中國電信發(fā)布全光網(wǎng)2.0技術(shù)白皮書(shū) 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年中國電信天翼智能生態(tài)博覽會(huì )上，中國電信正式發(fā)布《中國電信全光網(wǎng)2.0技術(shù)白皮書(shū)》，全面闡述了中國電信全光網(wǎng)的概念和愿景，提出全光網(wǎng)目標技術(shù)架構和六大特征，以及兩階段演進(jìn)策略，分析支撐全光網(wǎng)持續發(fā)展的重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng )新方向， 并介紹中國電信在相關(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(shū)認為，通信網(wǎng)絡(luò )基礎設施是“新基建”的重要基礎，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(zhù)互聯(lián)網(wǎng)“帶寬承重墻”的角色，而作為新型信息基礎設施的帶寬基石，全光網(wǎng)將在“新基建”時(shí)代迎來(lái)新的發(fā)展機遇。

  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(cháng)短距傳輸，到單模光纖1310nm/1550nm 波長(cháng)中長(cháng)距傳輸，再發(fā)展到引入摻鉺光纖放大器(EDFA)的波分復用(WDM)系統幾百到上千公里的無(wú)電中繼傳輸，最后是相干光通信技術(shù)將無(wú)電中繼傳輸距離擴展到幾千甚至上萬(wàn)公里，全光傳輸技術(shù)的容量和距離不斷提升。

  中國電信于2017 年首次提出“全光網(wǎng) 2.0”概念，指出當傳輸和接入都實(shí)現光纖化，交換層也引入ROADM等全光交換技術(shù)后才能構成嚴格意義上的全光網(wǎng)。同一年，中國電信建成長(cháng)江中下游區域ROADM骨干網(wǎng)絡(luò )，標志著(zhù)“全光網(wǎng)2.0”新時(shí)代的開(kāi)啟。2018年美國OFC展會(huì )，中國電信在大會(huì )報告上首次明確全光網(wǎng)2.0的主要特征，包括依托ROADM 設備、100G/超100G相干傳輸技術(shù)、智能波長(cháng)交換光網(wǎng)絡(luò )(WSON)控制平面和一跳直達全光架構實(shí)現波長(cháng)級全光調度、分鐘級業(yè)務(wù)發(fā)放、秒級恢復和毫秒級時(shí)延。此后，“全光網(wǎng) 2.0”概念逐漸被業(yè)界接受，內涵也不斷豐富。

  到2021年，中國電信已建成一張覆蓋全國除港澳臺外所有省級行政區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)城市和多數大型數據中心，包括440 多個(gè)ROADM節點(diǎn)和1600多個(gè)光放大(OA)節點(diǎn)，標志著(zhù)全光網(wǎng)2.0在骨干網(wǎng)層面進(jìn)入穩步發(fā)展階段。

  全光網(wǎng)2.0 目標技術(shù)架構

  白皮書(shū)指出全光網(wǎng)2.0的架構扁平化、網(wǎng)絡(luò )全光化和運營(yíng)智慧化的“三化”發(fā)展愿景，而要實(shí)現“三化”愿景，需要引入一系列新技術(shù)和組網(wǎng)、設備和運營(yíng)層面的創(chuàng )新，白皮書(shū)將其歸納為全光網(wǎng)2.0 目標技術(shù)架構六大基本特征：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)的基礎性技術(shù)， 持續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于無(wú)線(xiàn)傳輸和電域交換技術(shù)有著(zhù)數量級的優(yōu)勢，尤其是全光接入網(wǎng)元數量大，節能效果十分明顯。根據中國電信實(shí)際網(wǎng)絡(luò )統計，與鏈狀密集波分復用(DWDM)系統相比，ROADM全光交換網(wǎng)可降低大約50%的能耗和機房空間、節約大約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)展目標是將面向家庭 (2H) 場(chǎng)景的成功擴展到面向企業(yè) (2B)場(chǎng)景并拓展固移融合新應用。

  · 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， 確定性業(yè)務(wù)承載和大帶寬基礎設施是全光網(wǎng)的兩大基礎功能定位。

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

  · 云網(wǎng)融合的開(kāi)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)展的重要外部驅動(dòng)力。網(wǎng)隨云動(dòng)，全光網(wǎng)絡(luò )的架構要跟隨云網(wǎng)融合的目標而變化，整個(gè)全光網(wǎng)絡(luò )的架構向“骨干+城域”兩層扁平化架構演進(jìn)。

  從物理網(wǎng)絡(luò )層級的角度，全光網(wǎng)2.0的目標網(wǎng)絡(luò )架構如圖3所示，全光網(wǎng) 2.0的架構扁平化的總體目標是從目前國干、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

  到2025年，全光網(wǎng)2.0要求在骨干全光網(wǎng)實(shí)現一二干融合光纜網(wǎng)絡(luò )覆蓋全國，2000 年以前建成的干線(xiàn)光纜基本完成替換，保證光纜網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量。規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(cháng)三角、粵港澳和川渝陜“四圈”重點(diǎn)區域。除新疆、西藏外，全國 90%地區省會(huì )間提供不大于20ms 的傳送網(wǎng)時(shí)延，“四圈”之間時(shí)延達到 15ms 以?xún)?。并且啟?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)的現網(wǎng)試點(diǎn)，驗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)定制化灰盒傳輸設備和低成本城域 WSS 技術(shù)，推動(dòng)低成本W(wǎng)DM (DCI)設備在城域核心層的應用，以開(kāi)放解耦設備形態(tài)、環(huán)網(wǎng)為主的網(wǎng)絡(luò )拓撲打造城域全光網(wǎng)帶寬底座。通過(guò)新一代云網(wǎng)運營(yíng)系統，引入 SDN 等新架構新技術(shù)，實(shí)現對多廠(chǎng)商設備的統一管理和業(yè)務(wù)調度。新一代云網(wǎng)運營(yíng)系統引入大數據分析、數字孿生和 AI 等技術(shù)，實(shí)現城域全光網(wǎng)的智慧化運營(yíng)。

接入全光網(wǎng)目標網(wǎng)絡(luò )架構 

  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)現對政企專(zhuān)線(xiàn)、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，覆蓋全國主要自有數據中心和重要客戶(hù)的IDC節點(diǎn);在城域層將采用定制化的盒式 WDM 設備，實(shí)現城域/區域范圍的大容量 DCI 全光傳輸需求，形成自主可控開(kāi)放解耦的全光 DCI解決方案，實(shí)現多廠(chǎng)商設備的直接管控。

  白皮書(shū)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(cháng)距離、新型光纖系統、安全節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(cháng)選擇開(kāi)關(guān)(WSS)、簡(jiǎn)化光纖連接、故障快速恢復技術(shù)。白皮書(shū)還提出要發(fā)展包括硅光子、新型光接口在內全光連接的光電集成以及光網(wǎng)絡(luò )開(kāi)放解耦等技術(shù)。

  展望全光網(wǎng)未來(lái)，全光網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，需要包括運營(yíng)商在內的產(chǎn)業(yè)界、高等院校和科研院所等各方持續共同努力，突破高性能全光傳輸、新型全光交換、光電集成、開(kāi)放解耦和智慧運營(yíng)等新技術(shù)。中國電信愿意攜手產(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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