全光网技术演进及行业发展

随着光纤与光传输技术的发展，通信技术经历了飞速发展的过程。伴随着万物互联时代的到来，为了适应爆炸式增长的通信业务需求，全光网（all optical network，AON）的概念应运而生。

全光网是指从源节点到终端用户节点之间的数据传输与交换的整个过程均在光域内进行，即端到端的完全的光路，中间没有电信号的介入，其主要载体是光纤。

全光网具有架构简单、演进灵活、运维高效以及绿色节能的优势，弥补了传统光纤通信中存在的带宽限制、严重串话、时钟偏移、高功耗等不足，拥有更强的可管理性、透明性、灵活性，具有广阔的应用前景。

关键技术

全光网的典型特征是端到端实现光域信息的传输和交换，涉及全光传输、波分复用和全光交换以及相应的管理控制等环节，关键技术主要包括光交换（如光交叉连接/光分插复用技术）、光波长转换以及波长管控技术等。

1.光交换技术

光交换/光路由即通过软件的灵活配置完成指定波长的交叉和上下路，保持光层的透明性而不影响其他波长通道的传输。

基于低插损、高可靠的光背板交叉连接技术以及高维度的WSS技术的ROADM/OXC（可重构光分叉复用器/光交叉连接）成为光交换技术新的发展方向，并逐步走向成熟。

新一代的ROADM/OXC基于光背板技术，解决了传统ROADM连纤复杂的问题，能够简化光层连接，实现光层多维度互联，以满足光网络向大容量、低时延、低功耗的方向发展的诉求。

2.波长转换技术

全光网在交叉节点引入ROADM/OXC和波长转换器，通过波长转换器解决波长一致性的限制条件，可以大大提高波长利用率。尤其是对大容量、多节点的网状网，波长转换器的加入能大大降低网络的阻塞率。常见的波长转换技术主要有光/电/光波长转换技术和全光波长转换技术。

3.波长管控技术

传统光网络是一种点到点的静态网络，随着ROADM技术以及ASON（自动交换光网络）网络的发展，光网络的动态化成为可能。

WSON（智能波长交换光网络）通过将控制平面引入光网络中实现波长路由的动态调度，通过自动完成波长路由计算和波长分配，实现波长资源的分布式管控。

总之，超强技术特性注定全光网在各行各业的数字化转型中能够发挥出重要作用。全光网基于光纤介质传输，具有天然硬隔离的属性，是当前安全性最高的信息传输技术，不仅可以提供可保障的带宽和速率，同时配合ASON技术能够支持最高达99.999%的安全等级；基于端到端的全光网络，可以实现网络传输时延的最小化，传输时延达到微秒级；基于光网自动化管控系统支持分钟级的业务开通，用户可对专线业务进行在线自管理。

发展趋势

在全光网的发展上，中国一直走在世界前列，持续引领了全光网的产业发展方向。全光网的发展走过了三个阶段，分别是传输链路的光纤化、接入网的光纤化、传输节点引入光交换。

与此相应，全光网产业发展也出现了两个产业代际，分别是以全光纤网为特征的全光网1.0时代和以全光自动调度为特征的全光网2.0时代。

全光网1.0的核心内容是传输和接入都实现光纤化，交换在电域实现。全光网2.0是指在全光网1.0的基础上，当传输和接入都实现了光纤化，交换层也引入ROADM和OXC，构成严格意义上的全光网。

全光网2.0依托ROADM设备、100G/超100G相干传输技术、WSON控制平面和一跳直达全光架构，实现波长级全光调度、分钟级业务发放、秒级恢复和毫秒级时延。

当前，伴随国内三大运营商相继开启ROADM/OXC、200G/400G、光网自动化管控系统的商用部署，中国已经全面迈入全光网2.0时代，由此也为各类行业创新应用的孵化创造了更多的可能性。

