中國(guó)電信發(fā)布全光網(wǎng)2.0技術(shù)白皮書 推動(dòng)光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展

  ICC訊 11月11日，在2021年中國(guó)電信天翼智能生態(tài)博覽會(huì)上，中國(guó)電信正式發(fā)布《中國(guó)電信全光網(wǎng)2.0技術(shù)白皮書》，全面闡述了中國(guó)電信全光網(wǎng)的概念和愿景，提出全光網(wǎng)目標(biāo)技術(shù)架構(gòu)和六大特征，以及兩階段演進(jìn)策略，分析支撐全光網(wǎng)持續(xù)發(fā)展的重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新方向， 并介紹中國(guó)電信在相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要舉措。

  白皮書認(rèn)為，通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施是“新基建”的重要基礎(chǔ)，互聯(lián)網(wǎng)(Internet)是通信網(wǎng)絡(luò)的核心，光網(wǎng)絡(luò)一直扮演著互聯(lián)網(wǎng)“帶寬承重墻”的角色，而作為新型信息基礎(chǔ)設(shè)施的帶寬基石，全光網(wǎng)將在“新基建”時(shí)代迎來新的發(fā)展機(jī)遇。

  全光網(wǎng)是光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從全光傳輸起步，從最早的多模光纖 850nm 波長(zhǎng)短距傳輸，到單模光纖1310nm/1550nm 波長(zhǎng)中長(zhǎng)距傳輸，再發(fā)展到引入摻鉺光纖放大器(EDFA)的波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)幾百到上千公里的無電中繼傳輸，最后是相干光通信技術(shù)將無電中繼傳輸距離擴(kuò)展到幾千甚至上萬公里，全光傳輸技術(shù)的容量和距離不斷提升。

  中國(guó)電信于2017 年首次提出“全光網(wǎng) 2.0”概念，指出當(dāng)傳輸和接入都實(shí)現(xiàn)光纖化，交換層也引入ROADM等全光交換技術(shù)后才能構(gòu)成嚴(yán)格意義上的全光網(wǎng)。同一年，中國(guó)電信建成長(zhǎng)江中下游區(qū)域ROADM骨干網(wǎng)絡(luò)，標(biāo)志著“全光網(wǎng)2.0”新時(shí)代的開啟。2018年美國(guó)OFC展會(huì)，中國(guó)電信在大會(huì)報(bào)告上首次明確全光網(wǎng)2.0的主要特征，包括依托ROADM 設(shè)備、100G/超100G相干傳輸技術(shù)、智能波長(zhǎng)交換光網(wǎng)絡(luò)(WSON)控制平面和一跳直達(dá)全光架構(gòu)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)級(jí)全光調(diào)度、分鐘級(jí)業(yè)務(wù)發(fā)放、秒級(jí)恢復(fù)和毫秒級(jí)時(shí)延。此后，“全光網(wǎng) 2.0”概念逐漸被業(yè)界接受，內(nèi)涵也不斷豐富。

  到2021年，中國(guó)電信已建成一張覆蓋全國(guó)除港澳臺(tái)外所有省級(jí)行政區(qū)的一二干融合的基于ROADM技術(shù)的骨干全光交換網(wǎng)絡(luò)， 覆蓋了近200個(gè)城市和多數(shù)大型數(shù)據(jù)中心，包括440 多個(gè)ROADM節(jié)點(diǎn)和1600多個(gè)光放大(OA)節(jié)點(diǎn)，標(biāo)志著全光網(wǎng)2.0在骨干網(wǎng)層面進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段。

  全光網(wǎng)2.0 目標(biāo)技術(shù)架構(gòu)

