迈向全光网：大连接时代的光通信进阶之路

　　■中国电信科技委主任 韦乐平

　　从1966年被称为“光通信之父”的高锟博士提出光纤通信概念开始，光纤通信发展已过去近半世纪。50年间，随着光纤与光传输技术的发展，通信技术也经历了飞速发展的过程。而伴随着万物互联时代的到来，为了适应爆炸式增长的通信业务需求，全光网(AON)的概念也应运而生。

　　而随着光网城市建设在我国的推进，“全光网”概念也逐渐进入公众视野，我国全光网将如何发展，何时能完全实现，也已成为通信行业近几年热议的话题。

　　从运营商角度来看，我们的业务对象规模从数百上千亿，产业规模已经扩展到数百上千亿，网络连接建立的速度、性能、可靠性、成本都有一个很大的提升，同时也实现了从各种无线到各种有线的全连接全覆盖，在带宽层面从3G发展到了4G乃至5G无线信道乃至光波道，管道上也从纯比特管道发展到了具备更高价值的业务管道。在这个背景下，迈向全光网时代的条件已经成熟。

　　全光网进入最终演进阶段

　　万物互联的大连接时代无疑将会催生对传输网络带宽容量和延时的巨大需求，因此，全光网成为大连接时代的大势所趋。但是，只有当传输和接入都实现光纤化，交换层也引入ROADM和OXC后才能构成所谓严格意义上的全光网。而实现全光网需要三个步骤，第一步是骨干网和城域网中传输链路的光纤化。第二步是接入网光纤化，目前接入网中馈线段基本实现光化，全网已部署1.7亿芯公里，但仍有3.5亿线对公里铜线的部署量，光进铜退依然路很长。第三步是传输节点引入光交换，目前上海已经部署了ROADM，初步形成了光网城市。

　　我国全光网最终演进阶段即将开始，运营商中国电信牵头，将在交换层引入ROADM，从而迈向严格意义上的全光网。

　　但是，鉴于目前国内光网建设现状，2018年国内90%以上家庭宽带用户达到100M到户、2020年经济发达城市地区具备提供千兆到户的能力，是比较现实的目标。目前频频见诸于媒体的“全光网”并不是真正意义上的全光网，全行业必须认清光网建设的现实。我国距离真正实现“全光网”，仍有10-20年的历程。

　　实现全光网关键在于接入网

　　全光网的关键是第二步接入网。接入网是网络中技术进步相对最慢、投资最大、维护成本最高，实现全光网最费力的部分。

　　中国电信是目前接入网光纤化速度最快，FTTH规模最大的运营商(FTTH用户已超过1亿)，正在引领全球的光纤化进程。中国电信的目标是2018年前为90%以上家庭宽带用户提供至少100M到户的能力;2020年前在经济发达的城市地区基本具备提供千兆到户的能力;2025年全网具备规模提供千兆以上到户的能力。

　　接入网的发展趋势主要有六个方面。第一，面向4K/8K/VR的大视频将是未来主要业务，也是最大的趋势。第二，FTTH进一步向全网扩展的重点是向偏远和农村延伸，同时成本和难度攀升。第三，接入网将具有快、更灵活、更经济的传送承载能力，也就是更高的接入速率(10G/N·10G)、更广的覆盖和更少的局所及有源接入点、更便捷的接入方式。第四，网络架构重构将贯穿在接入网甚至全光网的整个发展态势当中，对于接入网来说主要的目的在于业务创新和降低成本，同时将逐步开启SDN/NFV化，即采用先OLT后ONT的策略。网络架构已是大势所趋，运营商以及设备厂商只有顺应网络发展，才能适应时代需求。第五，多种接入手段的无缝融合接入。想要实现多种接入手段的无缝融合接入，有线、无线、移动的无缝融合和一致体验是重中之重。以前要谈一致体验很困难，但随着4G的大规模使用和5G的快速发展，使无缝融合和一致体验成为可能。第六，智能化的边缘计算，将实现业务处理更加敏捷、延时最小、成本最优。

　　全光节点是全光网归宿

　　全光节点是全光网的归宿。其中，网络节点可以说是组网灵活性的灵魂，目前，由于传统静态调度的灵活性已不能满足互联网的需要。同时，光层组网灵活性的关键是引入全光交换节点，目前的现状是电层节点尽管灵活性足够，但是透明性不足、容量扩展性不够。

　　光波长通道有望在节点处按流量流向实现无需人工介入的全自动化灵活调度，最终实现无色、无方向、无冲突的三无(CDC)透明光节点。但对于全光节点实现的挑战仍然存在，目前组网范围受限于1200公里，只能在中国实现局部组网，而中小颗粒调度浪费情况也急需解决。

　　现在的信号调度方法演进分成三个阶段，2012年之前基本上依靠人工调度，2012年以后，引入OTN电层调度速度提高，但容量较小，资源利用率较低。2016年后，开始引入ROADM光层调度，这么做出于如下原因：第一是业务需求。目前，我们业务颗粒带宽已经达到100G，而我们中下游的大部分网络连接也都已经达到100G，这时候光层调度肯定是最经济的;第二是联网需求，从点到点演进到网状，可以提升灵活调度能力、业务管理能力、可用性和恢复效率;第三，消除电设备的带宽瓶颈，确保容量的可扩展性;第四是实现网络的透明性，即与客户层信号格式速率解耦;第五是简化和加快高速电路的指配和业务提供速度，快速实现任意波长的灵活、动态上下路;第六是降低建网费用和运维成本。减少了网元数和光/电转换器，简化了网络管理规划和运行;第七，网络恢复代价低，未用容量可作为恢复资源用;第八，ROADM光层调度能耗和占用空间均低50%左右。通过ROADM光层调度，将使得全光网的实现速度进一步加快。

　　硅光集成技术助力全光网实现

　　全光网的关键就是实现全光节点，而全光节点特征包括三个。第一是全光，消除了电节点带来的容量限制和光电转换成本。第二是实现三无，即无色、无方向、无冲突，具备三无的波长交换和汇聚节点，具有很高的灵活性。第三个是灵活格栅，根据实际业务带宽灵活分配信号谱宽，最终形成一个灵活适应不同传输距离和容量的可编程光网。

　　不过，最终要能够大规模使用全光网，还需要硅光集成技术。只有硅光集成可望在成本、功耗和集成度上带来根本性的突破，从而在全网范围推进全光网。目前，我国实现光接入的成本越来越高，要求越来越严格，而在所有的常规技术与光技术中，只有硅光技术能做到根本性的突破，实现功耗、成本、集成度上下降2/3，其他技术没有一个能做到这一点。所以硅光技术一直被业界所看好，从运营的角度来说，硅光集成技术一定会是发展方向。(本文根据韦乐平在2016中国通信产业大会暨第十一届中国通信技术年会讲话整理，有删改，标题为编者所加。)