“把脈”光網(wǎng)絡未來發(fā)展路徑 構(gòu)建新一代全光運力

（馬秋月/文）在近日舉行的“全光品質(zhì)運力高峰論壇”上，中國信息通信研究院技術與標準研究所所長張海懿指出，新一代全光運力技術發(fā)展方向就是：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。因此，要全面升級網(wǎng)絡架構(gòu)和立體化傳輸能力，構(gòu)建泛在覆蓋的全光運力。

光網(wǎng)絡未來發(fā)展的技術趨勢

隨著信息基礎設施蓬勃發(fā)展，全光運力成為多方關注焦點。不僅國家部委規(guī)劃推進全光運力部署，地方政府高度重視全光運力發(fā)展，運營商積極布局全光運力建設。而以OTN等為代表的全光運力技術，具備超大帶寬、超低時延、安全可靠等優(yōu)勢，成為運力的核心底座。

據(jù)張海懿介紹，新一代全光運力技術發(fā)展方向具有超大帶寬、超低時延、安全可靠、泛在覆蓋、靈活敏捷、智能管控、綠色節(jié)能的特點。

在超大帶寬方面，通過速率提升、頻譜擴展和新型光纖來提升。光網(wǎng)絡的速率提升一直是永恒的主題，從當年的最初的只有幾K的速率到現(xiàn)在100G/200G的速率應用在不斷提升，單波速率從100G/200G向400G/800G演進。目前400Gbps長距傳輸系統(tǒng)逐步試用，800Gbps技術與標準穩(wěn)步推進。同時，單波長1.2Tbps/1.6Tbps等，也都在進行實驗室的實驗，需要高波特率光電器件以及算法技術的突破。

單波速率提升是一個方面，還可以通過拓寬傳輸頻譜來獲得超大帶寬，例如：拓展已經(jīng)商用的C波段，以及把C+L的波段都用起來，C波段和L波段各100G*120波，相當于80波100G容量*3，不過這需要光電器件的成熟；未來還可以把S、U、O波段用起來，實現(xiàn)P比特傳輸。

除了頻譜的發(fā)展，還有推動G.654E光纖規(guī)模部署，積極探索新型光纖技術。目前，正在推動G.654E超低損耗光纖實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)，持續(xù)推動規(guī)模部署。同時，新型光纖技術研究與應用探索也在繼續(xù)，例如：空分復用光纖的關鍵器件以及熔接、成纜等技術待進一步成熟；空芯光纖具備寬頻譜、低延遲、低非線性等優(yōu)勢，目前業(yè)界高度關注其在高速光通信領域應用。

在超低時延上，通過時延優(yōu)化和全光轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度來提升。全光網(wǎng)一個非常重要的優(yōu)點就是低時延，所以在算力樞紐之間建立全光互聯(lián)架構(gòu)可以有效地降低時延。同時，在系統(tǒng)當中增加時延測量以及時延算路的功能，來滿足時延敏感業(yè)務承載需求。另外，增加光纜路以及全光轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度，減少光纖鏈路的繞行，降低端到端時延。從全光交叉的部署來看，目前干線和城域核心已經(jīng)部署了32維全光交叉，正在向48維和64+維方向演進。

在安全可靠方面，光電切片隔離和光電保護協(xié)同，提升網(wǎng)絡安全可靠性。光電切片隔離保障多顆粒業(yè)務安全承載，而光電保護協(xié)同可以提升網(wǎng)絡可靠性，例如：通過電層1+1保護&光層動態(tài)恢復結(jié)合，能發(fā)揮電層保護<50ms的優(yōu)點，光層恢復抗多次網(wǎng)絡故障，與光層無保護方式同等資源消耗，但是可以大幅提升網(wǎng)絡可靠性。

在泛在覆蓋方面，OTN全光接入和低成本波分支撐全光運力延伸覆蓋。OTN作為全光接入政企客戶一個非常重要的節(jié)點，有幾種接入方案：方案一是接入PON部署，局端固定時隙分配，已在運營商小規(guī)模部署；方案二是在方案一基礎上OSU延伸到末端CPE，這需要進一步技術與標準研究；方案三基于波分子載波適合大顆粒業(yè)務，這依賴于相干模塊標準成熟，處于技術研究階段。

