中国信通院：全光运力研究报告（2022年）_35页_3mb

全光运力研究报告总结

核心内容概述

本报告由中国信息通信研究院技术与标准研究所发布，聚焦于全光运力在数字经济时代的重要作用与发展方向。全光运力以OTN（光传送网）技术为基础，具备超大带宽、超低时延、安全可靠等原生优势，是支撑算力和运力协同发展的关键基础设施。报告从发展背景、需求特性、目标架构、关键技术、评估体系及未来展望六个方面全面分析了全光运力的发展现状与前景。

主要观点

• 数字经济驱动运力发展：随着产业数字化深入发展，全光运力成为支撑数字经济发展的关键要素。
• OTN技术为全光运力提供底座：OTN技术具备超大带宽、超低时延、安全可靠等特性，是全光运力的核心支撑技术。
• 全光运力需求呈现多样化：包括算间互联、用户入算、运力管控等，分别对应不同的技术要求和应用场景。
• 全光运力目标架构构建：基于“三类功能节点 + 三级时延圈”的光/电协同架构，实现全国范围内的算力互联和用户接入。
• 关键技术支撑全光运力演进：涵盖超大带宽、超低时延、安全可靠、泛在覆盖、灵活敏捷、智能管控、绿色节能七大特征。
• 全光运力评估体系建立：构建全光运力指数，从规模、覆盖、质量、效能等多个维度评估发展水平。
• 未来发展方向明确：强调基础设施布局、核心技术研发、应用场景拓展和评估体系完善，推动全光运力高质量发展。

全光运力需求特性

1. 算间互联

• 超大带宽需求：数据中心带宽快速增长，要求运力枢纽出口带宽大幅提升，如“东数西算”工程推动骨干网带宽需求突破1000Tbps。
• 超低时延需求：根据业务类型，划分为热业务（1ms~2ms）、温业务（10ms~50ms）、冷业务（>50ms），全光运力需优化路由和调度以满足不同业务时延要求。
• 高效协同需求：支持云-云、云-边、边-边的高效互联，提升网络组网能力，实现资源的灵活调度和共享。

2. 用户入算

• 便捷接入需求：需实现从用户到算力资源的快速接入，覆盖城市边缘区域，满足政企、个人等多类用户的接入需求。
• 高安全需求：保障数字政府、金融、医疗等关键业务的安全，通过波长级和电层时隙级硬管道切片实现业务隔离。
• 灵活敏捷需求：支持动态业务部署，适应大数据分析、科学计算等新型业务的突发性需求。

3. 运力管控

• 跨域大网管控：实现全国范围内的网络统一调度，支持算网协同，提升网络资源利用率。
• 资源智能管理：通过AI、数字孪生等技术，实现光纤资源的动态感知、智能调度和节能优化。
• 安全运行保障：提升光纤层面的管理能力，解决性能劣化、同路由等隐患，保障网络稳定可靠。

全光运力目标架构

• 基于“三类功能节点 + 三级时延圈”构建目标架构，包括：
  • 光网关：连接算力资源的入口节点。
  • 光调度节点：实现无阻塞调度业务流量。
  • 光锚点：用户接入全光运力的入口节点。
• 架构支持“1ms”、“5ms”、“20ms”三级时延圈，满足不同场景下的时延需求。
• SDN化管控系统实现与算网资源编排系统的高效协同，提升自动化能力。

全光运力关键技术

1. 超大带宽

• 高速线路传输：400Gbps长距传输系统逐步试用，800Gbps稳步推进，推动传输能力向Pbps级发展。
• 频谱多维扩展：从C波段向Super C + L波段扩展，提升单纤传输容量。
• 新型光纤探索：如G.654.E低损耗大有效面积光纤，以及空分复用光纤、空芯光纤等，提升传输性能与覆盖能力。

2. 超低时延

• 时延规划优化：通过光层和电层时延测量与路由优化，实现低时延业务承载。
• 高维全光交叉：OXC系统具备高维度波长选择开关（WSS），支持“C+L”全波段调度，提升网络灵活性与可靠性。

3. 安全可靠

• 全光切片隔离：实现业务物理隔离，保障SLA（服务等级协议）承诺。
• 光电保护协同：结合电层1+1保护和光层ASON动态恢复，提升网络可靠性至99.999%。

4. 泛在覆盖

• OTN全光接入：通过OTN P2MP技术实现企业用户快速接入，支持不同颗粒度业务承载。
• 低成本波分接入：提升城域内波长泛在部署能力，兼容现有网络架构，实现灵活扩展。

5. 灵活敏捷

• 多维灵活感知：通过感知业务流和算力资源，实现动态资源调度。
• 光电协同调度：实现光层和电层资源池化，支持业务快速开通与调整。

6. 智能管控

• 多因子算路：综合考虑带宽、时延、能耗、算力资源等多维度因子，优化网络资源配置。
• 光缆网数字化：通过AI建模和大数据分析，实现光纤资源状态的实时可视、可预测与可追溯。

7. 绿色节能

• 设备级节能：通过动态关闭空闲端口、链路等，降低设备能耗。
• 机房级节能：优化数据中心部署方式，如冷热区隔离、高压直流供电等。
• 网络级节能：构建全网能耗地图，优先选择全光波长链路，降低电层转发能耗。

全光运力评估指数

• 评估维度：
  • 光网络规模：包括光缆里程、连接带宽、省际出口带宽等。
  • 光网络覆盖：如光网络节点部署率、重点场所OTN覆盖率等。
  • 光网络质量：包括时延、连接速率等关键性能指标。
  • 光网络效益：如专线数量、单位带宽能耗等。
• 指数体系：建立全光运力指数1.0，通过多维度指标评估全光运力发展水平，为网络建设提供科学指导。

全光运力未来展望

1. 夯实基础设施：加快全光网建设，推动运力基础设施水平提升，完善国家枢纽节点直连光纤路由。
2. 坚持创新驱动：加强核心技术研发，推动超大带宽、灵活感知、绿色节能等技术攻关。
3. 丰富应用场景：拓展全光运力在智能制造、智慧城市、智慧医疗等领域的应用，推动行业数字化转型。
4. 完善评估体系：优化全光运力指数，构建服务质量监测体系，提升全光运力发展质量。

总结

全光运力作为支撑数字经济发展的新型基础设施，具备超大带宽、超低时延、安全可靠等技术优势。随着“东数西算”等国家工程的推进，全光运力在算间互联、用户入算、运力管控等方面的需求不断增长。为满足未来需求，需构建“三类功能节点 + 三级时延圈”的目标架构，推进关键技术突破，完善评估体系，推动全光运力的高质量发展。