中国电信发布全光网2.0技术白皮书 推动光网络技术创新发展

  ICC讯 11月11日，在2021年中国电信天翼智能生态博览会上，中国电信正式发布《中国电信全光网2.0技术白皮书》，全面阐述了中国电信全光网的概念和愿景，提出全光网目标技术架构和六大特征，以及两阶段演进策略，分析支撑全光网持续发展的重点技术创新方向， 并介绍中国电信在相关领域技术创新和网络发展的重要举措。

  白皮书认为，通信网络基础设施是“新基建”的重要基础，互联网(Internet)是通信网络的核心，光网络一直扮演着互联网“带宽承重墙”的角色，而作为新型信息基础设施的带宽基石，全光网将在“新基建”时代迎来新的发展机遇。

  全光网是光网络技术发展到一定阶段的产物。光网络技术从全光传输起步，从最早的多模光纤 850nm 波长短距传输，到单模光纤1310nm/1550nm 波长中长距传输，再发展到引入掺铒光纤放大器(EDFA)的波分复用(WDM)系统几百到上千公里的无电中继传输，最后是相干光通信技术将无电中继传输距离扩展到几千甚至上万公里，全光传输技术的容量和距离不断提升。

  中国电信于2017 年首次提出“全光网 2.0”概念，指出当传输和接入都实现光纤化，交换层也引入ROADM等全光交换技术后才能构成严格意义上的全光网。同一年，中国电信建成长江中下游区域ROADM骨干网络，标志着“全光网2.0”新时代的开启。2018年美国OFC展会，中国电信在大会报告上首次明确全光网2.0的主要特征，包括依托ROADM 设备、100G/超100G相干传输技术、智能波长交换光网络(WSON)控制平面和一跳直达全光架构实现波长级全光调度、分钟级业务发放、秒级恢复和毫秒级时延。此后，“全光网 2.0”概念逐渐被业界接受，内涵也不断丰富。

  到2021年，中国电信已建成一张覆盖全国除港澳台外所有省级行政区的一二干融合的基于ROADM技术的骨干全光交换网络， 覆盖了近200个城市和多数大型数据中心，包括440 多个ROADM节点和1600多个光放大(OA)节点，标志着全光网2.0在骨干网层面进入稳步发展阶段。

  全光网2.0 目标技术架构

  白皮书指出全光网2.0的架构扁平化、网络全光化和运营智慧化的“三化”发展愿景，而要实现“三化”愿景，需要引入一系列新技术和组网、设备和运营层面的创新，白皮书将其归纳为全光网2.0 目标技术架构六大基本特征：全光传输、全光交换、全光接入、全光承载、全光智治和全光云网。

  · 安全可靠的大容量全光传输(全光传输)：高速率、大容量、高安全、高可靠的全光传输始终是全光网的基础性技术， 持续降低单位比特公里传输成本是全光传输技术发展的重要使命。

  · 绿色低碳的低时延全光交换(全光交换)：全光交换是引领全光网发展到 2.0时代的标志性技术。全光网技术在单位比特公里传输能耗和单位比特交换能耗方面相对于无线传输和电域交换技术有着数量级的优势，尤其是全光接入网元数量大，节能效果十分明显。根据中国电信实际网络统计，与链状密集波分复用(DWDM)系统相比，ROADM全光交换网可降低大约50%的能耗和机房空间、节约大约30%的成本。

  · 泛在超宽的全场景全光接入(全光接入)：全光接入是促进全光网普及的重要抓手，在全光网2.0时代全光接入发展目标是将面向家庭 (2H) 场景的成功扩展到面向企业 (2B)场景并拓展固移融合新应用。

  · 灵活高效的确定性业务承载(全光承载) ：基于光纤的恒参信道和巨大频谱优势， 确定性业务承载和大带宽基础设施是全光网的两大基础功能定位。

  · 自动智能的数字化智慧运营(全光智治) ：自动化、智能化和提高运营效率是全光网 2.0的内在禀赋，也是中国电信的核心科技创新目标之一。

  · 云网融合的开放性全光网络(全光云网) ：云网融合是全光网2.0发展的重要外部驱动力。网随云动，全光网络的架构要跟随云网融合的目标而变化，整个全光网络的架构向“骨干+城域”两层扁平化架构演进。

  从物理网络层级的角度，全光网2.0的目标网络架构如图3所示，全光网 2.0的架构扁平化的总体目标是从目前国干、省干、城域、接入等三到四个层次简化为“骨干+城域”两个层次，并进一步划分骨干全光网、城域全光网、接入全光网和 DCI 全光网四个方面。

骨干全光网“多层+分域”的立体扁平化网络架构

  到2025年，全光网2.0要求在骨干全光网实现一二干融合光缆网络覆盖全国，2000 年以前建成的干线光缆基本完成替换，保证光缆网络质量。规模部署大有效面积超低损耗G.654E 光纤光缆，初步覆盖京津冀、长三角、粤港澳和川渝陕“四圈”重点区域。除新疆、西藏外，全国 90%地区省会间提供不大于20ms 的传送网时延，“四圈”之间时延达到 15ms 以内。并且启动多芯光纤(MCF)、少模光纤(FMF)、光子晶体光纤(PCF)等新型光纤技术的现网试点，验证传输性能和商用可行性。

  推动面向全光网2.0的重点技术创新

  在城域全光网方面，加速WDM/OTN 技术向城域网边缘下沉，城域网架构进一步扁平化，城域全光网覆盖60%本地网。优化城域光缆网络资源，打造大型城市 2ms 时延圈、大型城市核心区域和中小型城市 1ms 时延圈。联合业界研发定制化灰盒传输设备和低成本城域 WSS 技术，推动低成本WDM (DCI)设备在城域核心层的应用，以开放解耦设备形态、环网为主的网络拓扑打造城域全光网带宽底座。通过新一代云网运营系统，引入 SDN 等新架构新技术，实现对多厂商设备的统一管理和业务调度。新一代云网运营系统引入大数据分析、数字孪生和 AI 等技术，实现城域全光网的智慧化运营。

接入全光网目标网络架构 

  在接入全光网方面，要将OSU技术引入到 CPE-OTN，配合骨干和城域 OTN网络，实现对政企专线、入云等高品质业务的“一业务一管道”端到端承载。在DCI 全光网方面，全面进入400Gb/s 时代：在骨干层主要依托一二干融合ROADM网络实现，覆盖全国主要自有数据中心和重要客户的IDC节点;在城域层将采用定制化的盒式 WDM 设备，实现城域/区域范围的大容量 DCI 全光传输需求，形成自主可控开放解耦的全光 DCI解决方案，实现多厂商设备的直接管控。

  白皮书提出推动重点技术创新，方向包括：超高速、大容量、长距离、新型光纤系统、安全节能的骨干高速大容量全光传输技术，采用相干200Gb/s和400Gb/s、相干和非相干 100Gb/s、点到多点(P2MP)相干的城域网低成本全光传输技术，基于ROADM 的全光交换技术，包括CD/CDC ROADM、波长选择开关(WSS)、简化光纤连接、故障快速恢复技术。白皮书还提出要发展包括硅光子、新型光接口在内全光连接的光电集成以及光网络开放解耦等技术。

  展望全光网未来，全光网的进一步发展，需要包括运营商在内的产业界、高等院校和科研院所等各方持续共同努力，突破高性能全光传输、新型全光交换、光电集成、开放解耦和智慧运营等新技术。中国电信愿意携手产业合作伙伴，共建自主可控的全光网产业链。

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