同時，低成本的波分接入可以解決城域內(nèi)波長泛在部署需求，可以通過高階調(diào)制提升頻譜效率，相同頻譜獲取更多波長，主要應用于城市內(nèi)傳送距離短、傳輸性能要求不高的場景。不過目前需推進多波長光源、密集波分復用器解復用器，以及高效光電集成器件產(chǎn)業(yè)化，打造低成本波分接入。

在靈活敏捷方面，光電協(xié)同調(diào)度和多維感知能夠提升資源調(diào)度能力。光電靈活調(diào)度資源隨需所取滿足業(yè)務動態(tài)部署需求：光電資源池化預部署線路端口資源、波長轉(zhuǎn)換資源和中繼資源；波長規(guī)劃算法可匹配線路速率、譜寬、碼型，規(guī)劃最優(yōu)波長鏈路；波長路徑開通可使光纖路徑連通可達性探測、光電協(xié)同自動調(diào)測。

另外，業(yè)務流和算力資源感知滿足用戶差異化靈活入算需求：光錨點快速感知業(yè)務流類型基于報文特殊字段對業(yè)務進行區(qū)分和識別感知用戶業(yè)務流，將不同類型的業(yè)務流映射到不同品質(zhì)光網(wǎng)鏈路；管控系統(tǒng)協(xié)同感知算力資源從算網(wǎng)編排系統(tǒng)獲取算力資源信息實現(xiàn)基于算力資源編排，獲取用戶業(yè)務流量特征支撐業(yè)務流量感知。

在智能管控方面，多因子算路和數(shù)智化技術，賦能運力資源智管。以往主要是光纖的長度、節(jié)點等，現(xiàn)在隨著整個設備功能的加強，可以結(jié)合帶寬、時延、可靠性以及能耗、鏈路利用率、算力資源使用精準高效使用網(wǎng)絡資源，引入大數(shù)據(jù)智能分析技術，對網(wǎng)絡資源狀態(tài)和使用狀況進行歷史分析和預測。

而數(shù)智化助力全光運力安全運轉(zhuǎn)則通過引入AI建模和大數(shù)據(jù)分析技術使得業(yè)務和網(wǎng)絡質(zhì)量的實時可視、可預測、可迫溯同溝同纜風險識別，光纜健康度狀況主動預測；光纖啞資源狀態(tài)可識別可預測識別光纜啞資源狀態(tài)，故障提前處理，提升光纜網(wǎng)可靠性，助力全光運力安全運轉(zhuǎn)。

在綠色節(jié)能方面，網(wǎng)絡級節(jié)能、機房級節(jié)能和設備級節(jié)能三級網(wǎng)絡節(jié)能技術使能全光運力綠色運轉(zhuǎn)。

協(xié)同推進全光運力產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展

張海懿建議建議協(xié)同創(chuàng)新，推動全光產(chǎn)業(yè)和數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展。產(chǎn)業(yè)各方應以數(shù)字經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求為指引和方向，凝心聚力、共同行動，在基礎設施布局、核心技術研發(fā)、行業(yè)應用挖掘、質(zhì)量監(jiān)測評估等協(xié)同推進，推動全光運力產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，助力數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展：

一，夯實全光運力基礎設施布局。加快以OTN等為代表的光通信基礎設施建設，引導全光運力建設布局，推動光網(wǎng)絡設施綠化升級。

二，推動核心技術創(chuàng)新研發(fā)。推動超大帶寬、泛在接入、靈活感知、網(wǎng)絡協(xié)同、節(jié)能等關鍵技術攻關，著重彌補關鍵光芯片期間模塊短板。

三，豐富全光運力的行業(yè)應用。挖掘全光運力在智慧城市、智慧醫(yī)療等場景的融合行業(yè)應用，引導產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同創(chuàng)新。

四，完善質(zhì)量監(jiān)測評價體系。持續(xù)完善全光運力評估體系，推動構(gòu)建全光運力技術創(chuàng)新應用公共服務平臺，全光運力服務質(zhì)量監(jiān)測體系。

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