中国电信全光网3.0技术白皮书

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Ⓒ中国电信版权所有 目录 1. 引言 ......................................................................................................................... 1 2. 全光网 3.0 概述 ...................................................................................................... 2 2.1. 背景 .............................................................................................................. 2 2.2. 价值和愿景 .................................................................................................. 3 3. 全光网 3.0 目标架构与网络特征 .......................................................................... 5 3.1. 全光网 3.0 总体目标架构 ........................................................................... 5 3.2. 光纤光缆网目标架构 ................................................................................ 10 3.3. 光纤通信网目标架构 ................................................................................ 11 3.3.1.骨干光纤通信网目标架构 ................................................................. 11 3.3.2.城域光纤通信网目标架构 ................................................................. 12 3.3.3.接入光纤通信网目标架构 ................................................................. 14 3.4. 空间光通信网目标架构 ............................................................................ 15 3.5. 基于场景专用网络目标架构 .................................................................... 16 3.5.1.智算中心光网络目标架构 ................................................................. 16 3.5.2.工业 PON 光网络目标架构 ............................................................... 18 3.6. 光网络智能化目标架构 ............................................................................ 19 3.6.1.光网络通感一体目标技术要求 ......................................................... 20 3.6.2.光网络数字孪生目标技术要求 ......................................................... 21 3.6.3.光网络人工智能目标技术要求 ......................................................... 22 4. 全光网 3.0 分阶段演进策略 ................................................................................ 24 4.1. 2030 目标和演进策略 ............................................................................... 24 4.2. 2035 目标和演进策略 ............................................................................... 27 5. 全光网 3.0 重点技术创新方向 ............................................................................ 31 5.1. 新型光纤光缆技术 .................................................................................... 31 5.2. 高速大容量全光传输技术 ........................................................................ 31 5.3. 全光交换技术 ............................................................................................ 32 5.4. 