“我”的2024 | 盤點萬兆光網(wǎng)：商用元年開啟，應(yīng)用多地開花

每一次連接，讓通信觸達；每一次傳遞，引喜悅發(fā)生。歲末回首，通信產(chǎn)業(yè)2024留下了哪些足跡？“你”的2024又是如何度過？哪些變革觸動了你的心弦？歲末年初之際，通信世界全媒體推出以“‘我’的2024”為主題的2024年度盤點。本期為您帶來“我”的2024——論產(chǎn)業(yè)，通過對全年產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析，回顧這一年萬兆光網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的精彩篇章。

我國寬帶網(wǎng)絡(luò)已進入“千兆普及，萬兆啟航”的發(fā)展階段，推動經(jīng)濟社會向數(shù)字化、綠色化、智能化全面升級。目前，萬兆光網(wǎng)技術(shù)發(fā)展逐漸成熟，商業(yè)應(yīng)用試點逐步落地，未來將提供泛在萬兆超寬連接，支撐實現(xiàn)智能普惠。本文聚焦50G-PON、FTTR、Wi-Fi 7、400Gbit/s和800Gbit/s光傳輸、網(wǎng)絡(luò)智能化等萬兆光網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，梳理各地政策牽引及落地情況，分析潛在的典型商業(yè)應(yīng)用場景，從而為后續(xù)寬帶網(wǎng)絡(luò)持續(xù)演進提供一定參考。

我國光網(wǎng)絡(luò)由千兆向萬兆演進

固定寬帶技術(shù)先后經(jīng)歷了xDSL銅接入和FTTx光接入等發(fā)展階段，目前千兆光網(wǎng)在國內(nèi)取得了顯著發(fā)展成果，成為5G、數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)等新型基礎(chǔ)設(shè)施的“承載底座”，是支撐社會經(jīng)濟發(fā)展的基石，在拉動有效投資、促進信息消費、賦能千行百業(yè)等方面發(fā)揮了重要作用。據(jù)社科院統(tǒng)計，在“十四五”期間，我國千兆光網(wǎng)每年創(chuàng)造的經(jīng)濟價值高達2.5萬億元，推動數(shù)字經(jīng)濟年均增長4.57%。

當前，經(jīng)濟社會數(shù)字化、綠色化、智能化發(fā)展趨勢日益明顯，千兆光網(wǎng)正在向萬兆光網(wǎng)演進，推動智算能力觸達每個用戶。從技術(shù)角度看，以50G-PON和FTTR為核心的解決方案，提供泛在萬兆超寬連接，并實現(xiàn)智能切片及分流。以400Gbit/s、800Gbit/s高速互聯(lián)技術(shù)構(gòu)建骨干層立體聯(lián)算網(wǎng)絡(luò)，滿足“東數(shù)西算”高速互聯(lián)。100G OTN（光傳送網(wǎng)）下沉至重點場所，構(gòu)建城市1ms時延圈，實現(xiàn)城域網(wǎng)“一跳入算”。

ITU-T（國際電信聯(lián)盟電信標準化部門）持續(xù)發(fā)布多項關(guān)鍵國際標準，其中50G-PON的三代(GPON/XGPON/50G-PON)共存和三速率上行(12.5Gbit/s、25Gbit/s、50Gbit/s)系列標準在2023年正式通過。ITU-T系統(tǒng)規(guī)劃OTN標準，OTN向小顆粒與長距大容量兩極演進，面向超400Gbit/s長距傳輸?shù)男☆w粒OTN（fgOTN）已被ITU-T采納，奠定了下一代OTN的標準架構(gòu)?？傮w而言，萬兆光網(wǎng)的核心技術(shù)標準已經(jīng)趨于成熟完善。

萬兆光網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

萬兆光網(wǎng)向下連接千行百業(yè)、千家萬戶，向上連接邊緣云和核心云，為不同業(yè)務(wù)、不同用戶提供敏捷多接入、大帶寬、低時延和低抖動的連接通道，具體包括以下關(guān)鍵技術(shù)。

50G-PON超寬接入

50G-PON構(gòu)建萬兆光網(wǎng)接入能力基礎(chǔ)，需要考慮與現(xiàn)存GPON、XG/XGS終端實現(xiàn)兼容，確保多代平臺的平滑演進升級。另外，50G-PON創(chuàng)新性引入跨層協(xié)同DBA（動態(tài)帶寬分配）調(diào)度、單幀多突發(fā)、隊列調(diào)度等機制，全面保障低時延性能。在50G-PON標準中，OLT（光線路終端）每幀可以給每個ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）分配的最大突發(fā)數(shù)是16個，在此情況下，單個ONU最小時延可以達到7.8125μs（125μs/16），能夠滿足絕大部分低時延應(yīng)用場景的需求。但為了保證上行突發(fā)發(fā)送及接收的正常，還需要引入一定的突發(fā)開銷。因此，上行突發(fā)數(shù)量需根據(jù)實際情況兼顧時延與上行吞吐性能。

