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每一次連接，讓通信觸達(dá)；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(dòng)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(diǎn)。本期為您帶來“我”的2024——論產(chǎn)業(yè)，通過對(duì)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(jìn)入“千兆普及，萬兆啟航”的發(fā)展階段，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)向數(shù)字化、綠色化、智能化全面升級(jí)。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(diǎn)逐步落地，未來將提供泛在萬兆超寬連接，支撐實(shí)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(jìn)提供一定參考。
我國光網(wǎng)絡(luò)由千兆向萬兆演進(jìn)
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(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石，在拉動(dòng)有效投資、促進(jìn)信息消費(fèi)、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(jì)，在“十四五”期間，我國千兆光網(wǎng)每年創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值高達(dá)2.5萬億元，推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)年均增長4.57%。
當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(jìn)，推動(dòng)智算能力觸達(dá)每個(gè)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(shí)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(diǎn)場所，構(gòu)建城市1ms時(shí)延圈，實(shí)現(xiàn)城域網(wǎng)“一跳入算”。
ITU-T（國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門）持續(xù)發(fā)布多項(xiàng)關(guān)鍵國際標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)在2023年正式通過。ITU-T系統(tǒng)規(guī)劃OTN標(biāo)準(zhǔn)，OTN向小顆粒與長距大容量兩極演進(jìn)，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(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)?？傮w而言，萬兆光網(wǎng)的核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)延和低抖動(dòng)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(shí)現(xiàn)兼容，確保多代平臺(tái)的平滑演進(jìn)升級(jí)。另外，50G-PON創(chuàng)新性引入跨層協(xié)同DBA（動(dòng)態(tài)帶寬分配）調(diào)度、單幀多突發(fā)、隊(duì)列調(diào)度等機(jī)制，全面保障低時(shí)延性能。在50G-PON標(biāo)準(zhǔn)中，OLT（光線路終端）每幀可以給每個(gè)ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元）分配的最大突發(fā)數(shù)是16個(gè)，在此情況下，單個(gè)ONU最小時(shí)延可以達(dá)到7.8125μs（125μs/16），能夠滿足絕大部分低時(shí)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(shí)際情況兼顧時(shí)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(shí)FTTR主從網(wǎng)關(guān)全面支持Wi-Fi 7，實(shí)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(hào)互聯(lián)。主從網(wǎng)關(guān)可以配置多個(gè)邏輯WAN口進(jìn)行業(yè)務(wù)上的隔離，通過采取不同的帶寬控制策略，實(shí)現(xiàn)差異化帶寬服務(wù)效果。同時(shí)，Wi-Fi 7引入OFDMA（正交頻分多址）接入技術(shù)，頻寬分成多個(gè)RU（資源單元），每個(gè)RU包含多個(gè)子載波，可對(duì)應(yīng)一個(gè)用戶或一種業(yè)務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)并行傳輸，減少排隊(duì)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(dāng)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(shí)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(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)扁平化，從而降低丟包概率和減少時(shí)延抖動(dòng)。
網(wǎng)絡(luò)智能化
人工智能賦能網(wǎng)絡(luò)智能化升級(jí)，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(hù)、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(dòng)萬兆光網(wǎng)向高等級(jí)自智演進(jìn)。在網(wǎng)絡(luò)管理層面引入AI與大數(shù)據(jù)分析等能力實(shí)現(xiàn)單域自智，通過支持Telemetry（一種遠(yuǎn)程自動(dòng)收集數(shù)據(jù)的技術(shù)）數(shù)據(jù)采集，提供網(wǎng)絡(luò)級(jí)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(shí)時(shí)有效采集各種網(wǎng)絡(luò)性能與測量數(shù)據(jù)，同時(shí)完成網(wǎng)元級(jí)的模型推理，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元自智。
萬兆光網(wǎng)產(chǎn)業(yè)取得多方面進(jìn)展
50G-PON技術(shù)持續(xù)取得突破，逐步開啟試點(diǎn)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(jí)功率預(yù)算已完成實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)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(duì)稱50G-PON等器件和設(shè)備攻關(guān)也取得積極進(jìn)展。50G-PON總體架構(gòu)、物理層、傳輸匯聚層行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)完成發(fā)布，模塊器件、垂直行業(yè)應(yīng)用等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)研制持續(xù)推進(jìn)?；A(chǔ)電信企業(yè)積極開展50G-PON試點(diǎn)應(yīng)用部署，中國電信、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通在多省市相繼開展50G-PON現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)工作。
