中国电信全光网2.0技术白皮书.pdf

?中国电信版权所有 中国电信全光网 2.0 技术白皮书中国电信集团有限公司2021 年 11 月?中国电信版权所有 目录1.引言.12.全光网的概念和愿景.32.1.背景和需求.32.2.概念和历程.42.3.价值和愿景.63.全光网 2.0 目标技术架构.93.1.全光网 2.0 总体目标技术架构.93.2.骨干全光网目标技术架构.143.3.城域全光网目标技术架构.163.4.接入全光网目标技术架构.183.5.DCI 全光网目标技术架构.204.全光网 2.0 分阶段演进策略.224.1.2025 目标和演进策略.224.2.2030 目标和演进策略.255.全光网 2.0 重点技术创新方向.285.1.骨干高速大容量全光传输技术.285.2.城域网低成本全光传输技术.315.3.基于 ROADM 的全光交换技术.335.4.城域光传送网技术.355.5.全光接入技术.375.6.工业 PON 技术.395.7.全光网智慧运营技术.395.8.光网络开放解耦技术.415.9.面向全光连接的光电集成新技术.426.全光网的未来展望.44附录 缩略语.46 1?中国电信版权所有 1.引言“新基建”是智慧经济时代贯彻新发展理念，吸收新科技革命成果，实现国家生态化、数字化、智能化、高速化、新旧动能转换与经济结构对称态，建立现代化经济体系的国家基本建设与基础设施建设。新型信息基础设施是“新基建”三大组成部分之一，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。中国政府提出了二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值、努力争取 2060 年前实现碳中和的“双碳”目标，全光网作为信息网络的基础设施，要在降低网络单位能耗和绿色节能方面发挥更重要作用。中国电信作为“新型信息基础设施”的建设者和运营者，坚持贯彻落实习近平总书记“加快建设高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施”的重要指示，以“云改数转”作为企业战略转型目标，发布云网融合2030 技术白皮书，按照“网是基础，云为核心，网随云动，云网一体”的思路，建设云网融合新型信息基础设施，夯实数字经济发展底座；发布碳达峰、碳中和行动计划，探索绿色低碳发展新模式。综上所述，中国电信始终坚持“云改数转”战略，率先提出“全光网”理念，持续深耕细作，又率先建成一二干融合的基于可重构光分插复用（ROADM）技术的骨干全光交换网络、覆盖全国主要城市和重要互联网数据中心（IDC）的端到端全光传输网络、覆盖城乡的光纤到户（FTTH）全光接入网络，为经济社会高质量发展构建坚实2?中国电信版权所有 的网络基础。“全光网”已经成为中国电信云网基础设施能力和自主可控科技创新的一张亮丽的名片。本白皮书将全面阐述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。3?中国电信版权所有 2.全光网的概念和愿景2.1.背景和需求 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，而光网络一直扮演着互联网“带宽承重墙”的角色。光网络技术的发展在过去三十年支撑了互联网流量的爆炸式增长，在可预见的未来，互联网流量还将保持高速增长态势。根据中国电信骨干光网络带宽的历史统计和未来预测数据，20102030 年二十年骨干光网络最大链路容量的年均复合增长率（CAGR）预计达到 23%（如图 1 所示），2020 年已经超过 100Tb/s，预计 2027 年超过 300Tb/s。图 1 中国电信骨干光网络最大链路容量增长示意图（20102030）云和数字化已经成为全球商业模式转型的重要方向，权威咨询机构 Gartner 在题为Future of Cloud in 2025的报告中指出“云已经从计算技术转型进化到整个商业创新的基础”，报告预测到 2025 年云原生平台将成为超过 95%的新增数字服务工作的基础。