“FTTR+Wi-Fi 7”超寬連接

基于集中管控的FTTR家庭組網(wǎng)架構(gòu)支撐光接入能力向用戶側(cè)延伸，同時FTTR主從網(wǎng)關(guān)全面支持Wi-Fi 7，實現(xiàn)智慧家庭應(yīng)用的高效承載。FTTR主網(wǎng)關(guān)通過50G-PON端口上聯(lián)，主從FTTR網(wǎng)關(guān)之間通過10Gbit/s光信號互聯(lián)。主從網(wǎng)關(guān)可以配置多個邏輯WAN口進行業(yè)務(wù)上的隔離，通過采取不同的帶寬控制策略，實現(xiàn)差異化帶寬服務(wù)效果。同時，Wi-Fi 7引入OFDMA（正交頻分多址）接入技術(shù)，頻寬分成多個RU（資源單元），每個RU包含多個子載波，可對應(yīng)一個用戶或一種業(yè)務(wù)，從而實現(xiàn)并行傳輸，減少排隊等待、相互競爭等問題，有效提升傳輸效率。

400Gbit/s和800Gbit/s超高速傳輸

400GE、FlexE、400G/800G fgOTN等大帶寬、高靈活傳輸技術(shù)，使能高品質(zhì)城域網(wǎng)，并基于可切片能力為萬兆業(yè)務(wù)提供差異化的確定性SLA保障。隨著算力、存力設(shè)施的大規(guī)模部署，城域高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)支撐用戶便捷入算尤為重要。當前城域網(wǎng)需要打造城市內(nèi)1ms的“一跳入算”能力，以及核心網(wǎng)1ms的算間高速互聯(lián)能力。具體技術(shù)方面，邊緣云池之間構(gòu)建400Gbit/s和800Gbit/s的超高速算間Mesh互聯(lián)平面，實現(xiàn)算力資源的靈活調(diào)度，從而提升算力資源使用率。通過OTN下沉減少網(wǎng)絡(luò)層次，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)扁平化，從而降低丟包概率和減少時延抖動。

網(wǎng)絡(luò)智能化

人工智能賦能網(wǎng)絡(luò)智能化升級，提升萬兆光網(wǎng)智能化水平。人工智能在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)、管理維護、客戶服務(wù)等環(huán)節(jié)融合發(fā)展，通過大小模型協(xié)同與智能體創(chuàng)新應(yīng)用，推動萬兆光網(wǎng)向高等級自智演進。在網(wǎng)絡(luò)管理層面引入AI與大數(shù)據(jù)分析等能力實現(xiàn)單域自智，通過支持Telemetry（一種遠程自動收集數(shù)據(jù)的技術(shù)）數(shù)據(jù)采集，提供網(wǎng)絡(luò)級AI推理。在網(wǎng)元層面，部分萬兆光網(wǎng)接入設(shè)備（OLT、ONU等）通過嵌入AI能力，實時有效采集各種網(wǎng)絡(luò)性能與測量數(shù)據(jù)，同時完成網(wǎng)元級的模型推理，實現(xiàn)網(wǎng)元自智。

萬兆光網(wǎng)產(chǎn)業(yè)取得多方面進展

50G-PON技術(shù)持續(xù)取得突破，逐步開啟試點部署應(yīng)用。在提升50G-PON功率預(yù)算方面，系統(tǒng)N1（29dB）和C+（32dB）等級功率預(yù)算已完成實驗室驗證。在三代共存方面，GPON系列已經(jīng)支持G/XG(S)/50GPON三代共存，EPON系列三代共存方案仍在研究中，目前支持兩代共存。小型化50G-PON光模塊、對稱50G-PON等器件和設(shè)備攻關(guān)也取得積極進展。50G-PON總體架構(gòu)、物理層、傳輸匯聚層行業(yè)標準完成發(fā)布，模塊器件、垂直行業(yè)應(yīng)用等行業(yè)標準研制持續(xù)推進?；A(chǔ)電信企業(yè)積極開展50G-PON試點應(yīng)用部署，中國電信、中國移動、中國聯(lián)通在多省市相繼開展50G-PON現(xiàn)網(wǎng)試點工作。