  白皮書指出全光網(wǎng)2.0的架構(gòu)扁平化、網(wǎng)絡(luò)全光化和運(yùn)營(yíng)智慧化的“三化”發(fā)展愿景，而要實(shí)現(xiàn)“三化”愿景，需要引入一系列新技術(shù)和組網(wǎng)、設(shè)備和運(yùn)營(yíng)層面的創(chuàng)新，白皮書將其歸納為全光網(wǎng)2.0 目標(biāo)技術(shù)架構(gòu)六大基本特征：全光傳輸、全光交換、全光接入、全光承載、全光智治和全光云網(wǎng)。

  · 安全可靠的大容量全光傳輸(全光傳輸)：高速率、大容量、高安全、高可靠的全光傳輸始終是全光網(wǎng)的基礎(chǔ)性技術(shù)， 持續(xù)降低單位比特公里傳輸成本是全光傳輸技術(shù)發(fā)展的重要使命。

  · 綠色低碳的低時(shí)延全光交換(全光交換)：全光交換是引領(lǐng)全光網(wǎng)發(fā)展到 2.0時(shí)代的標(biāo)志性技術(shù)。全光網(wǎng)技術(shù)在單位比特公里傳輸能耗和單位比特交換能耗方面相對(duì)于無線傳輸和電域交換技術(shù)有著數(shù)量級(jí)的優(yōu)勢(shì)，尤其是全光接入網(wǎng)元數(shù)量大，節(jié)能效果十分明顯。根據(jù)中國(guó)電信實(shí)際網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)，與鏈狀密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)相比，ROADM全光交換網(wǎng)可降低大約50%的能耗和機(jī)房空間、節(jié)約大約30%的成本。

  · 泛在超寬的全場(chǎng)景全光接入(全光接入)：全光接入是促進(jìn)全光網(wǎng)普及的重要抓手，在全光網(wǎng)2.0時(shí)代全光接入發(fā)展目標(biāo)是將面向家庭 (2H) 場(chǎng)景的成功擴(kuò)展到面向企業(yè) (2B)場(chǎng)景并拓展固移融合新應(yīng)用。

  · 靈活高效的確定性業(yè)務(wù)承載(全光承載) ：基于光纖的恒參信道和巨大頻譜優(yōu)勢(shì)， 確定性業(yè)務(wù)承載和大帶寬基礎(chǔ)設(shè)施是全光網(wǎng)的兩大基礎(chǔ)功能定位。

  · 自動(dòng)智能的數(shù)字化智慧運(yùn)營(yíng)(全光智治) ：自動(dòng)化、智能化和提高運(yùn)營(yíng)效率是全光網(wǎng) 2.0的內(nèi)在稟賦，也是中國(guó)電信的核心科技創(chuàng)新目標(biāo)之一。

  · 云網(wǎng)融合的開放性全光網(wǎng)絡(luò)(全光云網(wǎng)) ：云網(wǎng)融合是全光網(wǎng)2.0發(fā)展的重要外部驅(qū)動(dòng)力。網(wǎng)隨云動(dòng)，全光網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)要跟隨云網(wǎng)融合的目標(biāo)而變化，整個(gè)全光網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)向“骨干+城域”兩層扁平化架構(gòu)演進(jìn)。

  從物理網(wǎng)絡(luò)層級(jí)的角度，全光網(wǎng)2.0的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示，全光網(wǎng) 2.0的架構(gòu)扁平化的總體目標(biāo)是從目前國(guó)干、省干、城域、接入等三到四個(gè)層次簡(jiǎn)化為“骨干+城域”兩個(gè)層次，并進(jìn)一步劃分骨干全光網(wǎng)、城域全光網(wǎng)、接入全光網(wǎng)和 DCI 全光網(wǎng)四個(gè)方面。

