎng)協(xié)同、資源智管全國范圍內(nèi)實現(xiàn)跨區(qū)域一體化大網(wǎng)調(diào)度管控能力。跨域協(xié)同管控能力要求對目前按照分省、分市分級管理的方式提出了挑戰(zhàn)。具不完全統(tǒng)計和估算，各運營商在大規(guī)模省份平均約1.5~2OTN73光運力管控系統(tǒng)要具備跨域大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的管控能力，實現(xiàn)端到端的運力調(diào)度，同時可融合AI帶來的告警管理分析復(fù)雜、定界定位和隱患分析困難等網(wǎng)絡(luò)運維挑戰(zhàn)。用戶一跳入算要求全光運力管控具備算網(wǎng)協(xié)同能力。樞紐算力、省級算力、地市邊緣算力分級部署，用戶算力需求可由不同的算力資源進行響應(yīng)，算網(wǎng)資源協(xié)同編排需要綜合考慮時延、帶寬運送能力和算力資源使用因素做出判斷和選擇。全光運力管控系統(tǒng)應(yīng)向開放可編程方向發(fā)展，支撐與算網(wǎng)資源編排系統(tǒng)高效協(xié)同，統(tǒng)籌算力資源選擇和網(wǎng)絡(luò)連接的建立，實現(xiàn)只需用戶一次性選擇算網(wǎng)服務(wù)即可同時開通所需的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和算力服務(wù)。全光運力安全運行需要提高光纖層面管理能力。光纖作為全光運力的傳輸媒介，其性能和實際路由決定了承載業(yè)務(wù)的質(zhì)量、時延等，光纖故障是網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生的最主要原因之一，對其進行管理、進行隱患的提前識別和排除，對于保障網(wǎng)絡(luò)的安全運轉(zhuǎn)至關(guān)重要。全光運力管控應(yīng)針對光纖“啞資源”的無源物理特征，著力解決性能劣化、業(yè)務(wù)主備光纖同路由等隱患難以提前識別的問題，提升光纖“啞資源”層面的管理能力。三、全光運力目標架構(gòu)面向算間互聯(lián)帶來的大容量、低時延及云邊協(xié)同需求，用戶入算帶來的便捷接入、安全可靠及靈活敏捷需求，一體化算力調(diào)度帶來的大網(wǎng)管控、算網(wǎng)協(xié)同及資源智管需求，現(xiàn)有傳送網(wǎng)絡(luò)應(yīng)面向超大帶寬、超低時延、安全可靠、泛在覆蓋、靈活敏捷、智能管控和綠色節(jié)能等方向發(fā)展，全面升級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和傳輸能力，構(gòu)建泛在覆蓋的全光運力，基于“三類功能節(jié)點+三級時延圈”的光/電協(xié)同全光運力目標架構(gòu)見圖4。光網(wǎng)關(guān)是算力資源接入全光運力的入口，一般部署在城域和干OTN接，實現(xiàn)算力資源的互聯(lián)。光調(diào)度節(jié)點用于在全光網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)無阻塞的靈活調(diào)度業(yè)務(wù)流量，可包含為“光電混合調(diào)度節(jié)點”和“全光力的入口節(jié)點，可以通過光網(wǎng)配置一跳直達光網(wǎng)關(guān)，支持用戶實現(xiàn)能節(jié)點通過網(wǎng)狀互聯(lián)，構(gòu)建覆蓋全國的“1s5s2s”三級時延圈架構(gòu)，實現(xiàn)各級算力資源的靈活互聯(lián)和用戶高品質(zhì)應(yīng)用入算。SDN化的全光運力管控系統(tǒng)通過標準北向接口對接算網(wǎng)協(xié)同編排系統(tǒng)，并與算力管理平臺協(xié)同，實現(xiàn)網(wǎng)隨算動、算網(wǎng)一體的自動化能力。