全光接入技术 ............................................................................................ 32 5.5. 工业 PON 技术 .......................................................................................... 33 5.6. 通感一体技术 ............................................................................................ 33 5.7. 光网数字孪生技术 .................................................................................... 34 5.8. 光网络人工智能技术 ................................................................................ 34 5.9. 面向全光连接的光电集成新技术 ............................................................ 35 5.10. 空间激光通信技术 ................................................................................. 36 6. 全光网的未来展望 ............................................................................................... 37 附录 缩略语 ................................................................................................................ 38 1 Ⓒ中国电信版权所有 1. 引言 在全球数字化浪潮中，人工智能（AI）正成为推动各行各业变革 的关键力量。新型信息基础设施作为支撑 AI 等新兴技术发展的信息 “大动脉”，已成为现代化基础设施体系的重要组成部分。加快新型 信息基础设施建设，对于推进新型工业化、构建现代产业体系、培育 发展新质生产力，进而助力制造强国、网络强国和数字中国的建设， 具有重要的战略意义和支撑作用。 中国电信作为新型信息基础设施的建设者和运营者，正全力打造 服务型、科技型、安全型企业，推动科技创新和产业创新深度融合， 不断增强网络核心功能，提升核心竞争力，坚持“云改数转智惠”战 略，强化“云网融合”目标，深耕细作“全光网”理念，全力支持新 型信息基础设施协调发展。 回顾过去，中国电信“全光网 1.0”以“光进铜退”为核心，实 现光纤网络的广覆盖和高速率能力提升，“全光网 2.0”以“全光交 换”为核心，率先规模采用可重构光分插复用器（ROADM）及波长 交换光网络（WSON）技术，推动网络向扁平化、全光化、智慧化演 进。面向智能时代，中国电信全光网将持续发展和变革，适时提出“全 光网 3.0”，以打造更佳的新型信息基础光网络。 本白皮书将全面阐述中国电信“全光网 3.0”愿景，提出“全光 网 3.0”目标架构与网络特征，明确其分阶段演进策略并阐述支撑全 光网持续发展的重点技术创新方向，最后展望全光网的未来发展。 2 Ⓒ中国电信版权所有 2. 全光网 3.0 概述 2.1. 背景 当前，科技革命与产业变革加速推进，AI、云计算等新一代信息 技术日益成为推动实体经济与数字经济深度融合的关键力量，持续构 筑起数字经济发展的强大引擎，推动实体经济加快向数字化、智能化 方向转型。这一切的融合与变革，均依赖光网络作为核心纽带。 国家相继出台相关政策，强化光网络的核心作用。《深入实施“东 数西算”工程加快构建全国一体化算力网的实施意见》指出，要“加 快推动国家枢纽节点内部、国家枢纽节点之间、国家枢纽节点与非国 家枢纽节点间确定性、高通量网络建设，打造高速泛在、安全可靠的 算力传输网络”。《关于开展万兆光网试点工作的通知》强调，“在 有条件、有基础的城市和地区，聚焦小区、工厂、园区等重点场景， 开展万兆光网试点”， “有序引导万兆光网从技术试点迈向部署应用”。 中国电信作为信息通信行业的骨干央企，坚决履行使命责任，坚 定投身数字中国建设，为推进中国式现代化贡献电信力量。通过强化 网络多维布局，构建国际国内一体化的高品质网络；构筑弹性、超宽、 高速、无损的基础承载网，持续增强算力的供给能力；以人工智能赋 能网络，提升云网运营自智水平，重塑业务流程，改善用户体验。 随着网络基础设施能力的持续提升，AI、数据、大模型与网络加 速融合，万兆接入需求以及智能应用场景大量涌现。当前，云游戏用 户已突破 1.8 亿，云手机用户过千万，多省市发布万兆套餐。同时， 根据权威机构预测，到 2033 年，AI 相关流量将占全球网络总流量的 3 Ⓒ中国电信版权所有 62%，AI 正加速成为驱动网络基础设施变革的核心引擎，亟需大带宽、 高可靠、低时延、敏捷灵活、智能协同的新型光网络。 在此背景下，全光网作为信息网络的底座，其能力不仅关乎新型 信息基础设施的建设质量，也直接影响算力使用效率与业务体验水平。 自 2025 年起，光网络开始迈入“全光网 3.0”时代，网络架构与能力 体系将实现系统性演进，加速推进我国新型信息基础设施建设。 2.2. 价值和愿景 “全光网 3.0”是推动新型工业化与数字基础设施融合发展的关 键支撑。通过能力升级、架构重构、服务模式创新，光网络向数智融 合、多维感知与天地协同转型，并具备超大带宽、极低时延、原生智 能、弹性敏捷等核心能力。促进区域资源协同共享，支撑算力资源灵 活配置、数据要素高效流通，加速智慧工厂、智慧办公等产业数字化 升级，推动远程教育、远程医疗等城乡数字鸿沟弥合，带动实体经济 与数字经济的可持续发展，全面释放社会新经济动能。 “全光网 3.0”是引领光通信产业未来发展的重要理念。