2020 年，国家发改委等部门推动“东数西算”工程，加快算力基础设施建设，明确进一步打通重要数据中心集群之间的网络传输通道。4?中国电信版权所有 2021 年 8 月 25 日，中国电信发布“双碳”行动计划，将推动网络节能作为重要方向。十三五期间，中国电信率先开展并全面完成FTTH全光接入网改造升级，部署全球最大的ROADM全光交换网络，推动网络能耗强度持续下降，十三五末期单位信息流量综合能耗比初期下降 60%。未来中国电信还将加大科研投入，推动核心技术攻关，不断探索节能降碳新技术，高效支撑数字经济绿色发展，计划到十四五末期，实现单位电信业务总量综合能耗和总量碳排放下降 23%以上。基于上述背景，中国电信全面实施“云改数转”战略，加快推进“云网融合”，始终坚持“网是基础”和绿色节能，率先提出“全光网”理念，解决新型通信网络基础设施在云网融合和数字化转型新时代的关键需求。网络架构方面，要满足云网融合趋势下以云为核心，云网一体的新型网络架构要求；网络技术方面，要研究高速、大容量、低成本、安全可靠的信息传输，高品质、低时延、绿色低碳的信息交换，泛在、全场景、大带宽的信息接入，支持灵活颗粒的高效确定性业务承载和面向云网融合的高品质入云和云间传输等技术；网络运营方面，要通过自动化、智能化和数字化等方向的技术创新，赋能全光网络以智慧运营能力。2.2.概念和历程 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5?中国电信版权所有（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。在中国，“全光网”概念首次出现在 2008 年左右，随着光纤接入（FTTx）技术和软交换技术的普及，电话和宽带网络在接入层采用光纤替代铜线，即“光进铜退”，全国各地广泛宣传全光网、全光城市等概念。彼时，以 WDM 为代表的全光传输技术已在骨干网普及，单波速率以 10Gb/s 为主并先后向 40Gb/s 和 100Gb/s 速率升级。后来将那个时期的全光网定义为全光网 1.0，核心特征是骨干网以 WDM技术为核心的全光传输和城域/本地网以 FTTx 技术为核心的全光接入。2011 年 2 月 16 日，中国电信正式启动“宽带中国光网城市”行动，2017 年实现了既定目标，FTTH 和百兆入户的比例均超过 90%，标志着全光网 1.0 的实现。“全光网 2.0”概念是中国电信于 2017 年在中国光网络研讨会（OptinetChina）大会上首次提出，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 年全球最大的光纤通信会议 Optical Fiber Communication Conference（OFC），中国电信在大会报告（Plenary Speech）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6?中国电信版权所有 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。随着 5G 和云网融合的深入发展，全光网 2.0 的概念也逐渐从骨干网向城域网延伸。与此同时，运营商在国家创新战略带动下，对网络的自主可控诉求越来越强烈，跨厂商统一管理、软件定义网络（SDN）控制和设备开放解耦等技术浪潮影响到光网络。这些新场景的应用、新业务的出现和新技术的发展都将进一步推动全光网2.0 概念和内涵的纵深发展。2.3.价值和愿景 在“云改数转”战略指引下，中国电信先后发布CTNet2025网络重构技术白皮书 和 云网融合 2030 技术白皮书，按照“网是基础，云为核心，网随云动，云网一体”的思路，建设云网融合的新型信息基础设施，全光网则是新型信息基础设施的基石。全光网 2.0 在新的形势下，首先要夯实“带宽基石”的基本定位，进一步挖掘光纤的带宽潜力，满足网络流量持续增长的需求：全光传输技术在骨干网需要进一步提高速率、扩展频谱和延长无电中继传输距离，在城域网则需要进一步降低成本和将 WDM 技术推进到网络边7?