未来网络发展大会：2025光电融合网络技术与产业应用白皮书

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未来网络技术发展系列白皮书（2025） 光电融合网络技术 与产业应用白皮书 第九届未来网络发展大会组委会 2025年8月 版权声明 本白皮书版权属于紫金山实验室及其合作单位所有并受法律保 护，任何个人或组织在转载、摘编或以其他方式引用本白皮书中的文 字、数据、图片或者观点时，应注明“来源：紫金山实验室等”。否 则将可能违反中国有关知识产权的相关法律法规，对此紫金山实验室 有权追究侵权者的相关法律责任。 编写说明 编写单位（排序不分先后）： 江苏未来网络集团有限公司、紫金山实验室、江苏省未来网络创 新研究院、中国联通设计院、中国电信股份有限公司研究院、中国移 动通信有限公司研究院、新华三技术有限公司、武汉光迅科技股份有 限公司、深圳瑞波光电子有限公司、南方科技大学 编写人员（排序不分先后）： 陶高峰、秦子健、李琳、尹睿、秦树鑫、任广臣、陈平平、黄韬、 杨伟、刘刚、刘伯江、焦明涛、朱永庆、陈迅、胡泽华、杨冰、程伟 强、阳进、姜文颖、王豪杰、田郁池、周鸣、赵红海、阮祖亮、刘建 锋、喻杰奎、李恒、武毅博、郭鑫、李浩、胡海、汪漪，凌晨曦 前 言 当前，以 6G、云计算、人工智能、未来网络技术等为代表的新 一代信息技术正加速与实体经济深度融合，推动各行业数字化转型向 纵深发展。然而，传统分离的光传输与 IP 网络架构已难以满足数字 经济时代对超高速率、超低时延、超高可靠性的严苛要求。光电融合 网络技术作为新一代信息基础设施的核心支撑，通过 IP 层与光层的 深度融合，构建起大带宽、低时延、高可靠的确定性网络能力，为智 能制造、远程医疗、自动驾驶等新兴应用场景提供坚实的网络保障。 本白皮书系统阐述光电融合网络的技术特征与发展需求，深入分 析长距离相干光传输技术、IP+光融合架构、光电协同的智能管控系 统等关键技术，全面梳理国际国内标准进展与产业生态现状。通过剖 析数据中心互联、算力网络等典型应用场景，展示了光电融合网络在 降低 30%以上 TCO、提升 50%以上能效比等方面的显著优势。同时， 本白皮书提出三阶段发展路径与产业协同建议，旨在推动构建开放、 融合、智能的新一代光电网络体系。 我们期待通过本白皮书的发布，吸引更多研究机构、企业和产业 人员共同参与光电融合网络的技术创新与应用实践，把握光电融合网 络技术带来的产业变革机遇，助力我国数字经济高质量发展，为全球 信息通信产业升级贡献中国智慧和中国方案。 目 录 前 言.....................................................................................................4 目 录.....................................................................................................5 一、 光电融合网络背景........................................................................7 1.1 光电融合网络概念和特征.........................................................7 1.2 光电融合网络需求和意义.........................................................8 1.3 光电融合网络发展目标...........................................................10 二、 光电融合网络技术......................................................................12 2.1 技术体系架构...........................................................................12 2.2 ZRx 相干光技术.......................................................................16 2.3 IP+光融合技术.........................................................................27 三、 光电融合网络技术发展趋势......................................................35 3.1 相干光技术演进方向...............................................................35 3.2 光电融合网络的解耦和融合趋势.......................................... 