在2021年6月举办的2021中国光网络研讨会上，工信部通信科技委常务副主任韦乐平从运营商角度对全光网的发展做出趋势预测。

其中，一是网络的全光化，全网的光化正从1.0阶段迈向2.0的真正全光化新阶段；二是全光网传输链路的高容量化；三是全光网交换节点的高容量化；四是全光网恢复时间的持续优化，将恢复时间控制在秒级是可望且可行的目标；五是全光网的云化，传统封闭刚性的网络本身正从硬件为主的架构向软件化、虚拟化、云化、智能化、服务化的深度转型方向发展，全光网也不例外；六是全光网的智能化。

2021年11月，中国电信发布《中国电信全光网2.0技术白皮书》，分析了支撑全光网持续发展的重点技术创新方向。白皮书认为全光网2.0目标技术架构应该具备如下六大基本特征：

1.安全可靠的大容量全光传输（全光传输）：高速率、大容量、高安全、高可靠的全光传输始终是全光网的基础性技术，持续降低单位比特公里传输成本是全光传输技术发展的重要使命。

2.绿色低碳的低时延全光交换（全光交换）：全光交换是引领全光网发展到2.0时代的标志性技术。全光网技术在单位比特公里传输能耗和单位比特交换能耗方面相对于无线传输和电域交换技术有着数量级的优势，尤其是全光接入网元数量大，节能效果十分明显。

3.泛在超宽的全场景全光接入（全光接入）：全光接入是促进全光网普及的重要抓手，在全光网2.0时代全光接入发展目标是将面向家庭（2H）场景的成功扩展到面向企业（2B）场景并拓展固移融合新应用。

4.灵活高效的确定性业务承载（全光承载）：基于光纤的恒参信道和巨大频谱优势，确定性业务承载和大带宽基础设施是全光网的两大基础功能定位。OTN（分组增强型光传送网）和ROADM天然具备不同颗粒等级的光切片能力，是全光网2.0提供子波长和波长级业务的技术基础。

5.自动智能的数字化智慧运营（全光智治）：自动化、智能化和提高运营效率是全光网2.0的内在禀赋。

6.云网融合的开放性全光网络（全光云网）：云网融合是全光网2.0发展的重要外部驱动力。网随云动，全光网络的架构要跟随云网融合的目标而变化，架构向两层扁平化架构演进。

助推教育新基建

其实，2020年，光纤网络基础设施已跻身于“新基建”之列。2021年3月，“加大5G网络和千兆光网建设力度，丰富应用场景”首次写入政府工作报告，工信部也印发了《“双千兆”网络协同发展行动计划（2021～2023年）》，统筹推进以5G和千兆光网为代表的“双千兆”网络建设快速落地。

当前，“新基建”已经按下了快进键。在教育领域也同样如此。2021年，教育部等六部门发布《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》，基础网络成为教育新基建发力的重点。文件明确提出：“升级校园网络。推动校园局域网升级，保障校内资源与应用的高速访问。”

一直以来，全光网被认为是运营商技术，对教育行业而言还是比较陌生的名词，校园全光网建设的推进远远落后于运营商。而如今，面对国家“光进铜退”的战略指导和校园网用户对带宽需求不断增加的双重要求，在全国范围内，无论是基础教育领域还是高等教育领域，全光网越来越多地成为下一代校园网的主流方案，为学校的科研、教学、办公、生活等提供强有力的IT基础设施支持。

特别是，在新冠疫情期间，政务、金融、医疗、教育等重点行业的数字化有效支撑了疫情防控。重点行业的应用上云，不仅对云端服务有较高要求，对上云专线也有着极高的诉求。而全光网新型基础设施在支撑各领域、各产业数字化转型中成为必不可少的“助推器”。

在后疫情时代，随着智慧校园建设的不断深入，如何建设一张高带宽、易扩展、好运维的校园网，从而更好地满足未来各种校园新型业务的需求，成为教育领域的“刚需”。以全光网、5G等为代表的新一代网络基础设施建设，也将在校园网络应用中发挥更大的优势。

本文根据网络相关资料整理，整理：项阳

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