骨干全光網(wǎng)“多層+分域”的立體扁平化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

  到2025年，全光網(wǎng)2.0要求在骨干全光網(wǎng)實(shí)現(xiàn)一二干融合光纜網(wǎng)絡(luò)覆蓋全國(guó)，2000 年以前建成的干線光纜基本完成替換，保證光纜網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。規(guī)模部署大有效面積超低損耗G.654E 光纖光纜，初步覆蓋京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳和川渝陜“四圈”重點(diǎn)區(qū)域。除新疆、西藏外，全國(guó) 90%地區(qū)省會(huì)間提供不大于20ms 的傳送網(wǎng)時(shí)延，“四圈”之間時(shí)延達(dá)到 15ms 以內(nèi)。并且啟動(dòng)多芯光纖(MCF)、少模光纖(FMF)、光子晶體光纖(PCF)等新型光纖技術(shù)的現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)，驗(yàn)證傳輸性能和商用可行性。

  推動(dòng)面向全光網(wǎng)2.0的重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新

  在城域全光網(wǎng)方面，加速WDM/OTN 技術(shù)向城域網(wǎng)邊緣下沉，城域網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)一步扁平化，城域全光網(wǎng)覆蓋60%本地網(wǎng)。優(yōu)化城域光纜網(wǎng)絡(luò)資源，打造大型城市 2ms 時(shí)延圈、大型城市核心區(qū)域和中小型城市 1ms 時(shí)延圈。聯(lián)合業(yè)界研發(fā)定制化灰盒傳輸設(shè)備和低成本城域 WSS 技術(shù)，推動(dòng)低成本W(wǎng)DM (DCI)設(shè)備在城域核心層的應(yīng)用，以開放解耦設(shè)備形態(tài)、環(huán)網(wǎng)為主的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浯蛟斐怯蛉饩W(wǎng)帶寬底座。通過新一代云網(wǎng)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)，引入 SDN 等新架構(gòu)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多廠商設(shè)備的統(tǒng)一管理和業(yè)務(wù)調(diào)度。新一代云網(wǎng)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)引入大數(shù)據(jù)分析、數(shù)字孿生和 AI 等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城域全光網(wǎng)的智慧化運(yùn)營(yíng)。

接入全光網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 

  在接入全光網(wǎng)方面，要將OSU技術(shù)引入到 CPE-OTN，配合骨干和城域 OTN網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)政企專線、入云等高品質(zhì)業(yè)務(wù)的“一業(yè)務(wù)一管道”端到端承載。在DCI 全光網(wǎng)方面，全面進(jìn)入400Gb/s 時(shí)代：在骨干層主要依托一二干融合ROADM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，覆蓋全國(guó)主要自有數(shù)據(jù)中心和重要客戶的IDC節(jié)點(diǎn);在城域?qū)訉⒉捎枚ㄖ苹暮惺?WDM 設(shè)備，實(shí)現(xiàn)城域/區(qū)域范圍的大容量 DCI 全光傳輸需求，形成自主可控開放解耦的全光 DCI解決方案，實(shí)現(xiàn)多廠商設(shè)備的直接管控。

  白皮書提出推動(dòng)重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新，方向包括：超高速、大容量、長(zhǎng)距離、新型光纖系統(tǒng)、安全節(jié)能的骨干高速大容量全光傳輸技術(shù)，采用相干200Gb/s和400Gb/s、相干和非相干 100Gb/s、點(diǎn)到多點(diǎn)(P2MP)相干的城域網(wǎng)低成本全光傳輸技術(shù)，基于ROADM 的全光交換技術(shù)，包括CD/CDC ROADM、波長(zhǎng)選擇開關(guān)(WSS)、簡(jiǎn)化光纖連接、故障快速恢復(fù)技術(shù)。白皮書還提出要發(fā)展包括硅光子、新型光接口在內(nèi)全光連接的光電集成以及光網(wǎng)絡(luò)開放解耦等技術(shù)。

  展望全光網(wǎng)未來，全光網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，需要包括運(yùn)營(yíng)商在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)界、高等院校和科研院所等各方持續(xù)共同努力，突破高性能全光傳輸、新型全光交換、光電集成、開放解耦和智慧運(yùn)營(yíng)等新技術(shù)。中國(guó)電信愿意攜手產(chǎn)業(yè)合作伙伴，共建自主可控的全光網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈。

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