中国电信版权所有 缘层；全光交换技术需要进一步提升 ROADM 的组网范围和规模、加快故障恢复时间和提高恢复成功率；全光接入技术在进一步提升接入速率、降低成本的同时，要与行业应用加强结合，将全光网技术优势赋能给行业客户。其次要应对新形势带来的新需求，加强科研创新和自主可控，提升用户体验：通过网络架构创新和新技术引入，在保证安全性和以光传送网（OTN）为基础的高品质、低时延业务承载优势的基础上，进一步提升业务颗粒和服务质量（QoS）的灵活性和多样性；通过新一代云网运营系统和开放解耦新技术，解决多厂商网络设备统一运营的难题，探索面向云网融合和云边协同场景的新型设备形态，进一步提升数字化智慧运营能力；通过全光网技术在单位比特信息处理方面的明显能耗优势，帮助中国电信降低网络能耗强度，助力实现“双碳”承诺目标。全光网 2.0 的实现有利于中国电信在云网融合时代为客户提供更宽带、更安全、更可靠、更便捷的端到端云网连接服务，助力国民经济数字化转型。全光网 2.0 的概念一经提出就得到了产业界的广泛认可。通过不断丰富内涵，引领光通信产业链上下游协同合作，致力于光网络从架构到关键技术、从设备到关键器件的研究和创新，强化光网络产业的自主掌控能力，在标准、技术、应用等领域充分合作，引导和推动了产业链的不断发展。全光网 2.0 发展目标是一张泛在全覆盖的扁平化绿色全光网络，通过全光传输、全光交换、全光接入等全光技术创新，持续为信息通信基础设施夯实带宽基础，通过自主可控的数字化智慧运营能力帮助8?中国电信版权所有 中国电信实现云网基础设施能力优势向商业生产力优势的转化。具体而言，全光网 2.0 的发展愿景可以概括为如下“三化”：1、架构扁平化：网络架构扁平化是全光网 2.0 架构的核心，有利于实现全光直达、降低时延和功耗、简化电层复杂度。架构扁平化的总体目标是从目前国干、省干、城域、接入等三到四层架构逐步向“骨干+城域”两层架构演进；在骨干网，架构扁平化的具体体现是一二干融合；在城域网，架构扁平化的具体体现是全光网到边缘，网络层次由“城域+接入”向一张全覆盖的单层架构城域全光网演进。2、网络全光化：网络全光化是全光网 2.0 技术的方向，目标是光网络在传输、接入全光化的基础上，实现交换路由全光化。全光网1.0 时代，已经实现了传输和接入网络介质的全光纤化；全光网 2.0时代，传输、接入、交换路由都尽可能在光域端到端实现；未来全光网技术和应用范围还将进一步延伸和发展，例如设备内部板卡甚至芯片间的全光互连，星间/星地全光互连等。3、运营智慧化：运营智慧化是全光网 2.0 自主可控的关键，目标是自主掌控全光网端到端的自动化和智能化运营能力，支撑云网业务的高质量发展。引入 SDN 等新架构新技术，定义能力开放接口和统一信息模型；探索开放解耦光网络新架构的应用，实现对网元设备的统一管理和业务调度；引入遥测（Telemetry）、大数据和人工智能（AI），提高数据的采集和分析能力；使光网络智慧运营水平走在全球运营商前列。9?中国电信版权所有 3.全光网 2.0 目标技术架构3.1.全光网 2.0 总体目标技术架构 为达成中国电信全光网 2.0 提出的架构扁平化、网络全光化和运营智慧化“三化”愿景，满足云网融合发展趋势下的业务需求，需要引入一系列新技术和组网、设备和运营层面的创新，白皮书认为全光网 2.0 目标技术架构应该具备如下六大基本特征：图 2 全光网 2.0 愿景架构图 1、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。全光网 2.0 时代，全光传输将从骨干网向城域网延伸，并引入一系列新技术，如新型光纤、扩展波段、新型调制格式、新型放大器等。安全性是全光网的另一大优势，以光纤为介质的全光传输技术具有不易被窃听的天然安全优势，还可以研究引入入侵检测、物理层加密等技术，不断增强安全性。2、绿色低碳的低时延全光交换（全光交换）10?中国电信版权所有 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。未来还可以通过 AI 和数字信号处理（DSP）算法结合等技术实现精确匹配，以最低功耗满足全光传输的业务和性能要求，推进全光网发展是中国电信践行“双碳”目标的重要举措。