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方案|预见2022 | “千兆光网”同风起，扶摇直上九万里！

光纤通信网络作为信息基础设施的重要组成部分和承载底座 ， 在支撑新型基础设施建设、助力产业数字化转型等方面的重要性不言而喻 。 2021年出台的国家“十四五”规划、信息通信业“十四五”规划等对于光纤通信网络的未来发展高度重视 ， 加快推进千兆光网发展、持续推进骨干网演进和服务能力升级等已成为我国宽带网络发展的工作重点 。
展望2022年 ， 光网络建设将重点聚焦400G/800G提速增容、差异化组网、AI增强、开放解耦探索、光电集成等多个维度持续创新发展 ， 助力千兆光网加速应用 。
提速增容持续多路径发展
400G/800G技术加速推进
面对功能多样化、性能差异化的诸多新型宽带业务承载需求 ， 光网络将沿着提升单通路传输速率、增加有效传输波段、增加空间复用维度（空分复用）等多种途径持续提速增容 ， 进一步增强新型基础设施高速带宽传输能力 。 综合潜在应用需求、高速传输技术产业发展态势等因素 ， 预计400Gbit/s和800Gbit/s单通路传输速率依然是业界关注的焦点 ， 其中城域网内以数据中心互联为主的400Gbit/s波分复用（WDM）系统的应用进一步增多 ， 同时业界将持续推动面向干线长距离或超长距离的400Gbit/s WDM系统 ， 以及面向城域传输距离的800Gbit/s WDM系统的实验验证或应用试点验证 。
在IEEE、OIF、IPEC和CCSA等标准或联盟组织的强力推动下 ， 800Gbit/s用户侧和线路接口的多种技术方案将逐步趋于稳定 ， 标准化工作预计将取得实质性进展 。 另外 ， 基于C波段扩展的大容量传输（100Gbit/s速率及以上）、基于空分复用（多芯复用）的海缆通信等相关部署应用持续开展 ， 而面向100Gbit/s及以上速率的C+L、S+C+L等多波段扩展、基于少模复用或少模复用结合多芯复用、超800Gbit/s、空芯光纤传输等新型技术方案仍将是高速光通信未来技术发展探索的重点方向 。
差异化的组网方式并存发展
【方案|预见2022 | “千兆光网”同风起，扶摇直上九万里！】小颗粒方案有待聚力共推
作为新型基础设施的承载底座 ， 光网络的组网模式依然呈现按需选择传送技术进行差异化组网的态势 ， 短期内整体方案归一尚有难度 ， 但逐步实现全光组网依然是业界共同期望 。 在干线传送层面 ， 基于单通路100Gbit/s及以上速率的可重构光分插复用设备（ROADM）节点结构的全光组网规模预计持续扩大 ， 节点互联维度按需提升 ， 光层管控维护能力也将进一步增强 ， 同时基于光传送网（OTN）电交叉节点组网或者OTN电交叉节点结合ROADM节点混合组网的模式也将并存发展；在城域传送网的接入、汇聚和核心等层面 ， OTN/WDM、切片分组网（SPN）/无线接入网IP化承载（IPRAN）等多种技术也将在不同运营商网络持续规模部署 。
与此同时 ， 面对强劲的行业数字化转型需求 ， 确定性承载已成业界关注热点 ， 多层次网络之间高效协同的迫切性凸显 ， 高性能、灵活化的小颗粒带宽传送技术需求迫切 。 业界目前正在分别围绕OTN、SPN等主体技术开展小颗粒传送实现技术方案研究 ， 对于其中较为典型的基于光业务单元（OSU）的小颗粒OTN技术方案截至目前尚未达成完全共识 。 在2021年12月举办的ITU-T SG15组标准全会上 ， 大会以OSU技术标准在特定周期内没有本质进展为由暂停G.osu项目 ， 并希望围绕小颗粒传送主要需求、OTN/SPN小颗粒宽带传送机制共性和差异性等问题展开深入讨论 ， 以便进一步探讨OSU标准的去向和后续方案选择 。
总体来看 ， 对于小颗粒宽带传送技术方案的统一和逐步落地应用 ， 2022年有待业界同向聚力推动才能实现 。
