“把脉”光网络未来发展路径 构建新一代全光运力

在近日举行的“全光品质运力高峰论坛”上，中国信息通信研究院技术与标准研究所所长张海懿指出，新一代全光运力技术发展方向就是：超大带宽、超低时延、安全可靠、泛在覆盖、灵活敏捷、智能管控、绿色节能。因此，要全面升级网络架构和立体化传输能力，构建泛在覆盖的全光运力。

光网络未来发展的技术趋势

随着信息基础设施蓬勃发展，全光运力成为多方关注焦点。不仅国家部委规划推进全光运力部署，地方政府高度重视全光运力发展，运营商积极布局全光运力建设。而以OTN等为代表的全光运力技术，具备超大带宽、超低时延、安全可靠等优势，成为运力的核心底座。

据张海懿介绍，新一代全光运力技术发展方向具有超大带宽、超低时延、安全可靠、泛在覆盖、灵活敏捷、智能管控、绿色节能的特点。

在超大带宽方面，通过速率提升、频谱扩展和新型光纤来提升。光网络的速率提升一直是永恒的主题，从当年的最初的只有几K的速率到现在100G/200G的速率应用在不断提升，单波速率从100G/200G向400G/800G演进。目前400Gbps长距传输系统逐步试用，800Gbps技术与标准稳步推进。同时，单波长1.2Tbps/1.6Tbps等，也都在进行实验室的实验，需要高波特率光电器件以及算法技术的突破。

单波速率提升是一个方面，还可以通过拓宽传输频谱来获得超大带宽，例如：拓展已经商用的C波段，以及把C+L的波段都用起来，C波段和L波段各100G*120波，相当于80波100G容量*3，不过这需要光电器件的成熟；未来还可以把S、U、O波段用起来，实现P比特传输。

除了频谱的发展，还有推动G.654E光纤规模部署，积极探索新型光纤技术。目前，正在推动G.654E超低损耗光纤实现规模生产，持续推动规模部署。同时，新型光纤技术研究与应用探索也在继续，例如：空分复用光纤的关键器件以及熔接、成缆等技术待进一步成熟；空芯光纤具备宽频谱、低延迟、低非线性等优势，目前业界高度关注其在高速光通信领域应用。

在超低时延上，通过时延优化和全光转发调度来提升。全光网一个非常重要的优点就是低时延，所以在算力枢纽之间建立全光互联架构可以有效地降低时延。同时，在系统当中增加时延测量以及时延算路的功能，来满足时延敏感业务承载需求。另外，增加光缆路以及全光转发调度，减少光纤链路的绕行，降低端到端时延。从全光交叉的部署来看，目前干线和城域核心已经部署了32维全光交叉，正在向48维和64+维方向演进。

在安全可靠方面，光电切片隔离和光电保护协同，提升网络安全可靠性。光电切片隔离保障多颗粒业务安全承载，而光电保护协同可以提升网络可靠性，例如：通过电层1+1保护&光层动态恢复结合，能发挥电层保护<50ms的优点，光层恢复抗多次网络故障，与光层无保护方式同等资源消耗，但是可以大幅提升网络可靠性。

在泛在覆盖方面，OTN全光接入和低成本波分支撑全光运力延伸覆盖。OTN作为全光接入政企客户一个非常重要的节点，有几种接入方案：方案一是接入PON部署，局端固定时隙分配，已在运营商小规模部署；方案二是在方案一基础上OSU延伸到末端CPE，这需要进一步技术与标准研究；方案三基于波分子载波适合大颗粒业务，这依赖于相干模块标准成熟，处于技术研究阶段。

同时，低成本的波分接入可以解决城域内波长泛在部署需求，可以通过高阶调制提升频谱效率，相同频谱获取更多波长，主要应用于城市内传送距离短、传输性能要求不高的场景。不过目前需推进多波长光源、密集波分复用器解复用器，以及高效光电集成器件产业化，打造低成本波分接入。

在灵活敏捷方面，光电协同调度和多维感知能够提升资源调度能力。光电灵活调度资源随需所取满足业务动态部署需求：光电资源池化预部署线路端口资源、波长转换资源和中继资源；波长规划算法可匹配线路速率、谱宽、码型，规划最优波长链路；波长路径开通可使光纤路径连通可达性探测、光电协同自动调测。

另外，业务流和算力资源感知满足用户差异化灵活入算需求：光锚点快速感知业务流类型基于报文特殊字段对业务进行区分和识别感知用户业务流，将不同类型的业务流映射到不同品质光网链路；管控系统协同感知算力资源从算网编排系统获取算力资源信息实现基于算力资源编排，获取用户业务流量特征支撑业务流量感知。

在智能管控方面，多因子算路和数智化技术，赋能运力资源智管。以往主要是光纤的长度、节点等，现在随着整个设备功能的加强，可以结合带宽、时延、可靠性以及能耗、链路利用率、算力资源使用精准高效使用网络资源，引入大数据智能分析技术，对网络资源状态和使用状况进行历史分析和预测。

而数智化助力全光运力安全运转则通过引入AI建模和大数据分析技术使得业务和网络质量的实时可视、可预测、可迫溯同沟同缆风险识别，光缆健康度状况主动预测；光纤哑资源状态可识别可预测识别光缆哑资源状态，故障提前处理，提升光缆网可靠性，助力全光运力安全运转。

在绿色节能方面，网络级节能、机房级节能和设备级节能三级网络节能技术使能全光运力绿色运转。

协同推进全光运力产业健康发展

张海懿建议建议协同创新，推动全光产业和数字经济高质量发展。产业各方应以数字经济和产业数字化转型需求为指引和方向，凝心聚力、共同行动，在基础设施布局、核心技术研发、行业应用挖掘、质量监测评估等协同推进，推动全光运力产业健康发展，助力数字经济高质量发展：

一，夯实全光运力基础设施布局。加快以OTN等为代表的光通信基础设施建设，引导全光运力建设布局，推动光网络设施绿化升级。

二，推动核心技术创新研发。推动超大带宽、泛在接入、灵活感知、网络协同、节能等关键技术攻关，着重弥补关键光芯片期间模块短板。

三，丰富全光运力的行业应用。挖掘全光运力在智慧城市、智慧医疗等场景的融合行业应用，引导产业链上下游协同创新。

四，完善质量监测评价体系。持续完善全光运力评估体系，推动构建全光运力技术创新应用公共服务平台，全光运力服务质量监测体系。