低时延是全光网的另一大优势，全光交换和放大的纳秒级时延相对于电域交换和再生的微秒级时延有着三个数量级的降低。目前以 ROADM 为代表的全光波长交换技术已经在骨干网普及，须降低全光网关键器件的复杂度和成本使之适应城域网应用，带动全光网进入发展新阶段。3、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。在 2H 场景，基于无源光网络（PON）的 FTTH 进一步深入耕耘，提高速率，将覆盖范围从家庭向房间和桌面延伸。在 2B 场景，PON 技术结合行业应用发挥带宽和抗干扰等优势，拓展工业 PON 等新应用；新型接入型 OTN 设备引入光业务单元（OSU）等新技术，承载政企专线、专网业务和高品质入云业务。在固移融合场景，研究新型光模块结构、O 波段 WDM、光载无线（RoF）11?中国电信版权所有 等新型传输技术，满足 5G 和未来 6G 发展需求。4、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。OTN 和 ROADM 天然具备不同颗粒等级的光切片能力，是全光网 2.0 提供子波长和波长级业务的技术基础，为云间、入云、政企和垂直行业等业务提供多种 QoS等级的高确定性、低时延承载服务，未来需要在提升 OTN 业务多样性和灵活性、提升 ROADM 故障恢复成功率和恢复速度等方面开展创新。工业 PON 技术基于光纤介质的大带宽和抗电磁干扰优势，增强对各种工业协议和边缘计算的支持，是通信技术（CT）与运营技术（OT）融合的产物，目前已经发展到 2.0 阶段，是工业制造行业网络发展的重要方向。5、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。在新一代云网运营系统框架下，全光网 2.0 将基于 SDN 理念引入控制器实现对边缘层光网络设备的直接管控，并规范厂商网管北向接口实现骨干层设备的统一调度，形成“骨干+城域”端到端管理下的自动配置调度、完整性能采集分析、能力开放客户化服务的智慧运营能力。研究引入大数据分析、数字孪生和 AI 等新技术提升全光网 2.0 数字化智慧运营水平。6、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12?中国电信版权所有 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。云网一体，数据中心与通信机房在物理上逐渐合二为一，信息技术（IT）设备和 CT 设备从统一部署开始，未来可能实现设备级融合。随着新一代云网运营系统实现了云网基础设施的统一管理和跨专业网络的采集控制，全光网 2.0 具备了支持云网协同的端到端全光直达和一站式业务调度的能力，为“IP+光”跨专业网络协同奠定了基础，大数据和 AI 技术的引入将进一步提高“IP+光”协同的效益。网络开放是全光网云化的重要前提，也是实现全光网智慧运营的基础。图 3 全光网 2.0 目标网络架构图 综合“三化”愿景和“六大”全光目标技术架构基本特征，图 2概括了全光网 2.0 的愿景架构，主要从逻辑功能的角度进行阐述。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。13?中国电信版权所有 骨干全光网包含骨干节点和城域核心枢纽节点，通过一二干融合，简化原来的国干和省干两个层级，变成一张扁平的全光骨干网，组网拓扑以网状（Mesh）网为主，辅以少量的线形网。城域全光网包含了城域核心、汇聚、接入等范围：对于 2B 业务，城域全光网向政企客户和移动基站延伸，形成一张全面融合的城域全光网；对于面向消费者（2C）/2H 业务，在层次结构上还可以包含相对独立的接入全光网。城域全光网核心层组网拓扑以网状网为主，汇聚层组网拓扑以环形为主，综合业务接入区和乡镇机房往下的接入层则以星形和树形拓扑为主。此外，云网融合新形势下数据中心的重要性凸显，数据中心之间需要超高速、超低时延的直达互联全光连接，对全光网架构、技术和设备形态将带来重要影响，因此白皮书将数据中心互连（DCI）全光网作为一层虚拟网络层次结构进行单独描述。