解析光网络发展现状及未来趋势

2020年是不平凡的一年，新冠肺炎疫情给社会带来了很大改变，在抗疫过程中各种信息通信手段起到了很大作用。信息网络作为网络基础设施，也在2020年经受住了巨大的考验，为广大人民的生产生活提供了必要的网络支撑，居家办公、线上教学、线上办公等新的场景都有赖于信息网络提供的有效支撑，我们从信息网络中的光网络来看其现状和发展趋势。

光网络支撑了信息社会的发展

我国光网络产业取得巨大的成果与国家多年来的长期战略部署是分不开的，“宽带中国”战略从2013年公布以来，设置了2013年、2015年和2020年应达到的量化目标，截至2020年第三季度，“宽带中国”战略目标均提前完成，我国宽带网络发展水平不断提升。固定接入网络基本实现“全光化”，FTTH覆盖城乡绝大部分家庭，所有城市均建成“光网城市”，光纤宽带接入端口占比92.5%，在全球领先，为持续发展奠定网络基础。FTTH接入用户渗透率超过93%，位居全球前列，其中百兆以上用户渗透率达到88.2%，根据宽带发展联盟监测数据，截至2020年第三季度，我国宽带用户接入速率平均已超过187Mbit/s，发展水平处于全球前列。

固定接入网的水平提高保障了千家万户能够享受到的宽带水平和能力，而传送网作为物理层的承载网络是连接一系列信息基础设施的高速公路，是支撑整个信息网络高速运转的重要基础底座。传送网要为上层的一系列业务网络和应用提供基础承载的通道，面对信息网络与5G承载、云网融合和数据中心等新型基础设施建设相关的三重需求，传送网也在组网架构、技术迭代和标准研究等方面开展了一系列研究，面向5G承载提供了有效的回传和前传方案，围绕云网融合的入云和云间专线提供高品质的解决方案，针对数据中心互联推出低成本绿色的解决方案，有效地为信息网络的发展提供了良好的支撑。

光网络向高速灵活开放协同发展

2021年是“十四五”的开局之年，信息网络的发展也在与时俱进，作为其中基础底座的光网络依然会围绕高速率、大容量、灵活高效、开放绿色的方向进一步发展，在技术发展和应用部署等多个方面发展演进。

1.高速依然是光网络发展的主旋律

目前100Gbit/s是干线和城域网等的主流传输速率，200Gbit/s部署也已经开展了初步的规模部署，基于单通路400Gbit/s的WDM系统相关的标准在ITU-T、IEEE、OIF和国内的CCSA都已经基本完成，预期将会逐步在区域干线、城域、数据中心互联等场景规模商用，与100Gbit/s、200Gbit/s速率系统共同解决长距传输的问题。面向超400Gbit/s的更高传输速率的发展也存在600Gbit/s、800Gbit/s和1.2Tbit/s等多个可选的速率。从目前的发展来看，业界对于800Gbit/s的发展呈现出特别的兴趣，华为、中兴通讯、Ciena、Infinera等国内外传输设备商和运营商合作不断推出800G现网试验，竞相验证800G技术可行性，IEEE、OIF、以太网联盟、CCSA等组织已启动或准备启动800Gbit/s标准化研究，预计以800Gbit/s为典型的超400Gbit/s速率将是未来几年产业界关注的焦点。无论是短距互联还是长距传输场景，业界均将关注和推动800Gbit/s速率量级的关键技术可行性验证、标准规范制定等工作。

光网络扩充传输容量的方式不仅包括单通路速率的提升，还可以采用WDM的方式扩展通路数和扩展波段。从扩展波段的角度来看，未来面向120波100Gbit/s或者80波200Gbit/s的C波段扩展（约6THz带宽）和更多波长通路的C+L波段扩展（约9.6THz带宽）将逐渐在器件功能特性逐步完善、标准制定完善的支撑下步入商用，O波段大容量传输未来有可能获得突破，而基于S波段的扩展将会持续研究，短期内不会商用，另外也有可能基于技术创新尝试扩展更宽的传输波段。