FTTR與Wi-Fi 7協(xié)同能力不斷增強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)制定工作穩(wěn)步推進(jìn)。Wi-Fi聯(lián)盟宣布正式推出Wi-Fi CERTIFIED 7認(rèn)證計(jì)劃，目前多家Wi-Fi芯片企業(yè)已經(jīng)推出支持Wi-Fi 7標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)已逐步完善，通過“光+Wi-Fi”的中心化架構(gòu)進(jìn)行協(xié)同控制，能夠協(xié)同分配網(wǎng)內(nèi)各無線接入點(diǎn)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(jìn)，通過頻譜擴(kuò)展技術(shù)實(shí)現(xiàn)容量倍增，通過新材料創(chuàng)新實(shí)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(biāo)準(zhǔn)基本完成，4×200Gbit/s、城域800Gbit/s相干光模塊產(chǎn)品研發(fā)及標(biāo)準(zhǔn)化工作同步開展。目前，基礎(chǔ)電信企業(yè)對(duì)長距400G技術(shù)進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證和現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)，在現(xiàn)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了6028km的400G QPSK無中繼傳輸，標(biāo)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(jìn)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(duì)傳輸系統(tǒng)開展研究。
網(wǎng)絡(luò)智能化標(biāo)準(zhǔn)工作全面開展，技術(shù)應(yīng)用加速落地。中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CCSA）正從架構(gòu)、專業(yè)領(lǐng)域、關(guān)鍵技術(shù)等方面推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)智能化的標(biāo)準(zhǔn)制定工作，同時(shí)跨層、跨專業(yè)協(xié)作制定團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，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(yùn)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(yùn)維人員快速進(jìn)行知識(shí)檢索、方案獲取、故障處置和能力編排調(diào)用；中國移動(dòng)與華為合作實(shí)踐網(wǎng)絡(luò)大模型應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了故障診斷自動(dòng)化率的大幅提升；中國聯(lián)通開展自智網(wǎng)絡(luò)體系化實(shí)踐，落地了多項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)智能運(yùn)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(yàn)測評(píng)，加速網(wǎng)絡(luò)智能化應(yīng)用的價(jià)值轉(zhuǎn)化。
多地積極推動(dòng)萬兆光網(wǎng)試點(diǎn)應(yīng)用
2024年是我國萬兆光網(wǎng)試點(diǎn)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(diǎn)工作。在政府部門的大力引導(dǎo)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(dòng)，以50G-PON、FTTR、Wi-Fi 7、400G/800G OTN等技術(shù)方向?yàn)橹攸c(diǎn)，加快推進(jìn)萬兆光網(wǎng)實(shí)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(diǎn)建設(shè)重點(diǎn)聚焦在以下三個(gè)方面。
第一，萬兆家庭示范建設(shè)。面向高價(jià)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(jià)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(shí)延圈建設(shè)。建設(shè)城市級(jí)“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(shí)延圈、城市間3ms時(shí)延圈等，滿足算力高效調(diào)度的需求。
當(dāng)前，各地萬兆光網(wǎng)試點(diǎn)應(yīng)用齊頭并進(jìn)，我國萬兆光網(wǎng)試點(diǎn)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(duì)我國萬兆光網(wǎng)商用發(fā)展具有重要意義。
上?！肮庖瓿恰?。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)。上海基于萬兆光網(wǎng)打造0.2ms時(shí)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(jí)，車間、辦公大樓接入總帶寬達(dá)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(shí)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(diǎn)應(yīng)用。
萬兆時(shí)代的潛在應(yīng)用場景
萬兆光網(wǎng)以其超大帶寬、超低時(shí)延、超高可靠、靈活智能等先進(jìn)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(chǔ)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(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)性能成為限制極速云存儲(chǔ)訪問性能的主要瓶頸，萬兆光網(wǎng)能夠支撐云存儲(chǔ)實(shí)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(chǔ)時(shí)也能獲得與本地存儲(chǔ)一樣的讀寫體驗(yàn)。在萬兆時(shí)代，云交互業(yè)務(wù)的交互時(shí)延進(jìn)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(dá)到類本地化體驗(yàn)，即運(yùn)動(dòng)響應(yīng)時(shí)延小于20ms。總體而言，萬兆時(shí)代的云游戲業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的確定性低時(shí)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(jìn)一步推動(dòng)企業(yè)和園區(qū)業(yè)務(wù)數(shù)字化、智能化升級(jí)?；趯?duì)稱模式的50G-PON能夠滿足當(dāng)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(xué)自動(dòng)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(shí)延”，工業(yè)相機(jī)采用原始數(shù)據(jù)回傳，減少視頻編解碼時(shí)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(dāng)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(jìn)。相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)趨于成熟，支撐萬兆光網(wǎng)試點(diǎn)應(yīng)用部署。未來，萬兆光網(wǎng)將持續(xù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)大帶寬、差異化體驗(yàn)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(jìn)一步增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)增長動(dòng)能、改善社會(huì)民生，支撐制造強(qiáng)國、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)研究所
姚家樂 趙崇巖 朱鵬飛 胡志杰 李少暉
責(zé)編/版式：王禹蓉
審校：王 濤?梅雅鑫
監(jiān)制：劉啟誠