DCI 全光网的具体实现依托骨干全光网和城域全光网，可能出现跨越两层网络的直达连接。依托新一代云网运营系统实现骨干和城域全光网的管控，通过统一数据模型实现数据共享，统一采集控制解决数据分散问题，根据网络层级的不同采用分层管理和直控网元相结合的方式，最终实现全光网设备的统一管控和业务的端到端一站式运营。下文 3.23.5 节将从物理网络层级出发，分别从骨干全光网、城域全光网、接入全光网和 DCI 全光网四个方面概述各自的目标技术架构。14?中国电信版权所有 3.2.骨干全光网目标技术架构 骨干全光网的架构扁平化目标是一二干融合，打破原先省际骨干网（一干）和省内骨干网（二干）的界限，在光纤光缆、WDM/ROADM、OTN 等网络层级均实现一二干融合规划、部署、建设和运营，达到降低网络时延、提高网络资源利用率、提升网络拓扑连接密度等目标。中国电信自 2017 年开始推动一二干融合，已经基本达成目标。骨干光缆网全面实现一二干融合，持续优化传输时延，并规模部署大有效面积超低损耗 G.654E 光纤光缆。骨干全光网未来的发展重心是一二干融合 ROADM 网状网络，其目标架构可以归纳为如图 4 所示的“多层+分域”的扁平化结构。首先基于已建成的基于100Gb/s和200Gb/s 速率的分域ROADM网络，进一步按照一二干融合思路扩大覆盖范围，提升拓扑连接密度。其次适时新建基于400Gb/s及以上速率的“大站快车”高速直达ROADM网络新平面，形成多平面覆盖的 ROADM 网络。分层及分域之间的业务调度通过新一代云网运营系统中的跨厂商超级控制器来实现。一二干融合政企 OTN 网络覆盖全国所有本地网，结合新一代云网运营系统，为客户提供专线和专网级高品质组网、入云、云间等业务，真正实现一张客户端到端的高品质业务承载全光网络。15?中国电信版权所有 图 4 骨干全光网“多层+分域”的立体扁平化网络架构 中国电信的骨干全光网还包含国际骨干全光网络。国际骨干全光网，特别是在新建的海缆中，普遍采用开放线路系统（Open Cable）架构来提升频谱使用率，并在部分有条件的海缆中引入 C+L 波段以扩展传输频谱带宽。目前部分区域内已部署单波 100Gb/s 和 200Gb/s混传的 ROADM 网络，拟适时启动单波 400Gb/s 速率的 ROADM 新平面。为更好适配境外非自有波道资源的场景，采用独立式 OTN 实现其与 WDM 系统的解耦。拟推进国际 OTN 二平面部署，形成 OTN网络双平面。为应对日趋严格的境外网络信息安全法规和管理要求，将推动国际光网络的分域管理，推动新一代云网运营系统在国际光网络中的部署应用，最终目标是基于跨厂商的超级控制器实现不同域网络之间的业务智能调度。骨干全光网目标技术架构的实现，需依托以下技术基础：1、新型光纤技术：引入 G.654E 等新型光纤，提升光信噪比（OSNR）16?中国电信版权所有 等传输性能，进一步减少电中继数量。2、高速大容量超长距全光传输技术：通过高波特率光电器件、概率星座图整形、超强前向纠错（FEC）等技术，实现单波长速率400Gb/s 及以上的超长距传输；扩展 C 和 L 波段传输频谱范围，实现传输容量与单波速率同步增长。3、基于 ROADM 的全光交换技术：引入高维度波长选择开关（WSS）、光背板等新技术，同步支持单波长 400Gb/s 和扩展 C 和 L波段，支持高速直达 ROADM 平面建设。4、集中与分布结合的 WSON 技术：提升 WSON 组网能力，引入集中式算路机制避免资源竞争导致多次重路由回退等问题；研究引入快速波长转换单元（OTU）波长调谐和 WSS 快速倒换技术，实现可承诺的更短故障恢复时间。5、支持多厂商超级控制器技术：基于每个域各厂商网管（控制器）和标准化北向接口实现跨域和跨层间的 ROADM 端到端业务开通、调度和动态恢复，实现智慧化运营。3.3.城域全光网目标技术架构 城域全光网扁平化架构目标是将城域WDM网络和政企OTN网络稳定覆盖到城域边缘层的综合业务接入节点，实现对移动、家宽、政企、入云/云间等业务的融合承载，如图 5 所示。