來源：中國信息通信研究院圖4全光運力目標架構(gòu)四、全光運力關(guān)鍵技術(shù)(一)超大帶寬高速線路傳輸單波速率逐步提升，400Gbps長距傳輸系統(tǒng)逐步試用，800Gbps穩(wěn)步推進。400Gbps已基本成熟；面向骨干網(wǎng)長距離傳輸場景，400Gbps需要在光電器PCS-16QAMPM-QPSK兩種技術(shù)方案，業(yè)界正在進行試驗驗證和評估。400Gbps800Gbps、1.2Tbps標準化工作正在推進當中。隨著高帶寬芯片與器件及算法技術(shù)的演進，結(jié)合頻譜擴展以及先進的鏈路技術(shù)實現(xiàn)大容量長距離的傳輸，400Gbps/超長距，應(yīng)用場景也將從數(shù)據(jù)中心互聯(lián)應(yīng)用逐漸擴展到城域網(wǎng)及干線網(wǎng)絡(luò)。來源：中國信息通信研究院

圖5高速線路技術(shù)方案400Gbps及更高速率光傳輸系統(tǒng)重點關(guān)注的技術(shù)C波段4zSerC（6z、再擴展到SerC+L（1Hz）是提升單纖傳輸容量的一個重要方向，其中CL當前技術(shù)主流方向，但還需相關(guān)光模塊、無源器件、光放大器、算法、芯片等的技術(shù)突破，涉及到整個產(chǎn)業(yè)鏈端到端的技術(shù)創(chuàng)新，基于新型增益材料與摻雜工藝的LEDFALSuperC。近期看，產(chǎn)業(yè)界需要聚焦到L波段EDFA期看，需要新的技術(shù)突破將光傳輸系統(tǒng)的工作波長范圍進一步拓展S/U/O研制，實現(xiàn)Pbps來源：中國信息通信研究院

圖6頻譜擴展技術(shù)線路新型光纖成為超大容量傳輸?shù)闹匾?。對于單模光纖傳輸系統(tǒng)，更低的損耗系數(shù)或更大的有效面積有利于實現(xiàn)光通信系統(tǒng)超高速、超大容量和超長距離傳輸。相較于常規(guī)的G.652光纖，G.654.E低損耗大有效面積光纖通過增大模場面積降低高速信號傳輸?shù)姆蔷€性效應(yīng),是一種可滿足目前與未來光傳輸發(fā)展趨勢的新型單模光纖。隨著低損耗光纖制備技術(shù)的成熟，目前國內(nèi)外多個公司已實現(xiàn)低損耗光纖的規(guī)?；a(chǎn)。國內(nèi)三大運營商也正在積極推進G.654.E的應(yīng)用，并已完成部分G.654.E鏈路的建設(shè)工作。表2新型光纖G.654.E與G.652.D典型參數(shù)對比光線參數(shù)單位G.652DG.654E有效截面積Aeff??280112/130截止波長??12601530典型衰減系數(shù)/α??/??0.20.17色散系數(shù)/D?(??)@0?16.8921.5來源：中國信息通信研究院空分復(fù)用光纖（M、空芯光纖等新型光纖及其應(yīng)用前景引起業(yè)界關(guān)注?？辗謴?fù)用技術(shù)可以從空間維度進一步提升單纖傳輸容量，基于光纖對的空分復(fù)用技術(shù)已經(jīng)在海纜通信系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，多芯復(fù)用光纖系統(tǒng)、模式復(fù)用光纖系統(tǒng)也在持續(xù)研究當中，仍有一些問題亟待解決，包括關(guān)鍵器件如低插損高穩(wěn)定性的復(fù)用器/解復(fù)用器、空分復(fù)用放大器以及熔接、成纜等技術(shù)的成熟性和穩(wěn)定性都有待進一步規(guī)模驗證?？招竟饫w經(jīng)過多年的發(fā)展，目前實驗室內(nèi)已經(jīng)0.174dB/km寬等方面的巨大優(yōu)勢為其在高速光通信領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了可能性，運營商也正在開展新型光纖傳輸系統(tǒng)的測試驗證。