智慧光網絡 關鍵技術應用實踐和未來演進

範志文

烽火通信科技股份有限公司副總裁，教授級高工。主管公司戰略規劃、系統設備及芯片開發等工作，並擔任公司產品委員會主任委員。帶領公司在光通信、數據通信等領域持續發展，其中光傳輸產品市場規模位居全球前五，產品競爭力和市場份額持續提升，整體推動光通信設備核心芯片和器件等關鍵領域實現自主化和國產化，極大提升了我國通信設備核心競爭力。

吳軍

教授級高工。在信息通信領域的產品研發、技術管理、戰略研究連續經歷36年以上。承擔多個國家、省部級科技研究項目，曾獲國家科技進步二等獎/湖北省科技進步一等獎。編著《嵌入式Linux系統應用基礎與開發範例》，發表科技論文論文40餘篇，主編國家標準“MPEG-2信號在SDH網絡中的傳輸技術規範”等。主編公司十五、十一五、十三五規劃，參編湖北省/武漢市多個信息通信行業相關規劃，從2016年開始致力於“數字化轉型”理念的廣泛傳播。

馬俊

高級工程師。主要研究領域為光通信，先後從事過光網絡產品的產品研發、市場管理、解決方案與路標規劃工作。在光網絡及承載網絡技術研究及網絡規劃領域擁有豐富經驗。曾獲中國通信學會科學技術獎一等獎。

朱冰

高級工程師。主要研究領域為數據通信、智能光通信、雲網融合等，具有多年網絡產品的研究和開發經驗，主持和參與開發新產品10多項，獲得國家發明專利20項。作為項目負責人主持國際科技支撐計劃項目，參與多項863計劃項目。入選武漢市黃鶴英才計劃。

邱晨

烽火通信科技股份有限公司系統部總經理，具有多年通信系統設計和產品研發經驗，主要研究領域為網絡控制面、智能算法、網絡規劃與策略、網絡數字孿生、光電器件及波分網絡等。在公司內曾主持9項新產品開發及大規模商業應用，作為技術負責人主導過國內外20多個重大網絡工程的規劃、技術導入、產品落地工作，尤其對超大規模網絡的網絡規劃和業務控制有深入研究。參與多項863計劃項目，數次參與相關專業的國標編寫工作。