对于 2B 业务，城域全光网向政企客户和移动基站延伸，网络层次由“城域+接入”向一张全覆盖的单层架构城域全光网演进。17?中国电信版权所有 城域光缆网可结合新型城域网组网架构和城市路网条件，新增光缆路由以加密光缆网格，市-县-镇从树形分层结构逐步向网状扁平结构发展，实现跨县镇就近光缆互通。推进城域 WDM 网下沉到边缘，根据云网融合和云边协同等趋势，探索基于开放光网络新型城域 WDM 设备的应用，优选光波长穿通调度替代背靠背电层转接，发挥全光网的优势：城域 WDM 网汇聚层初期可采用固定光分插复用器（FOADM）设备形态，后续根据业务发展需求引入低成本 WSS 增强波长调度的灵活性；城域 WDM 网大型城市核心层可采用网状组网进行全光调度，其它城市核心层建议以环网拓扑为主。城域 OTN 网络根据业务发展，稳定下沉覆盖到综合业务接入点，光传送网客户终端设备（CPE-OTN）覆盖到客户节点，最终实现本地城域网的全面覆盖。基于面向城域优化的光传送网（M-OTN）/OSU技术实现多种业务的“品质连接”，同时为行业客户提供高品质专网/子网服务。运营方面，基于新一代云网运营系统实现对设备的统一管理和业务调度，并积极探索全光网设备的开放解耦，实现全光网业务跨“骨干+城域”的端到端一站式运营。未来将引入大数据分析、数字孪生和 AI 等技术，实现城域全光网的智慧化运营。总之，城域全光网的发展目标是：（1）满足固定带宽、移动带宽、政企专网、数据中心等的全业务传输需求的带宽底座；（2）承载云间业务、入云业务、政企业务等融合业务的业务底座；（3）提供基于光18?中国电信版权所有 监控信道（OSC）的数据通信网络（DCN）、时间同步传输等能力的功能底座。图 5 城域全光络目标网络架构 城域全光网目标技术架构的实现，需要依托以下技术基础：1、低成本城域 WDM 传输技术和新型设备形态：低成本是 WDM下沉到边缘的前提，适应云网融合、符合开放光网络架构的新型城域WDM 设备是发展趋势，可以从器件、模块和新型设备形态等多个维度实现成本优化。2、M-OTN/OSU 技术和标准体系：基于 OSU 的 M-OTN 可以支持小带宽颗粒多业务承载，该新技术的落地应用尚需要标准体系的完善和支持。3、开放解耦的新型网络架构：采用开放解耦的网络架构和设备形态，中国电信自主掌控控制器，合作研发灰盒设备，增强自主运营能力，并以此为基础引入更多的智慧化运营功能。3.4.接入全光网目标技术架构 接入全光网的目标是为全场景业务提供泛在的超宽带接入，其网19?中国电信版权所有 络架构如图 6 所示。FTTH 是全光网 1.0 的重要内涵，到全光网 2.0时代，全光接入的发展目标是 FTTH、移动接入、政企专线接入和工业园区接入等全场景的泛在接入。一方面，全光接入正由 2H 向 2B 场景扩展，面向行业用户，工业 PON 正不断扩展其应用范围，同时向更多异构协议互转、更强网络自愈能力、更高网络安全性、更好部署经济性等方向演进；另一方面，就 2H 场景本身而言，FTTH 正逐步迈向光纤到房间（FTTR）甚至光纤到桌面（FTTD），不断提升家庭宽带速率和用户体验。大带宽是全光接入的核心优势。在 2H 场景，目前正从 10G PON向 50G PON 发展，并研究引入 WDM PON 等新技术，进一步提升接入速率；在移动接入场景，O 波段 WDM 可以低成本地提供多个25Gb/s 的接入；在 2B 场景，通过 CPE-OTN，中国电信可以为政企客户提供端到端高质量、大带宽专线或入云能力。对 2B 场景，全光接入与全光城域完全融合，逐渐向统一融合的城域全光网发展。图 6 接入全光网目标网络架构 全光网 2.0 时代的接入全光网，下述技术和发展方向是重点：20?中国电信版权所有 1、大带宽接入技术：构建以 10G PON 为基础的千兆光网，积极试验和探索引入 50G PON 技术，提升 2H 的接入带宽。研究 O 波段WDM 技术在移动前传等场景的应用，进一步提升城域接入层带宽。2、工业 PON 技术：面向工业和行业应用的业务需求，在确定性传输、工业协议/接口、边缘计算、网络切片、网络保护和网络安全等技术支持下，工业 PON 技术不断扩展着应用范围。