专题导读：全光网
本期导读嘉宾
张成良
专题导读：全光网
近十年来骨干光网络实际容量年均增长40%，但光网络容量增速已大大落后于互联网流量增速。近几年光网络也在快速发展，已经从1.0时代（全光纤网）向2.0时代（全光自动调度）演进。全光网2.0是一切网络业务承载的基础，也是光网络贯彻落实党中央、国务院关于碳达峰、碳中和的重大战略决策演进的必然趋势。当前，已出现传输容量发展瓶颈，所以光网络需要在传输容量、距离、集成度、成本、能耗和敏捷性上有新的全面突破。
我国在全光网领域具备良好的研究与实践基础，运营着全球最大的几张骨干网络，新型大容量、超长距传输技术与系统研究、快速动态恢复的智能全光组网技术试验验证、基于数字孪生的系统仿真与故障预测等方面均取得了一系列国际领先成果，同时在各运营商中开展了大量先行先试的试点探索。同时也要看到，全光网技术的发展成熟度各异，传输容量不断逼近香农极限所面临的技术瓶颈，技术演进方向和标准等方面的工作也有待进一步深入开展，上述问题都需要全光网领域的产、学、研、用各界进一步凝聚共识，合力探索推动解决。
《信息通信技术与政策》2021年第12期设置“全光网”专题，收录11篇文章，涉及全光网关键使能技术领域和应用实践探索，包括技术发展演进与标准化，现网应用实践回顾，光频谱扩展技术及其引发波长交换开关、光背板、光纤放大器等相关器件面临的技术挑战，以及数字孪生和智能管控等不同方面，对全光网技术的重要发展方向和最新进展成果进行全方位、多角度探讨分析。
本专题作者来自工作科研和运营一线，体现了他们在全光网领域的研究成果和科研经验，希望能为关注全光网产业与技术研究的读者提供有益参考。在此，对各位作者对本次专题的大力支持和辛勤付出表示衷心的感谢！
随着5G、数据中心等新型基础设施建设的有序推进和产业数字化进程的整体加速，作为信息通信网络的基础承载底座，光纤通信网络的发展及其优势特性受到高度关注，相关关键技术也在持续按需演进。中国信息通信研究院研究团队的文章《全光网络技术、标准、应用现状及展望》，重点分析了基于波长通路交叉的全光网络关键技术进展、标准化现状和现网部署应用情况，并对全光网络未来发展进行了展望。
华为技术有限公司研究团队的文章《全光网络技术发展与演进》，基于网络业务发展趋势和全光网发展现状，分析了全光网的架构和关键特征，提出了未来全光网的发展方向，包括自动化、智能化、高可靠和城域延伸趋势；同时，研究和分析了支撑全光网演进的基础关键技术，包括光层调度技术、光层数字化技术和电层调度技术，其中光电协同运作可以充分满足低时延、大带宽和安全可靠的网络需求。
长期以来，电信基础设施一直是运营商提供服务的基础，中国联通提出了CUBE-NET 3.0网络创新体系，明确了构建面向数字经济新需求、增强网络内生能力、实现“联接+计算+智能”融合服务的新一代数字基础设施。中国联合网络通信有限公司研究院研究团队的文章《云时代全光底座架构及关键技术》，针对云时代的业务特点和运营商的网络特点提出和探讨全光底座架构和关键技术，将为云时代光网络的发展提供重要参考。
全光网未来的发展趋势对于其中的核心元器件波长选择开关（WSS）提出了新的要求。Finisar公司马亦然博士的文章《支持全光网的波长交换开关发展趋势》，提出未来WSS在以LCoS技术为核心的基础上发展的几个方向，并且详细阐述其中面临的问题和解决办法，最后介绍了相对应的新型WSS。
中国移动通信研究院基础网络技术研究所研究团队的文章《基于OXC的光电联动全光网组网方案研究与实践》，介绍了基于OXC的光电联动全光网技术架构，并结合现网实际情况分析了组网需求、应用部署原则，提出通过集中式管控系统与光层OAM、电层开销协同，实现了光电联动的技术方案，以及业务快速开通、故障快速定位，提高了网络运维效率和资源利用率。
面向新基建，中国电信提出“云网融合”转型战略，率先提出和践行“全光网”理念。中国电信股份有限公司研究院研究团队的文章《骨干全光网技术发展趋势探讨》，基于需求分析，对中国电信骨干全光网当前采用的技术以及未来发展趋势进行深入分析，包括高速大容量全光传输、扩展波段、新型光纤、全光交换等技术。对相关技术研究和产业发展工作提供参考，共同推动全光网技术的发展。
中兴通讯股份有限公司研究团队的文章《大容量光传输技术进展与400G C+L系统研究》，分析了长距光传输系统容量提升的三大途径，围绕单波超400G、波段扩展及空分复用三大技术热点介绍其研究进展及标准化动态，对比空分复用和波段扩展的应用前景；之后，针对波段扩展系统开展单波400G C+L实时传输试验研究，验证了功率均衡对功率平坦度和传输代价的改善效果。研究表明，相比于空分复用，短期内C+L波段扩展应用更具实用价值；对于400G C+L传输系统，功率均衡可改善系统的OSNR瓶颈，并控制L波段的非线性代价。
拓展光纤的可用光学带宽是应对不断增加的光传输系统容量需求的有效手段。武汉光迅科技股份有限公司研究团队的文章《光传输系统中宽带光纤放大技术的频谱拓展方案》，分析在常规CBand基础上拓展宽谱光放大器频谱的几种方案，包括性能、成本、形态以及目前的技术可行性，并对未来技术的演进方向进行探讨。
光网络的智能管控离不开对网络的准确感知，数字孪生技术通过在网络系统中应用大量感知单元，结合网络先验模型，对网络运行状态和性能进行实时精确的“映射”，从而在数字世界得到真实网络的精确“映像”，使得对真实网络进行准确分析、自动控制和性能优化成为可能。数据采集是光网络数字孪生系统的重要一环，一旦出现问题，将严重制约系统性能。北京信息科学与技术国家研究中心、清华大学电子工程系研究团队的文章《数字孪生技术在光网络中的应用与问题》，针对以上问题进行初步分析与建模，并对当前以及潜在的解决方案进行讨论与研究。
上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室研究团队的文章《光纤通信数字孪生系统架构及关键技术研究》，通过对光纤通信数字孪生系统的相关研究进展进行阐述，给出光纤通信数字孪生系统的架构，重点分析了构建光纤通信数字孪生系统的3个关键技术：灰盒孪生建模、光纤物理层多维融合感知技术、光纤系统在线学习算法和机制。
中国信息通信研究院王郁和崔潇的文章《光传送网管控融合研究与智能化演进思考》，围绕光传送网管控融合和智能化发展趋势，介绍了光传送网管控融合的研究现状，以及研究过程中主要解决的问题和考虑；然后从管控关系角度回顾了光网络智能化发展演进的进程，总结了当前光网络管控技术标准化工作方向。
以上文章刊于《信息通信技术与政策》2021年 第12期
主办：中国信息通信研究院
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