44 3.3 光电协同的 SDN 控制与 AI 运维..........................................49 四、 光电融合网络技术相关标准......................................................55 4.1 相关国际标准及进展...............................................................55 4.2 相关国内标准及进展...............................................................60 五、 光电融合网络相关产品与解决方案......................................... 63 5.1 ZRx 相干光模块.......................................................................63 5.2 光电融合网络设备...................................................................67 5.3 光电融合管控系统...................................................................73 六、 光电融合网络产业应用场景与案例......................................... 77 6.1 应用场景...................................................................................77 6.2 应用案例...................................................................................78 七、 光电融合网络行业发展建议......................................................83 7.1 发展面临的挑战.......................................................................83 7.2 发展阶段划分...........................................................................84 7.3 发展对策建议...........................................................................86 八、 光电融合网络未来展望..............................................................88 附录 A：术语与缩略语...........................................................................89 参考文献...................................................................................................94 一、 光电融合网络背景 1.1 光电融合网络概念和特征 当前网络容量需求以超过 35%的年复合增长率（CAGR）持续增 长，AI、边缘计算等应用推动相干技术向网络边缘延伸。当前网络架 构普遍采用“电处理+光传输”的分层方式，这一架构正面临功耗高、 转发复杂、跨层协同效率低等核心瓶颈。IP 流量主导的容量激增对新 一代节能技术提出更高的要求。行业正推动 IP 业务层与光传输层融 合，通过将 DWDM 相干光模块直接部署于路由器等分组设备，消除 独立光转发设备，降低功耗与空间占用。 光电融合技术从最开始的 IP over WDM 方案，已有十余年历史， 近年因开放解耦架构的普及和光模块技术进步（如微型化光电集成、 相干容量提升）重获关注。消除独立光转发设备不仅降低 CAPEX， 其扩展传输距离还可绕过汇聚节点，进一步节省成本。 