3、智能管控技术：采用直控网元模式，利用接入型 OTN 统一管控系统（UMS）控制器代替厂商网管，实现多厂商接入型 OTN 的统一管控；基于 SDN 的 PON 网络支持通过层次化网络 YANG 模型，采用网络配置协议（NETCONF）接口对设备进行管控。3.5.DCI 全光网目标技术架构 在云网融合的大背景下，DCI 是全光网的重要组成部分。DCI 全光网的目标架构如图 7 所示。骨干 DCI 基于一二干融合 ROADM 网络/OTN 网络实现。中国电信一二干融合 ROADM 网络已经覆盖了主要的 IDC 节点，骨干 DCI可以依托于该网络实现：互联节点为 ROADM 节点，直接利用ROADM 网络提供端到端业务连接，实现光层一跳直达；互联节点不是 ROADM 节点，可通过城域全光网转接。政企 OTN 网络覆盖全国主要地市，可以灵活提供 DCI 业务。城域/区域 DCI 可利用城域全光网络来实现。特别地，对于城域/区域范围内点到点、大容量的 DCI 需求，可以按照业务需求部署符21?中国电信版权所有 合开放光网络架构的盒式 WDM（DCI）设备，实现低成本、大带宽互联。除了传统的数据中心，对于未来运营商边缘网络节点/边缘 DC的连接需求，可以探索超融合边缘网络设备，集成边缘计算能力和多层网络功能。图 7 DCI 全光网目标网络架构 DCI 全光网络目标技术架构的实现，除了基于前面的骨干、城域和接入全光网络技术，还需要积极探索下述技术的应用：1、“IP+光”协同：硅光和 DSP 技术的发展催生了可插拔相干光模块，目前在较短距离范围已经可以通过光纤直连的方式连接交换机或路由器，或者多波长经合分波器件耦合后经同一根光纤传输，“IP+光”协同具备了物理基础。新一代云网运营系统可以打破不同专业之间的烟囱壁垒，将传统网管垂直分专业建设和运营的模式，转向采集和控制层水平建设运营，为“IP+光”协同管控奠定架构基础。2、ZR 和 ZR+：ZR 和 ZR+光模块是最近这些年业界研究的热点，它们可以降低高带宽 DCI 的成本和复杂性，并可实现不同厂商光模块之间的互操作性，是城域/区域 DCI 的一种理想选择。3、设备内部光电融合技术：包括板上光模块（OBO）、邻近封装光模块（NPO）、光电合封（CPO）、光电单片集成（OEIC）等。22?中国电信版权所有 4.全光网 2.0 分阶段演进策略4.1.2025 目标和演进策略 全光网 2.0 到 2025 年的发展目标是基本成型，根据第 3 章所描述的全光网 2.0 目标技术架构，概述如下：1）骨干全光网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。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。一二干融合 ROADM 网络继续按需扩容补点，扩大覆盖范围。新建 400Gb/s 高速 ROADM 平面引入光背板、高维度 WSS、集中算路+分布式控制、波长快速调谐和快速交换等新技术，实现可承诺的快速故障恢复，单点光缆故障 WSON 业务恢复时间满足 30 秒指标的达标率 95%以上。基于新一代云网运营系统，实现一二干 ROADM网络跨厂商、跨域的统一业务调度。骨干全光传输技术进入 400Gb/s 时代，具备超长距传输能力的单波长 400Gb/s DWDM 传输系统开始规模商用，为 IP 骨干网、数据中心互联等客户提供 400GbE 业务电路。23?中国电信版权所有 一二干融合政企 OTN 网络覆盖全国所有本地网，根据业务发展，启动第二平面建设。结合新一代云网运营系统，为客户提供专线和专网级高品质组网、入云、云间等业务。探索全光网物理层加密技术在专线和专网增值业务中的应用。2）城域全光网加速 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。城域 OTN 网络覆盖全国所有本地网，核心汇聚点全覆盖，接入汇聚点覆盖率达到 90%以上，全面替代同步数字体系（SDH）网络。逐步引入 M-OTN/OSU 新技术，重点城市提供基于 M-OTN/OSU 的端到端高品质灵活颗粒专线业务。