从空分复用的未来应用及发展来看，由于单通路速率提升、传输波段扩展等方式可在一定时期内满足流量传输的需求，SDM技术距离商用化尚有明显距离，预计未来5年左右，空分复用SDM仍以试验研究为重点目标进行开展相关工作，继续探索多空间维度复用的传输能力极限突破并逐步完善关键单元器件的功能性能。

2.开放解耦是多种业务的应用需求

光网络的开放解耦包括硬件的通用化以及控制平面和数据平面的解耦等，结合应用需求，传送设备开放解耦模式将持续探索。数据中心互联应用规模的逐步增加，会进一步推动光层设备和管控模式的开放解耦应用，而面向专线、5G等典型应用时需要进一步推动基于南向接口管控模式的开放解耦应用，DCI和传送网接入层未来规模引入开放解耦组网趋势明显。

3.高效协同是网络融合发展的趋势

随着5G、云网融合等的规模部署和发展，5G的一个非常典型的功能就是能够提供网络切片，为支撑垂直行业的业务提供良好的业务支撑。承载网络可以通过专用或共享的硬隔离通道资源、软隔离隧道资源，及其内部的QoS优先级调度机制来提供SLA指标保障，包括带宽、时延和抖动、丢包和可靠性指标，但为了提供端到端的网络切片，多专业的协同就非常必要。这需要无线、承载和核心网等多专业联合进行网络切片的跨域对接标识方案和端到端网络切片业务的SLA保障方案等的研究和协同开展工作。面向云网融合等应用需求，通过云网之间的跨专业协同管控来为用户提供便捷友好的服务。

4.灵活低成本是网络技术的发展方向

OTN技术已经在网络中广泛采用，面向灵活高效的业务需求有可能又会展现出新的生命力或者是出现更新的技术演进。云化应用下的小颗粒带宽灵活传送需求，OTN等技术将增加OSU等新的特性，以满足小颗粒业务的承载，相关标准化工作已经在国际和国内持续展开，进一步推动OTN技术的加速演进。ROADM近年来已经在国内多家运营商骨干网络中部署，其超大容量、低时延和低能耗等特点受到业界的广泛关注，更高维度ROADM加速应用未来可期。

速率、集成度、功耗和成本等关键需求推动光传送技术持续革新，光子或光电混合集成需求明显，模块的封装以可插拔形式为主，具备小尺寸、低功耗优势，相关规范由CFP、SFF、NGSFP、QSFP-DD、OSFP等多源协议组织（MSA）讨论制定；部分高性能领域仍采用不可插拔形式。随着数据中心内部流量快速增长，交换机容量、端口密度及速率、功耗等均面临挑战，集成化的板上光学（OBO）和共封装光学（CPO）成为光模块封装的重要发展方向。预计在800Gbit/s及以下速率，传统可插拔形式仍将是光模块封装的优先选项，在800Gbit/s及以上速率的短距模块，OBO/CPO等片上集成或光电混合集成趋势明显。

5.千兆网络为用户提供高速宽带服务

千兆网络是接入网络演进趋势，是新一代信息通信网络的重要一环和“新基建”的重要组成部分，也是各类新型基础设施的重要基础支撑。下一步，国家将推动千兆网络加快发展。目前XGPON技术已经成熟，为千兆网络的建设奠定了技术方面的基础。接入网云化也是未来的发展趋势，基于广义SDN概念构建新一代接入网架构，OLT功能模块分解重构奠定接入网云化基础，通过内置计算存储支持网络和业务虚拟化，这些都能更好地满足高效解耦、新业务发展和网络转型，而未来千兆接入网络逐步从家庭宽带接入向智慧园区、智慧城市、工业互联网等领域扩展。
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