總的來看，新型光纖相關(guān)技術(shù)和特性仍需進一步研究，與之配套的光纖制備技術(shù)、光電器件還未達到成熟和產(chǎn)業(yè)化階段，需要產(chǎn)業(yè)界持續(xù)開展技術(shù)研(二)超低時延時延規(guī)劃優(yōu)化時延規(guī)劃優(yōu)化技術(shù)通過時延測量及基于時延的路由，滿足業(yè)務(wù)端到端低時延需求。ODUkOTS路徑的時延，見圖7。時延規(guī)劃優(yōu)化不僅只考慮支持光層和電層時延測量，還需光電協(xié)同，將光層時延信息同步到電層，基于業(yè)務(wù)時延約束要求綜合考慮鏈路成本、波長利用率等計算端到端的光層和電層路徑，最終由管控系統(tǒng)驅(qū)動創(chuàng)建滿足要求的光層和電層鏈路，來源：中國信息通信研究院圖7全光運力時延優(yōu)化規(guī)劃高維全光交叉光交叉連接技術(shù)向更高交換容量和調(diào)度方向持續(xù)提升。光背板互聯(lián)的ROADM（可重構(gòu)光分插復(fù)用）/OXC（光交叉連接）系（WS”和“數(shù)字化光層”三大核心技術(shù)，見圖8。全光背板采用高精度自動布纖機，集3D高維度WSS32頂、高精度波長監(jiān)控等技術(shù)，實現(xiàn)光纖質(zhì)量、波長資源和性能可視化。目前網(wǎng)絡(luò)干線和城域核心已經(jīng)規(guī)模部署高維度ROADM/OXC設(shè)備，應(yīng)持續(xù)加大高維度OXC部署規(guī)模，提升業(yè)務(wù)流量全光調(diào)度的比例，優(yōu)化光層路由，減少鏈路繞行，降低光/電信號轉(zhuǎn)接時延。隨著寬譜高分辨率交叉技術(shù)的更新和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求的驅(qū)動，OXC的交換容量和調(diào)度方向維度將持續(xù)提升，向“C+L”全波段調(diào)度、4864+維來源：中國信息通信研究院圖8全光交叉OXC系統(tǒng)全光交換向城域進一步延伸需要低維度、低成本全光交換技術(shù)。隨著城域匯聚層速率的逐步提升，全光交換能力向城域匯聚層進一步延伸，可為業(yè)務(wù)提供端到端的超低時延體驗。城域傳送距離近，主城區(qū)覆蓋約百公里，通過適度降低WSS插損、帶寬和隔離度等性能指標，可以做到既滿足城域應(yīng)用要求，同時實現(xiàn)成本降低。為實現(xiàn)低成本規(guī)模部署的目標，需設(shè)備架構(gòu)和底層技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新與突破，例如采用“Splitter+SingleWSS”方式使光信號僅經(jīng)過一半濾波次數(shù)，濾波代價相對更小，維度以2~4維為主，適合大部分城市末端接入層光交換業(yè)務(wù)場景，成本優(yōu)勢較為明顯。(三)安全可靠全光切片隔離波長級和電層時隙級硬管道切片滿足不同業(yè)務(wù)的承載需求。L0L1ODUk/OSU硬管道，具備鏈路端到端無擁塞、零丟包、低時延抖動、業(yè)務(wù)物理SLAGL0100GODUk/OSUL1來源：中國信息通信研究院

圖9光電切片隔離協(xié)同電層保護機制和光層動態(tài)恢復(fù)機制，同等網(wǎng)絡(luò)資源可提供更高的網(wǎng)絡(luò)可靠性。1+1ASONASON的鏈路代價、SRLG、時延等信息同步到電層。通過電層保護實現(xiàn)小50msASON故障，滿足算網(wǎng)業(yè)務(wù)99.999%的可靠性要求。相比在光層或者電層配置單層保護方案，在消耗同等網(wǎng)絡(luò)資源的情況下，提高了業(yè)務(wù)可靠性等級。來源：中國信息通信研究院圖10單節(jié)點光電保護協(xié)同(四)泛在覆蓋OTN全光接入OTN點到多點（P2MP）OTN和家庭接入網(wǎng)絡(luò)廣覆蓋優(yōu)勢，實現(xiàn)企業(yè)客戶的快速接入。OTNP2MPOTNODN入層物理介質(zhì)，以點到多點方式快速接入用戶業(yè)務(wù)。