采用自主可控的 UMS 控制器，实现多厂商接入型 OTN 设备的统一管控。根据重点行业用户需求，在城域 OTN/M-OTN 网络中探索引入行业专网/子网技术，结合 OTN 精品专网门户、新一代云网运营系统，实现行业客户专网专用、在线受理、资源可查、性能可视、配置可维等智能服务能力。基于 OTN 和云资24?中国电信版权所有 源池一体化组网，全面实现高品质入云等业务自动开通，达到云网一体运营目标。探索 OTN 和 PON 的协同，为政企客户提供高性价比的点到多点专线业务。3）接入全光网以 10G PON 技术为基础的千兆光网实现重点乡镇及以上区域的覆盖。推进农村网络升级，基本建成全面覆盖城市地区和有条件乡镇的双千兆网络基础设施。积极试验和探索 50G PON 和 WDM PON 在政企客户的应用。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。面向垂直行业需求，PON 网络提供差异化定制服务能力，通过网络架构、技术创新、运营模式转变，打造千兆行业虚拟专网。场景化推进以数据连接和数据采集为驱动的工业 PON 技术，以工业PON+5G 的双千兆策略推动工业 PON 落地。面向移动前传和城域接入层的高带宽传输需求，探索 O 波段WDM 新技术的应用，包括粗波分复用（CWDM）、细波分复用（LWDM）技术在 5G 前传不同场景中实现规模商用应用，探索单波长 100Gb/s的 O 波段 WDM 技术在县乡波分等场景中的应用。4）DCI 全光网DCI 全光网属于中国电信全光网的一部分，覆盖骨干、城域甚至部分接入层，用于连接天翼云、省核心云和 CT 云等电信自有数据中25?中国电信版权所有 心和客户的 IDC 数据中心。DCI 全光网全面进入 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。引入遥测、大数据、AI 等技术，依托新一代云网运营系统实现数据从源头进入 IT 系统，使用遥测技术实现秒级采集能力以丰富网络数据来源，推动光纤光缆数字化以盘活哑资源，利用知识图谱、数字孪生和神经网络等技术深度分析并挖掘数据价值，实现网络流量预测、性能劣化预测、故障根因分析和光纤态势感知等智慧运维场景。在城域 DCI 场景，率先验证蛛网带状光缆（SWR）等高光纤密度光纤光缆技术的应用。4.2.2030 目标和演进策略 全光网 2.0 到 2030 年的发展目标是稳定成熟，形成一张架构稳定、全网覆盖、低碳节能、行业领先的全光网络，概述如下：1）骨干全光网一二干融合光缆网络覆盖全国，2000 年以前建成的干线光缆全部完成替换，保证光缆网络质量。G.654E 干线光缆在全面完成“四圈”重点区域覆盖的基础上，争取覆盖到全国骨干网。一二干融合 ROADM 网络按照“分层+多域”的目标架构，在新26?中国电信版权所有 建超高速 ROADM 平面上进一步优化波长快速调谐技术和快速交换技术，新建平面单点光缆故障业务恢复时间满足 10 秒指标的达标率95%以上。骨干全光传输全面进入 400Gb/s 时代，新建骨干 DWDM 传输系统全部采用单波长 400Gb/s 乃至更高的速率。启动单波长 800Gb/s 乃至更高速率的 DWDM 传输技术的应用研究和现网试点。一二干融合 OTN 网络根据业务发展，覆盖范围扩展到所有本地网，真正实现一张客户端到端的高品质业务承载全光网络。根据业务需要，面向特定用户群推出基于全光网物理层加密技术在专线和专网的增值业务。2）城域全光网全面实现 WDM/OTN 技术向城域网边缘的下沉，实现城域全光网的扁平化，覆盖 90%以上的本地网。城域 WDM 全面实现开放解耦，新型城域盒式 WDM 设备成为城域汇聚层和部分本地网核心层的主要设备类型，大型本地网开始在城域核心层引入 800Gb/s 乃至更高速率的全光传输技术。城域 OTN/M-OTN 网络在全国所有本地网中实现接入汇聚和城域核心汇聚节点的全覆盖，网络交叉平面从光数据单元（ODU）、虚容器（VC）、分组（PKT）和 OSU，演变为 ODU 和 OSU 两层极简平面，在全网实现基于 OSU/ODU 承载技