FTTR與Wi-Fi 7協(xié)同能力不斷增強，標準制定工作穩(wěn)步推進。Wi-Fi聯(lián)盟宣布正式推出Wi-Fi CERTIFIED 7認證計劃，目前多家Wi-Fi芯片企業(yè)已經(jīng)推出支持Wi-Fi 7標準的芯片，相關(guān)設(shè)備企業(yè)已經(jīng)推出Wi-Fi 7家庭接入終端產(chǎn)品。FTTR與Wi-Fi 7協(xié)同的集中控制架構(gòu)、相關(guān)控制接口協(xié)議標準已逐步完善，通過“光+Wi-Fi”的中心化架構(gòu)進行協(xié)同控制，能夠協(xié)同分配網(wǎng)內(nèi)各無線接入點的空口資源，解決室內(nèi)Wi-Fi空口干擾、沖突、數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量低等問題。

超高速傳輸單通道速率持續(xù)提升，400Gbit/s長距傳輸具備規(guī)模商用條件。400G OTN正快速推進，通過頻譜擴展技術(shù)實現(xiàn)容量倍增，通過新材料創(chuàng)新實現(xiàn)130GBaud高速調(diào)制，相關(guān)器件與設(shè)備已經(jīng)成熟。8×100Gbit/s、800Gbit/s 80km及以內(nèi)相干光模塊國內(nèi)外標準基本完成，4×200Gbit/s、城域800Gbit/s相干光模塊產(chǎn)品研發(fā)及標準化工作同步開展。目前，基礎(chǔ)電信企業(yè)對長距400G技術(shù)進行了多次實驗室驗證和現(xiàn)網(wǎng)試點，在現(xiàn)網(wǎng)實現(xiàn)了6028km的400G QPSK無中繼傳輸，標志著400Gbit/s長距解決方案走向成熟。超400Gbit/s技術(shù)難度、芯片器件要求進一步提升，業(yè)界正面向新場景、新系統(tǒng)、新介質(zhì)等多維度對傳輸系統(tǒng)開展研究。

網(wǎng)絡(luò)智能化標準工作全面開展，技術(shù)應(yīng)用加速落地。中國通信標準化協(xié)會（CCSA）正從架構(gòu)、專業(yè)領(lǐng)域、關(guān)鍵技術(shù)等方面推動網(wǎng)絡(luò)智能化的標準制定工作，同時跨層、跨專業(yè)協(xié)作制定團體標準，牽引垂直行業(yè)場景的網(wǎng)絡(luò)智能化能力提升。典型的網(wǎng)絡(luò)智能化應(yīng)用已逐步落地，尤其是在網(wǎng)絡(luò)運維和優(yōu)化方面已取得顯著效果。中國電信打造網(wǎng)絡(luò)大模型“啟明”，支持運維人員快速進行知識檢索、方案獲取、故障處置和能力編排調(diào)用；中國移動與華為合作實踐網(wǎng)絡(luò)大模型應(yīng)用，實現(xiàn)了故障診斷自動化率的大幅提升；中國聯(lián)通開展自智網(wǎng)絡(luò)體系化實踐，落地了多項網(wǎng)絡(luò)智能運維應(yīng)用，并率先在CCSA開展“云網(wǎng)專線、云光專線”的服務(wù)體驗測評，加速網(wǎng)絡(luò)智能化應(yīng)用的價值轉(zhuǎn)化。

多地積極推動萬兆光網(wǎng)試點應(yīng)用

2024年是我國萬兆光網(wǎng)試點部署元年，北京、天津、上海、深圳、江蘇、貴州等地相繼印發(fā)地方政策文件（見表1），先行先試開展萬兆光網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用試點工作。在政府部門的大力引導下，基礎(chǔ)電信企業(yè)、設(shè)備制造企業(yè)、芯片研發(fā)企業(yè)、科研院所等萬兆光網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游積極行動，以50G-PON、FTTR、Wi-Fi 7、400G/800G OTN等技術(shù)方向為重點，加快推進萬兆光網(wǎng)實地應(yīng)用成熟，為未來萬兆光網(wǎng)規(guī)模商用奠定基礎(chǔ)。

從各地產(chǎn)業(yè)政策來看，未來兩年，我國萬兆光網(wǎng)試點建設(shè)重點聚焦在以下三個方面。

第一，萬兆家庭示范建設(shè)。面向高價值住宅小區(qū)和社區(qū)，開展基于50G-PON、Wi-Fi 7、FTTR的萬兆網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及技術(shù)部署，滿足高價值用戶用網(wǎng)需求和數(shù)字家庭生活需要，形成“萬兆小區(qū)”典型案例模式。

第二，第二，萬兆園區(qū)示范建設(shè)。面向產(chǎn)業(yè)園區(qū)、商務(wù)樓宇等，部署50G-PON、FTTR/FTTR-B、Wi-Fi 7網(wǎng)絡(luò)，覆蓋園區(qū)內(nèi)生產(chǎn)區(qū)域、辦公樓宇、員工宿舍，形成“萬兆樓宇”“萬兆園區(qū)”典型案例模式，助力培育新質(zhì)生產(chǎn)力。