P2MPPONCPEETHOTN算力資源；二是在方案一基礎(chǔ)上，將OSUCPE；三CPEPONCPEOSUMM承載需求，需要進一步的技術(shù)與標準化研究；方案三基于波分子載波實現(xiàn)的P2MP技術(shù)，適用于幾十G到數(shù)百GITU-TQ6來源：中國信息通信研究院圖11OTNP2MP組網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)低成本波分接入低成本波分接入技術(shù)解決城域內(nèi)波長泛在部署需求。隨著接入用戶數(shù)和帶寬的不斷增加，WDM技術(shù)成為提供高帶寬低時延連接的重要使能技術(shù)，并正在從城域核心向邊緣接入層持續(xù)下沉。城市內(nèi)傳送距離相對較短，對傳輸性能要求不高，可以通過高階調(diào)制方式提升頻譜效率，實現(xiàn)相同頻譜下獲取更多波長接入能力，支撐全光運力的泛在部署。如圖12100Gbps50GHz20GHz~30GHz，C200滿足末端用戶波長租用需求。此外，也可通過頻譜擴展技術(shù)（如使OL）獲取更多波長資源。低成本波分接入技術(shù)能夠與現(xiàn)有城域波分技術(shù)共存或替換，兼容現(xiàn)有城域波分網(wǎng)絡(luò)，可靈活部署在城域接入層。但關(guān)鍵技術(shù)如多波長光源、密集波分復(fù)用器解復(fù)用器、高效光電集成器件等的產(chǎn)業(yè)化還存在挑戰(zhàn)，需要產(chǎn)業(yè)界協(xié)同推進。來源：中國信息通信研究院圖12波長數(shù)擴展技術(shù)(五)靈活敏捷靈活多維感知用戶業(yè)務(wù)流感知和算力資源感知滿足用戶差異化靈活入算需求。全光運力管控系統(tǒng)從算網(wǎng)編排系統(tǒng)獲取算力資源信息和業(yè)務(wù)識別信息，具備感知用戶業(yè)務(wù)流量特征和算力資源的能力。光錨點可感知用戶業(yè)務(wù)流，根據(jù)從算網(wǎng)編排系統(tǒng)獲取的業(yè)務(wù)識別與分流策略，全光運力管控系統(tǒng)可配置光錨點感知用戶業(yè)務(wù)流特征策略，如基于報文特殊字段對業(yè)務(wù)進行區(qū)分和識別，將不同類型的業(yè)務(wù)流，如VRAI資源，及時獲取算力資源信息，如總算力規(guī)模、算力類型、算力使用量、空閑算力等。當算力資源不足時，算網(wǎng)編排系統(tǒng)觸發(fā)算力節(jié)來源：中國信息通信研究院圖13全光運力多維靈活感知光電靈活調(diào)度通過光層和電層線路資源的池化，實現(xiàn)光電資源隨需隨取。光電協(xié)同調(diào)度核心技術(shù)是光層和電層線路資源的池化技術(shù)。通過在關(guān)鍵區(qū)域預(yù)部署線路端口資源、波長轉(zhuǎn)換資源和中繼資源，全光運力具備光電資源池化能力，資源池內(nèi)波長級大顆粒和子波長級（含OSU）小顆粒光/電線路資源隨需隨取、協(xié)同調(diào)度。來源：中國信息通信研究院圖14光電協(xié)同調(diào)度通過光層波長鏈路動態(tài)拆建滿足算網(wǎng)業(yè)務(wù)動態(tài)部署需求。通過基于波長鏈路最優(yōu)規(guī)劃算法綜合評估所有備選路由的質(zhì)量與線路速率、碼型、譜寬等參數(shù)匹配度，規(guī)劃出業(yè)務(wù)源/宿節(jié)點間的最優(yōu)波長鏈路。同時對光系統(tǒng)進行全網(wǎng)數(shù)字化建模，通過全網(wǎng)光纖路徑連通可達性探測和光電協(xié)同自動調(diào)測能力實現(xiàn)波長鏈路的自動化開通。在業(yè)務(wù)創(chuàng)建前，光層線路資源處于未連接狀態(tài)，對外體現(xiàn)為算網(wǎng)資源池里的空閑光線路資源，當動態(tài)部署的電層業(yè)務(wù)需要光層連接時，管控系統(tǒng)可在業(yè)務(wù)的源/宿節(jié)點間快速打通波長鏈路，滿足業(yè)務(wù)的快速部署和動態(tài)調(diào)整需求。