通过技 术创新与融合、标准牵引以及产业链升级，引领未来十年的光通信产 业变革。在“全光网 2.0”网络架构与技术创新的基础上，进一步引 入并融合人工智能、数字孪生、空间通信、多维感知等前沿技术，提 升网络对多样化服务场景的适配能力，推动光通信产业从传输媒介、 光电器件、设备制造到全网系统集成等上下游环节实现全链条跃升， 开启光通信产业高质量发展新阶段。 “全光网 3.0”将以“全光智联”为核心，致力于构建以“光云 4 Ⓒ中国电信版权所有 智融合、光感业融合、天地海融合”为愿景的全光智能联接体系，夯 实未来十年 AI 时代的网络底座。 1）光云智融合：光网络支持海量数据的高效联接，结合智能化 升级，实现光网络和云资源的深度融合。依托弹性敏捷、泛在协同、 智能感知的光网络，为算力、存力与运力等所有在网资源构建高效集 约的全光联接底座。同时融合网络自智技术，覆盖光网络“规划、建 设、维护、优化、运营”全生命周期，满足所有用户、终端、节点和 数据中心之间的海量数据快速交换与智能调度需求。 2）光感业融合：通过将光通信与光感知深度耦合，实现从“连 接通道”向“感知中枢”跃迁，推动光网络从单一传输向融合主动感 知与差异化业务的范式转变。光网络不仅承担数据传输功能，还具备 对业务品质、物理环境和网络设施状态的实时感知能力，从而支撑更 加智能化、精细化的业务实时管理，推动应用向品质分级、多维感知 方向演进，进一步拓展行业应用边界，提供如家庭安全、地震预警、 周界安防等增值服务。 3）天地海融合：通过多维网络融合技术，实现天基光网（卫星 通信）、空基光网（空中平台）、陆地光网与海洋光网的有机协同。 推动光网络向空天延伸，突破传统地理边界限制，构建覆盖天地海的 全域无缝连接、立体化布局的下一代光网络体系。通过多层次、多形 态网络的互补协同，全面实现天地海融合的泛在连接与资源高效协同， 支撑全场景、全业务的应用落地。 5 Ⓒ中国电信版权所有 3. 全光网 3.0 目标架构与网络特征 3.1. 全光网 3.0 总体目标架构 为实现“光云智融合、光感业融合、天地海融合”的愿景，满足 “全光智联”这一核心，需要引入一系列新型技术的创新，白皮书认 为“全光网 3.0”目标架构应具备如下六大基本特征： 1、泛在协同的全领域光速联（泛在光速联） 光网络正加速向着泛在覆盖与天地海融合演进，以构建覆盖全球、 支撑全场景、高可靠、大带宽通信的基础设施。 光网络在覆盖各类数据中心的基础上，进一步向末端延伸，实现 对家庭、企业、园区、工业设备的深度覆盖，满足千家万户与千行百 业对高速率、低时延、高可靠光通信的普遍诉求。 面向全球打造天地海融合光网络，需要空间光网络、陆地光网络、 海洋光网络在资源规划、网络管控、服务等级协议（SLA）保障等方 面全面协同，构筑永不失联、业务永在线的网络。资源规划协同是指 天地海网络规划时根据业务预测和业务 SLA 要求，做好网络资源协 同衔接；网络管控协同是指天地海光网络统一管控、业务一体化发放、 网络一体化运营；SLA 保障协同是指业务根据时延、可用率等 SLA 指标选择相应的网络资源及组合，协同传输实现端到端保障。 光网络技术持续发展，速率大幅提升。长距单载波速率提高至 800Gb/s 或 1.6Tb/s，中短距单载波速率提高至 1.6Tb/s 或 3.2Tb/s，接 入段单载波速率提高至超 100Gb/s~200Gb/s，室内段光链路单载波速 率提升至 25Gb/s~50Gb/s。 6 Ⓒ中国电信版权所有 2、新型超宽的全类型光媒质（新型光媒质） 光网络在频谱与介质上持续创新，扩展多波段传输能力与引入新 型光纤及空间光通信介质，全面提升网络容量、性能与覆盖能力。 在频谱扩展方面，O、E、S、C、L、U 等波段已在光通信系统中 有所应用，如 O、E 波段用于前传场景，U 波段则在接入网中发挥作 用。随着业务需求不断提升，部分通信技术或场景对频谱的使用正在 进一步拓展，例如长距传输有望从传统的 C+L 波段延伸至 S+C+L 波 段，而接入段也存在扩展至 C 波段的可能。 在光纤光缆方面，涌现出空芯光纤、空分复用光纤、基于单模光 纤的大芯数光纤光缆等新方案。空芯光纤能降时延、提升传输性能； 空分复用光纤和大芯数光纤光缆能显著提升网络容量。 空气/真空是“全光网 3.0”的新介质，利用其实现空间光通信， 主要包括卫星间基于真空的激光通信、卫星和地面信关站间以及空中 平台间基于空气的激光通信等。 3、弹性敏捷的全场景光链接（动态光链接） 通过弹性连接、弹性带宽、弹性频谱与弹性算力等技术，光网络 实现按需建链、速率自适、频谱灵活的智能调度能力，支撑任务式业 务高效发放与网络资源最优利用。 针对任务式应用、业务快速发放和网络效率提升等目标，通过弹 性连接、弹性带宽、弹性频谱与弹性算力等技术根据可达路径实现敏 捷动态链接。 弹性连接：针对传输类专线，通过波长与光业务单元（OSU）分 7 Ⓒ中国电信版权所有 钟级拆建、快速提供链路资源，满足任务式按需调度和时分复用的需 求。针对基于无源光网络（PON）技术的专线，以用户侧网关为锚点， 提供应用级的实时识别和标记、跨层多域端到端的快速建拆链路能力。 弹性带宽：一方面提供线路级速率的弹性可调整，如一块光转换 单元（OTU）板卡实现 400Gb/s~1.2Tb/s 不同线路速率可调；另一方 面基于 OSU 带宽弹性扩展、双层动态带宽分配机制（DBA）带宽伸 缩、应用级接入网切片等能力，提供不同类型用户的应用级带宽弹性 适配能力。 弹性频谱：波长间隔灵活调整，可匹配不同速率的高效传输，在 同一光层实现多速率波道混合传输。 弹性算力：基于光线路终端（OLT）、智能政企网关、光纤到房 间（FTTR）等边端算力，满足 AI 智能体及应用对于本地存算资源的 弹性部署及调度编排要求。 4、多层原生的全流程光智能（原生光智能） 原生光智能基于原生在网络各层次中的 AI 技术，构建“三层原 生智能”网络架构，全面赋能光网络“规、建、维、优、营”全流程。 在新一代云网运营系统框架下，光网络以原生光智能为根基，深 度融合通感一体、数字孪生和人工智能等新技术，为千行百业提供“自 配置、自修复、自优化和自服务”的全光网智能服务，使网络规划更 精准地预测业务需求、网络建设更高效地安装调测、网络维护更快速 地处理故障、网络优化