光电融合网络技术是通过光层传输与 IP 层控制的深度协同，构 建的统一网络架构体系。其核心是将传统分离的光传输系统 （DWDM/OTN）与分组交换设备（路由器/交换机）在物理设备层、 协议层和网络管理层实现三重融合，形成下一代确定性、可编程、广 覆盖的智能承载网络。光电融合网络技术具备如下三大关键特征： 1. “IP+光”协同引擎 采用高速相干彩光模块（如 400G/800G ZR+、1.6T 模块）作为 IP 层直连接口，实现无电中继的长距离传输，构建从路由器到光层的 透明链路。 2.确定性网络增强机制 基于 SRv6+ODU/OSU 灵活复用，实现业务粒度切片（vlan/roce 等）与路径稳定转发保障，支持微秒级时延控制，适应 AI/工业/金融 等场景对稳定性、低抖动的极致要求。 3.广域光电融合调度能力 结合统一控制面（如 SDN 控制器）实现电信级路径动态调度， 完成全网粒度识别、片段级路径编排与秒级快速发放，支持广域高效 算力连接。 1.2 光电融合网络需求和意义 随着 5G、物联网、高清视频等技术的普及，数据流量呈爆发式 增长。传统通信网络在传输容量和速度上逐渐难以满足需求，光电融 合网络凭借光信号高带宽的优势，能实现高速大容量数据传输，满足 不断增长的数据传输需求。 算力资源的分布往往和需求不匹配，导致资源利用率不高，严重 影响了数字经济高质量发展，“东数西算”工程目前还面临“算不了、 算不起、算不好”的问题。要解决这些难题，需构建低成本的智算互 联网，以此支撑我国人工智能、大模型的发展需求，要将数据在不同 地区的算力中心间高效传输和调度。光电融合网络可实现长距离、低 延迟、无损的数据传输，为算力资源的跨区域协同提供支撑。 人工智能大模型训练、工业控制、自动驾驶等新兴应用对网络延 迟要求极高。如 AI 大模型训练中，网络抖动与丢包会严重影响性能， 光电融合网络能有效降低延迟和抖动，满足这些应用的严格要求。 数据中心等网络设施能耗巨大，传统电交换网络能耗较高。光电 融合网络在光传输部分能耗较低，有助于降低网络整体能耗，符合绿 色节能的发展趋势。 光电融合网络则打破这一壁垒，提升网络资源灵活调度能力、降 低网络架构复杂度，实现面向智算场景的泛在连接能力，其意义主要 体现在： 支撑数字经济：为 AI 训练、算网协同、大数据处理等业务提供 高效、高可用底座；为智能制造、智慧城市、智慧能源等多个领域提 供高性能网络支持，加速各行业数字化进程，提升生产效率和管理效 能，促进产业升级。 突破传统网络瓶颈：突破传统网络架构中光电信号分离以及高成 本、高能耗、低效率等瓶颈，实现长距离无电中继无损承载、高性能、 跨层调度、业务驱动、自适应修复等高级运维能力，为网络技术发展 开辟新路径。 降低部署与运营成本：统一架构减少设备种类和中继节点，显著 降低 CAPEX 与 OPEX； 促进算力与数据融合：为算力的传输、交易、应用打造优质平台， 构建庞大的算力资源池，实现算力资源的高效调度和共享，推动算力 与数据要素的流通，支撑人工智能等新兴技术发展。 提升国家网络竞争力：光电融合网络相关技术是未来网络发展的 关键。全球首个光电融合确定性新型算网基础设施的开通，为中国新 型网络基础设施领域实现从技术突破到产业引领，迈向全球领先地位 奠定了基础。同时有助于促进 DSP、硅光、TFLN、控制器等关键器 件与平台的自主研发与规模应用。 助力可持续发展：通过降低能耗，减少对环境的影响，有助于实 现碳减排目标，促进人与自然的和谐共存，符合全球可持续发展的大 趋势。 1.3 光电融合网络发展目标 光电融合网络的发展目标是通过光层传输与电层计算的深度协 同，构建“光电一体、融合协同”的新型信息基础设施，以解决传统 网络在带宽、时延、能耗方面的根本性瓶颈。 （1）带宽升级 网络带宽演进是一个不断发展提升的过程，从早期低速拨号上网， 到如今的千兆、万兆光纤入户，以及数据中心的超高带宽网络，经历 了多个阶段，以太网的速率也经历了从 10Mb/s，逐渐提升到 400Gb/s。 未来光电融合网络需要支持 800Gb/s、1.6Tb/s，甚至 100Tb/s，从而 支撑数据的速率增长。 （2）确定性低时延 在网络通信中，确定性时延是指数据传输的时延大小可精确预测、 波动范围极小（甚至趋近于零）的特性，核心在于 “可预期” 而非 单纯 “低”。它对工业控制、自动驾驶等对时间敏感的场景至关重要。 与之对应的是 “不确定性时延”：时延大小随机波动，无法预测（可 能很低，也可能突然增大），例如普通互联网中，视频卡顿多是因时 延抖动过大导致的。确定性低时延的实现需从网络架构、调度机制、 资源分配等多维度设计，消除不确定性，提升转发效率，降低时延， 这些都是光电融合网络要解决的问题。 （3）能效跃进 在“双碳”战略驱动下，构建绿色、高效的网络基础设施成为行业 共识。传统“电+光”分层架构下，多级转发、重复 OEO（光电光）转 换导致整体链路能效低下。光电融合网络的发展目标之一，正是通过 将高能耗的 IP 处理前移至光层边缘，利用低功耗相干模块（如 400G/800G ZR+）实现 IP 业务直接出彩光进入波分系统，减少两级 OEO 过程，大幅减少中间设备和机房能耗。在架构层面，通过 CPO （共封装光学）、硅光集成、动态光层调度等新技术，推动网络走向“极 简转发+按需编排”的绿色形态。最终目标是在保障高性能承载的同时， 实现每比特传输能耗最小化，构建面向 AI 时代的低碳智联网络。 （4）切片保障 带宽切片保障是通过将网络带宽资源进行划分，为不同业务或用 户提供独立、定制化的带宽服务，确保其性能不受其他业务影响的技 术手段。利用网络切片技术将单一物理网络划分为多个虚拟网络，每 个切片有独立的网络功能、配置参数等，切片间共享物理资源但业务 相互隔离，避免干扰，从而保障每个切片的带宽稳定性和服务质量。 目前较成熟的切片技术有光层的分光、波道、子载波、光通道数据单 元、光业务单元、光交叉最小颗粒度等技术，在数据层有信道化子接 口、FlexE 等，在光电融合网络架构下，这些功能将协同发挥更加高 效作用。 （5）智能运维 光电融合网络需要改善传统的运维方式，从“人治”到“自愈”， 实现自动驾驶，充分利用 AI，实现“人算”到“智算”。此外，光电 融合网络需要根据用户的业务 SLA 需求做到动态智能选路，保障客 户的业务情况。 二、 光电融合网络技术 2.1 技术体系架构 光电融合技术通过将 IP 路由和光网络功能集成在一个统一的架 构中，减少了中间设备的数量和复杂性，减少了网络层级，使得网络 管理更加简便，调度更加灵活，优化了资源利用率，提升了业务发放 速度。 图 1. 光电融合网络系统架构图 光电融合网络采用分层解耦、融合重构的技术架构。其核心结构 包括三层： 硬件层：由具体的光电融合硬件组成，包括彩光引擎线卡、彩光 相干模块、模块化白盒波分设备、模块化白盒路由器、框式商用路由 器等形态。该层直接承载业务转发与光信号调制解调，是支撑 IP 业 务直接入光、光层传输、降低中继损耗、实现大带宽低功耗传输的物 理基础。其形态灵活、接口丰富，可按需部署于算力集群边缘、骨干 传输节点或广域边界侧。 协议层：该层为设备的操作系统与功能编排系统，负责统一管理 设备板卡、端口、链路等资源，支撑算力感知、自适应路径、彩光驱 动、SR/SRv6、VPN、安全防护等网络服务能力。同时，封装各类硬 件驱动抽象接口（如 SAI、ONLP），统一软硬件之间的调用协议与状 态同步机制，实现设备的“能力开放”和“功能可编排”，构成网络 智能化的核心执行单元。 管控层（协同调度层）：融合了“传输网管 + SDN 网络控制器 + 数通网管”的统一编排调度系统，承担 IP 与光层资源的端到端联合 调度。通过意图识别、路径计算、策略发放，构建确定性网络大脑， 实现秒级响应的服务开通与跨层资源调度，是支持大模型训练、“东 数西算”、超低时延业务的核心支撑平台。 光电融合网络架构通过构建“管控层—系统层—硬件层”三位一 体的融合体系，打通 IP 与光的界面，集成算力感知、路径调度、光 层管理等能力，实现网络架构的整体重构与能力集成。其架构呈现出 以下五大特点： 1.端到端融合编排 架构打破 IP 与光层的传统分层边界，实现从业务接入到光层调 度的统一控制，具备从路径规划到资源发放的端到端编排能力，支持 确定性网络构建与秒级调度响应。 2.软硬解耦、接口开放 引入 SAI、ONLP 等抽象接口，实现设备操作系统对多样硬件形 态（芯片、线卡、模块）的封装与适配，促进产业生态开放，便于多 供应商设备统一管控。 3.融合多能力栈 网络设备不仅具备传统路由转发能力，还融合了算力感知、自适 应路径、彩光驱动等智能调度模块，构成了“计算－网络－光传输” 融合的综合服务平台。 4.多样化形态适配多场景部署 支持彩光线卡、模块化白盒、框式路由器等多种硬件形态，可灵 活部署于核心、汇聚、边缘等多种应用场景，满足智算中心互联、骨 干网演进、数据中心互联等需求。 5.支持标准化协议与可编程能力 全面兼容 NETCONF、PCEP、Telemetry、BGP-LS 等南向接口协 议，并支持 SR/SRv6、VPN、安全计算等网络能力开放，为构建自动 化、可编程网络提供基础支撑。 光电融合技术体系依赖三个方面的发展：光模块与白盒设备的发 展、设备操作系统的发展、统一控制器的发展。 光模块与白盒设备的发展：随着网络带宽需求增长和成本控制需 求，为了解决灰光模块在大容量远距离传输时的局限性，彩光技术应 运而