(六)智能管控多因子算路綜合考慮多種算路因子，實現(xiàn)全光運力資源最優(yōu)利用。算力業(yè)務(wù)的多樣性要求全光運力規(guī)劃時不僅要考慮帶寬、時延、可靠性等基本算路因子，還應(yīng)考慮諸如能耗、鏈路利用率、算力資源等算網(wǎng)場景下特有的算路因子。不同業(yè)務(wù)因SLA不同，對算路因子類型需求不同，需要用到多種算路因子。需要持續(xù)探索基于多種算路因子的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃算法技術(shù)，在滿足算力業(yè)務(wù)差異化承載需求的同時，實現(xiàn)全光運力資源的最優(yōu)利用。面向未來，全光運力基于多因子算路AI15

來源：中國信息通信研究院光纜網(wǎng)數(shù)字化光纜網(wǎng)數(shù)字化技術(shù)識別光纜資源狀態(tài)，助力全光運力安全運轉(zhuǎn)。光纖質(zhì)量劣化引起的衰減增大、路由同溝同纜等情況，會造成業(yè)務(wù)路由計算和規(guī)劃風(fēng)險。光纜網(wǎng)數(shù)字化技術(shù)通過引入AI建模和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)光纖光纜質(zhì)量實時可視、可預(yù)測、可追溯，支持識別同溝同纜路由風(fēng)險，掌握光纖啞資源可用現(xiàn)狀，確保上層OTN網(wǎng)絡(luò)的智能調(diào)度特性充分發(fā)揮其性能，并在網(wǎng)絡(luò)需要新增物理鏈路時，快速識別和鎖定可用光纖資源。來源：中國信息通信研究院圖16光纖鏈路質(zhì)量檢測系統(tǒng)(七)綠色節(jié)能基于設(shè)備、機房和網(wǎng)絡(luò)多層次立體化節(jié)能降耗技術(shù)，使能全光運力綠色運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)全網(wǎng)能耗可視可管可優(yōu)。設(shè)備級節(jié)能基于對設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)監(jiān)控，實現(xiàn)“空閑端口/成度、高速率、光電融合一體化架構(gòu)節(jié)能，降低單個設(shè)備的能耗。機房級節(jié)能PUE網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在數(shù)據(jù)中心機房的最佳部署方式，例如前進后出風(fēng)、冷熱區(qū)隔離、高壓直流供電等，實現(xiàn)機房級的節(jié)能。網(wǎng)絡(luò)級節(jié)能通過全網(wǎng)能耗預(yù)測技術(shù)，基于管控系統(tǒng)構(gòu)建全網(wǎng)能耗地圖，將能耗作為約束因子引入網(wǎng)絡(luò)調(diào)優(yōu)、鏈路計算的過程，優(yōu)先選擇全光波長鏈路，來源：中國信息通信研究院圖17全光運力多層次節(jié)能技術(shù)五、全光運力評估指數(shù)全光運力面向未來演進和轉(zhuǎn)型，需要光纜層、設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層、管控層一系列技術(shù)支撐，為了更好的引導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展建設(shè)，有必要建立一套評估體系，從全光運力規(guī)模、全光運力覆蓋、全光運力質(zhì)量、全光運力效能等多個維度對全光運力進行評估，促進全光運力向超大帶寬、超低時延、安全可靠、泛在覆蓋、靈活敏捷、智能管控、綠色節(jié)能方向發(fā)展。