引入AI应用场景逐步明确
管控融合标准化逐步完善
引入AI以强化通信网络的自智能力成为近年来业界关注的技术热点 ， 作为新型基础设施的承载底座 ， 光网络同样需要提高对AI特性应用的重视程度 ， 其中网络优化、管控部署、运维支撑等面向AI的典型应用场景逐步明确 ， 相关应用逐步开展验证和部署实践 ， 研究制定面向AI的光网络管控架构接口、智能分级规范、数据模型标准等成为当务之急 。
按照目前初步讨论情况 ， 预计CCSA、IMT-2020(5G)推进组5G承载工作组、NGOF云和专线承载工作组等标准或联盟组织将协同技术产业全链条力量 ， 围绕光网络、5G承载、云专线等网络场景开展智能化分级及测评研究、标准规范制定等工作 。
另外 ， 基于软件定义光网络（SDON）架构的管控融合标准化工作将加速推进 ， 重点围绕南北向接口规范进一步完善 ， 助推管理、控制、分析等管控功能融合统一 ， 其中南向接口主要侧重SPN、前传WDM、开放WDM线路等设备或系统 ， 北向接口主要面向云专线等应用的网络切片 。
开放解耦尚处探索评估中
光电共集成热度持续提升
IT技术和CT技术在发展演进中相互借鉴并逐步协同乃至融合 ， 目前典型的模式是云网融合、算网融合等 。 为了更好应对云化应用、算力分担等新型多样化、灵活化需求 ， 进一步激发网络应用能力和产业发展活力、降低组网成本并重构核心技术支配能力 ， 通信网络在相关产业组织的推动下 ， 逐步以开放解耦的方式探索新型模式的组网应用 ， 目前尚处局部初级探索验证阶段 。
光网络也在接入型OTN、DCI（数据中心互联）等场景有了初步的应用探索 ， 但考虑到光网络作为新型基础设施承载底座的角色 ， 在传送干线层、城域核心层等更复杂场景的应用是否逐步同步推进开放解耦机制 ， 有待业界结合安全可靠需求、产业链供求关系、运维支撑能力、规模试验验证效果和综合成本等多种因素进一步研究评估 。
同时 ， 作为光通信集成技术的关键构成 ， III-V族集成与硅光集成等光子集成技术并行加速发展 ， 其中硅光集成的潜在优势逐步凸显 ， 引起产业界高度关注并积极加大布局力度 。 此外 ， 随着电芯片交换能力的提升和光接口处理速率的逐步提升（800Gbit/s、1.6Tbit/s及以上等） ， 基于硅光技术的光电共封装（CPO）成为超高速率光电信号集成封装的热点方案 ， 目前OIF、CCSA、IPEC等标准或联盟组织均已开展研究 ， 业界相关机构不断推出展示产品 ， 预计光电共集成关注度将持续提升 。
总体来看 ， 面对新型基础设施建设需求和产业数字化转型发展态势等 ， 光网络将持续围绕超高速率和超大带宽、灵活差异化组网、智能化管控、开放协同、高集成、低成本等技术特征加速创新发展 。
同时 ， 面对智能制造、智慧行业（医疗、矿业、教育等）、城市园区等典型数字化转型应用场景 ， 结合光网络的大容量、低时延、低能耗和高安全等优势 ， 业界还将积极探索并推动千兆光网的创新应用 。 中国信通院正在举办的首届“光华杯”千兆光网应用创新大赛 ， 将进一步推进千兆光网技术产业良性发展和多领域创新应用落地 ， 支撑行业数字化转型加速 。
本文作者
方案|预见2022 | “千兆光网”同风起，扶摇直上九万里！
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赵文玉
中国信息通信研究院技术与标准研究所
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本文首发于《通信世界》2022年第1期 ， 总第887期
责编/版式：范范
审核：申晴
监制：刘启诚
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