第三，第三，算力時延圈建設(shè)。建設(shè)城市級“一跳入算”數(shù)據(jù)中心全光直聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，部署400Gbit/s、800Gbit/s、OXC等技術(shù)，打造城市內(nèi)1ms時延圈、城市間3ms時延圈等，滿足算力高效調(diào)度的需求。

當前，各地萬兆光網(wǎng)試點應(yīng)用齊頭并進，我國萬兆光網(wǎng)試點工作深入開展。其中，上海和北京率先在國內(nèi)乃至全球?qū)崿F(xiàn)萬兆寬帶套餐商用，這對我國萬兆光網(wǎng)商用發(fā)展具有重要意義。

上海“光耀申城”。2024年8月9日，上海電信發(fā)布“美好家萬兆融合套餐”，推出極速智家硬盤、3D直播、極速云游戲、3D光感知等眾多萬兆創(chuàng)新應(yīng)用服務(wù)。上?；谌f兆光網(wǎng)打造0.2ms時延圈全光城域網(wǎng)，為政企用戶提供超高可靠專線服務(wù)。上海聚焦典型工業(yè)企業(yè)，開展辦公大樓萬兆全面升級，車間、辦公大樓接入總帶寬達到10Gbit/s，可靠性和穩(wěn)定性得到極大提升。

北京“光網(wǎng)之都，萬兆之城”。2024年9月18日，北京聯(lián)通發(fā)布“萬兆全光臻寬帶套餐”，提供AI看家攝像頭、數(shù)字人、云電腦等萬兆業(yè)務(wù)。北京積極構(gòu)建萬兆光網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施體系，打造京內(nèi)1ms、環(huán)京2ms、京津冀3ms時延圈，在鄉(xiāng)村振興“百千工程”、算力互聯(lián)等領(lǐng)域開展系列萬兆光網(wǎng)試點應(yīng)用。

萬兆時代的潛在應(yīng)用場景

萬兆光網(wǎng)以其超大帶寬、超低時延、超高可靠、靈活智能等先進技術(shù)能力，滿足家庭和行業(yè)場景下的前沿應(yīng)用需求。面向家庭側(cè)，云存儲與云交互類型應(yīng)用將是萬兆光網(wǎng)率先支撐落地的業(yè)務(wù)。

當前，網(wǎng)絡(luò)性能成為限制極速云存儲訪問性能的主要瓶頸，萬兆光網(wǎng)能夠支撐云存儲實現(xiàn)最佳性能，滿足內(nèi)外網(wǎng)同速訪問的要求，讓用戶在使用云存儲時也能獲得與本地存儲一樣的讀寫體驗。在萬兆時代，云交互業(yè)務(wù)的交互時延進一步降低，如傳統(tǒng)云游戲由“零卡頓”提升到畫面“零延遲”。XR云游戲需要達到類本地化體驗，即運動響應(yīng)時延小于20ms?？傮w而言，萬兆時代的云游戲業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的確定性低時延、超低丟包率等性能提出更高要求。

面向行業(yè)側(cè)，萬兆光網(wǎng)將進一步推動企業(yè)和園區(qū)業(yè)務(wù)數(shù)字化、智能化升級。基于對稱模式的50G-PON能夠滿足當前行業(yè)中日益增長的上行大帶寬業(yè)務(wù)傳輸需求。例如，工業(yè)中的3D光學自動化質(zhì)檢與紅外高光譜檢測是最為典型的行業(yè)應(yīng)用。通過“帶寬換時延”，工業(yè)相機采用原始數(shù)據(jù)回傳，減少視頻編解碼時延，但帶來超高上行帶寬需求，高清回溯輔助檢測的上行帶寬需求超過8Gbit/s。

總結(jié)與展望

在當前以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為核心的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中，千兆光網(wǎng)逐步向萬兆光網(wǎng)演進。相關(guān)技術(shù)標準、產(chǎn)業(yè)趨于成熟，支撐萬兆光網(wǎng)試點應(yīng)用部署。未來，萬兆光網(wǎng)將持續(xù)創(chuàng)新，實現(xiàn)大帶寬、差異化體驗保證和智能化用戶感知，滿足多場景部署要求，激發(fā)更豐富的應(yīng)用場景，有利于進一步增強經(jīng)濟增長動能、改善社會民生，支撐制造強國、網(wǎng)絡(luò)強國和數(shù)字中國建設(shè)。

*本文刊載于《通信世界》總第958期 2024年12月25日 第24期

作者：中國信息通信研究院技術(shù)與標準研究所

姚家樂 趙崇巖 朱鵬飛 胡志杰 李少暉

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