全光運力規(guī)模：超大寬寬是全光運力的核心特征，對全光運力的整體帶寬能力進行評估，并通過不同時期的縱向比較，可以判斷運力規(guī)模的發(fā)展狀況和發(fā)展速度，此為依據(jù)可以科學(xué)指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)適度超前建設(shè)，使之與數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展需求保持匹配。全光運力覆蓋：全光運力不斷向城域邊緣延伸部署，通過全光交叉節(jié)點部署率、重要場所覆蓋率等維度可以對一個區(qū)域內(nèi)全光運力泛在覆蓋的情況進行評估。全光運力質(zhì)量：全光運力依據(jù)時延測量技術(shù)構(gòu)建分級時延圈，滿足運力業(yè)務(wù)超低時延的需求。通過定義全光運力質(zhì)量指標，對全光運力的傳輸時延、業(yè)務(wù)帶寬等服務(wù)質(zhì)量進行考察，助力全光運力高品質(zhì)承載。全光運力效能：全光運力通過品質(zhì)專線用戶數(shù)指標體現(xiàn)了全光運力的服務(wù)能力。綠色節(jié)能是未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要方向，系統(tǒng)評估網(wǎng)絡(luò)的整體能效水平，對于牽引網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)能耗優(yōu)化也是非常重要的維度。從規(guī)模、覆蓋、質(zhì)量、效能不同維度對全光運力發(fā)展情況進行評估的全光運力指數(shù)如圖18所示。來源：中國信息通信研究院圖18全光運力指數(shù)1.0全光運力評價指數(shù)定義如表3所示。表3全光運力指數(shù)編號指標分類指標涵義單位一級指標二級指標三級指標1光網(wǎng)絡(luò)規(guī)模光纜里程光纜總里程區(qū)域內(nèi)的光纜總里程皮長公里2連接帶寬傳送網(wǎng)絡(luò)連接帶寬區(qū)域內(nèi)傳送網(wǎng)（WDM/OTN）線路側(cè)鏈路帶寬總和Tbps3傳送網(wǎng)省際出口帶寬省內(nèi)干線傳送網(wǎng)系統(tǒng)出省帶寬之和Tbps4光網(wǎng)絡(luò)覆蓋連接覆蓋率全光波長調(diào)度站點部署率區(qū)域內(nèi)核心層部署波長調(diào)度OXCROADM傳送站點總數(shù)%5重點場所的OTN覆蓋率OTN備的站點數(shù)目/區(qū)域內(nèi)重點場所站點總數(shù)%6光網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量時延核心節(jié)點間連接時延區(qū)域內(nèi)面向算力中心、數(shù)據(jù)中心核心光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的連接傳輸時延ms7連接速率核心節(jié)點間傳送連接帶寬區(qū)域內(nèi)面向算力中心、數(shù)據(jù)中心核心光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的連接傳輸帶寬Tbps8光網(wǎng)絡(luò)效益專線數(shù)量政企OTN專線用戶數(shù)量區(qū)域內(nèi)政企專線總數(shù)量萬個9連接能耗核心站點傳輸設(shè)備單位帶寬能耗區(qū)域內(nèi)光網(wǎng)絡(luò)核心站點單位帶寬的綜合耗電量kW/Gbps六、全光運力未來展望

來源：中國信息通信研究院在以萬物感知、萬物互聯(lián)、萬物智能為特征的數(shù)字經(jīng)濟時代背景下，算力作為新生產(chǎn)力，是產(chǎn)業(yè)數(shù)字化穩(wěn)增長的關(guān)鍵引擎，是推動數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的核心力量。算力的供給和使用，數(shù)據(jù)的采集、處理和使用，用戶服務(wù)的申請、獲取和使用均以可靠的網(wǎng)絡(luò)連接為基礎(chǔ)，作為連接用戶、應(yīng)用、數(shù)據(jù)和算力的橋梁，