第 1章　智慧光網絡 001

1.1　智慧光網絡產生的背景　002

1.2　光網絡的發展歷程　002

1.3　光網絡面臨的挑戰　003

1.4　光網絡演變趨勢　004

1.5　智慧光網絡的概念　007

1.5.1　智慧光網絡是什麽　007

1.5.2　智慧光網絡的特性　010

1.5.3　智慧光網絡的目標　013

1.6　小結　015

第　2章 智慧光網絡的連接層技術　017

2.1　智慧光網絡連接層的技術要求　018

2.2　光纖技術　020

2.2.1　光纖通信的發展歷程和技術特性　020

2.2.2面向傳輸容量的光纖技術的發展　022

2.2.3面向傳輸性能的光纖技術的發展　024

2.3　光模塊技術　026

2.3.1　光模塊的分類和發展歷程　026

2.3.2　直接檢測光模塊的調制技術的發展　028

2.3.3　相乾光模塊的光電器件技術的發展　030

2.3.4　相乾光模塊的DSP技術的發展　032

2.3.5　光模塊的發展趨勢　035

2.4　光放大技術　036

2.4.1　摻鉺光纖放大器和遙泵光放大器　037

2.4.2　拉曼光纖放大器　039

2.4.3　半導體放大技術　041

2.4.4　光放大領域的新技術及發展趨勢　041

2.5　無源波分復用器件　044

2.5.1　FOADM器件和AWG技術　044

2.5.2　ROADM器件和WSS技術　044

2.5.3　新技術及發展趨勢　045

2.6　光波長選擇及交叉技術　046

2.6.1　傳統波分復用技術　047

2.6.2　ROADM光交叉矩陣技術　049

2.6.3　從方向相關（Directioned）到方向無關（Directionless）　050

2.6.4　從波長相關（Colored）到波長無關（Colorless）　051

2.6.5　競爭無關（Contentionless）　052

2.6.6　靈活柵格（Flexible Grid）　055

2.6.7　OXC系統　055

2.6.8　ROADM新技術和發展趨勢　057

2.7　多業務承載的OTN及OSU技術　060

2.7.1　分組增強型OTN技術　060

2.7.2　OSU技術的關鍵功能特性　061

2.7.3　OSU演進趨勢　062

2.8　IP承載技術　064

2.8.1　高速以太網技術　064

2.8.2　MPLS技術的演進　067

2.8.3　確定性網絡技術　069

2.8.4　IPv6+　071

2.9　光接入網技術　074

2.9.1　光接入系統　074

2.9.2　EPON/10G EPON/GPON/XG-PON/XGS-PON　075

2.9.3　50G PON　076

2.9.4　WDM-PON　080

2.9.5　家庭網絡技術　081

2.9.6　光接入網SDN/NFV　083

2.9.7　光接入網的智能化　084

第3章　智慧光網絡的網絡層技術　085

3.1　智慧光網絡的協議　086

3.1.1　GMPLS　086

3.1.2　PCE　091

3.1.3　路由協議　101

3.1.4　QUIC協議　106

3.2　智慧光網絡的管控技術　107

3.2.1　管控技術概述　107

3.2.2　網絡南向驅動　109

3.2.3　融合網絡管控　111

3.2.4　跨域編排協同　117

3.2.5　數智融合分析　119

3.2.6　北向能力開放　125

3.2.7　管控架構雲化　128

第4章　智慧光網絡的計算技術　135

4.1　智慧光網絡計算技術需求概述　136

4.1.1　光網絡智慧自治的需求　136

4.1.2　光網絡前瞻預防的需求　137

4.1.3　光網絡敏捷隨需的需求　137

4.2　智慧光網絡算力與算法技術　138

4.2.1　智慧光網絡算力與算法架構　138

4.2.2　智慧光網絡的算力技術　140

4.2.3　智慧光網絡的算法技術　148

4.3　人工智能技術　169

4.3.1　人工智能技術的背景　169

4.3.2　人工智能的關鍵技術　170

4.3.3　人工智能的應用場景　176

4.4　數字孿生技術　178

4.4.1　數字孿生技術的背景　179

4.4.2　數字孿生的關鍵技術　180

4.4.3　數字孿生技術的應用場景　183

第5章　雲網協同技術　185

5.1　智慧光網絡與雲網協同　186

5.1.1　什麽是雲網協同　186

5.1.2　智慧光網絡與雲網協同的關系　186

5.1.3　趨勢和挑戰　187

5.1.4　頂層架構　189

5.1.5　運營商的雲網協同架構簡介　190

5.2　面向雲網協同的組網能力　194

5.2.1　網隨雲動　194

5.2.2　雲化使能　196

5.2.3　雲邊端協同網絡　199

5.3　雲網協同的關鍵技術　200

5.3.1　網絡可編程　201

5.3.2　網絡遙測技術　214

5.3.3　網絡切片　219

5.3.4　網絡雲化技術　224

第6章　智慧光網絡的應用實踐　233

6.1　概述　234

6.1.1　商業模式升級　234

6.1.2　技術場景升級　234

6.1.3　應用場景升級　235

6.2　跨省ROADM/OXC全光局域網　235

6.2.1　從傳統建網思路向跨省ROADM/OXC區域網絡建設思路轉變　235

6.2.2　ROADM/OXC區域組網的優勢　236

6.2.3　ROADM/OXC區域組網的實踐及思考　238

6.3　5G承載　240

6.3.1　5G承載的需求與架構　240

6.3.2　5G前傳　244

6.3.3　5G中傳和回傳　245

6.4　政企專網　249

6.4.1　差異化服務能力是政企專線業務成功的關鍵所在　250

6.4.2　專線業務承載技術及組網方案　251

6.4.3　運營商政企專線組網思路和案例　252

6.5　數據中心光網絡　256

6.5.1　數據中心網絡光互聯　256

6.5.2　開放式光傳輸系統在數據中心的應用　258

6.5.3　運營商光網絡在開放解耦方面與數據中心的差異　259

6.6　工業光網絡　261

6.6.1　工業光網絡的概念和總體架構　261

6.6.2　工業OTN　262

6.6.3　工業PON　263

6.6.4　基於無源光局域網的全光園區的構建　265

6.7　全光家庭網絡　267

6.7.1　光纖到戶（FTTH）　267

6.7.2　光纖到房間（FTTR）　269

6.8　海洋光通信網絡　270

6.8.1　海洋光通信網絡的構成　270

6.8.2　海洋光通信技術發展的趨勢　271

第7章　智慧光網絡面向未來的演進　275

7.1　未來光網絡概述　276

7.1.1　未來網絡的概念　276

7.1.2　未來網絡在國內外的研究情況　276

7.1.3　未來光網絡的概念和特徵　282

7.2　未來智慧光網絡的應用場景和需求　284

7.2.1　6G 移動承載需求　284

7.2.2　XR場景需求　286

7.2.3　全息通信需求　287

7.2.4　觸覺因特網需求　288

7.2.5　工業因特網需求　289

7.2.6　智能物聯網和車聯網需求　292

7.2.7　海洋信息網絡需求　294

7.2.8　天地一體化需求　296

7.2.9　全光一體化底座需求　297

7.3　未來智慧光網絡的架構演進　300

7.3.1　國內外典型網絡架構研究　301

7.3.2　全光網絡架構的演進　303

7.3.3　全光網絡的技術趨勢和挑戰　305

7.3.4　空天地海一體化網絡架構的演進　308

7.3.5　空分復用光通信技術　310

7.3.6　空間光通信技術　311

參考文獻　315

後記　319

不忘初心，砥礪前行　319