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每一次连接，让通信触达；每一次传递，引喜悦发生。岁末回首，通信产业2024留下了哪些足迹？“你”的2024又是如何度过？哪些变革触动了你的心弦？岁末年初之际，通信世界全媒体推出以“‘我’的2024”为主题的2024年度盘点。本期为您带来“我”的2024——论产业，通过对全年产业发展分析，回顾这一年万兆光网产业发展的精彩篇章。
我国宽带网络已进入“千兆普及，万兆启航”的发展阶段，推动经济社会向数字化、绿色化、智能化全面升级。目前，万兆光网技术发展逐渐成熟，商业应用试点逐步落地，未来将提供泛在万兆超宽连接，支撑实现智能普惠。本文聚焦50G-PON、FTTR、Wi-Fi 7、400Gbit/s和800Gbit/s光传输、网络智能化等万兆光网的关键技术，梳理各地政策牵引及落地情况，分析潜在的典型商业应用场景，从而为后续宽带网络持续演进提供一定参考。
我国光网络由千兆向万兆演进
固定宽带技术先后经历了xDSL铜接入和FTTx光接入等发展阶段，目前千兆光网在国内取得了显著发展成果，成为5G、数据中心、物联网等新型基础设施的“承载底座”，是支撑社会经济发展的基石，在拉动有效投资、促进信息消费、赋能千行百业等方面发挥了重要作用。据社科院统计，在“十四五”期间，我国千兆光网每年创造的经济价值高达2.5万亿元，推动数字经济年均增长4.57%。
当前，经济社会数字化、绿色化、智能化发展趋势日益明显，千兆光网正在向万兆光网演进，推动智算能力触达每个用户。从技术角度看，以50G-PON和FTTR为核心的解决方案，提供泛在万兆超宽连接，并实现智能切片及分流。以400Gbit/s、800Gbit/s高速互联技术构建骨干层立体联算网络，满足“东数西算”高速互联。100G OTN（光传送网）下沉至重点场所，构建城市1ms时延圈，实现城域网“一跳入算”。
ITU-T（国际电信联盟电信标准化部门）持续发布多项关键国际标准，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)系列标准在2023年正式通过。ITU-T系统规划OTN标准，OTN向小颗粒与长距大容量两极演进，面向超400Gbit/s长距传输的小颗粒OTN（fgOTN）已被ITU-T采纳，奠定了下一代OTN的标准架构。总体而言，万兆光网的核心技术标准已经趋于成熟完善。
万兆光网关键技术
万兆光网向下连接千行百业、千家万户，向上连接边缘云和核心云，为不同业务、不同用户提供敏捷多接入、大带宽、低时延和低抖动的连接通道，具体包括以下关键技术。
50G-PON超宽接入
50G-PON构建万兆光网接入能力基础，需要考虑与现存GPON、XG/XGS终端实现兼容，确保多代平台的平滑演进升级。另外，50G-PON创新性引入跨层协同DBA（动态带宽分配）调度、单帧多突发、队列调度等机制，全面保障低时延性能。在50G-PON标准中，OLT（光线路终端）每帧可以给每个ONU（光网络单元）分配的最大突发数是16个，在此情况下，单个ONU最小时延可以达到7.8125μs（125μs/16），能够满足绝大部分低时延应用场景的需求。但为了保证上行突发发送及接收的正常，还需要引入一定的突发开销。因此，上行突发数量需根据实际情况兼顾时延与上行吞吐性能。
“FTTR+Wi-Fi 7”超宽连接
基于集中管控的FTTR家庭组网架构支撑光接入能力向用户侧延伸，同时FTTR主从网关全面支持Wi-Fi 7，实现智慧家庭应用的高效承载。FTTR主网关通过50G-PON端口上联，主从FTTR网关之间通过10Gbit/s光信号互联。主从网关可以配置多个逻辑WAN口进行业务上的隔离，通过采取不同的带宽控制策略，实现差异化带宽服务效果。同时，Wi-Fi 7引入OFDMA（正交频分多址）接入技术，频宽分成多个RU（资源单元），每个RU包含多个子载波，可对应一个用户或一种业务，从而实现并行传输，减少排队等待、相互竞争等问题，有效提升传输效率。
400Gbit/s和800Gbit/s超高速传输
400GE、FlexE、400G/800G fgOTN等大带宽、高灵活传输技术，使能高品质城域网，并基于可切片能力为万兆业务提供差异化的确定性SLA保障。随着算力、存力设施的大规模部署，城域高质量网络支撑用户便捷入算尤为重要。当前城域网需要打造城市内1ms的“一跳入算”能力，以及核心网1ms的算间高速互联能力。具体技术方面，边缘云池之间构建400Gbit/s和800Gbit/s的超高速算间Mesh互联平面，实现算力资源的灵活调度，从而提升算力资源使用率。通过OTN下沉减少网络层次，实现网络扁平化，从而降低丢包概率和减少时延抖动。
网络智能化
人工智能赋能网络智能化升级，提升万兆光网智能化水平。人工智能在网络规划建设、管理维护、客户服务等环节融合发展，通过大小模型协同与智能体创新应用，推动万兆光网向高等级自智演进。在网络管理层面引入AI与大数据分析等能力实现单域自智，通过支持Telemetry（一种远程自动收集数据的技术）数据采集，提供网络级AI推理。在网元层面，部分万兆光网接入设备（OLT、ONU等）通过嵌入AI能力，实时有效采集各种网络性能与测量数据，同时完成网元级的模型推理，实现网元自智。
万兆光网产业取得多方面进展
50G-PON技术持续取得突破，逐步开启试点部署应用。在提升50G-PON功率预算方面，系统N1（29dB）和C+（32dB）等级功率预算已完成实验室验证。在三代共存方面，GPON系列已经支持G/XG(S)/50GPON三代共存，EPON系列三代共存方案仍在研究中，目前支持两代共存。小型化50G-PON光模块、对称50G-PON等器件和设备攻关也取得积极进展。50G-PON总体架构、物理层、传输汇聚层行业标准完成发布，模块器件、垂直行业应用等行业标准研制持续推进。基础电信企业积极开展50G-PON试点应用部署，中国电信、中国移动、中国联通在多省市相继开展50G-PON现网试点工作。
FTTR与Wi-Fi 7协同能力不断增强，标准制定工作稳步推进。Wi-Fi联盟宣布正式推出Wi-Fi CERTIFIED 7认证计划，目前多家Wi-Fi芯片企业已经推出支持Wi-Fi 7标准的芯片，相关设备企业已经推出Wi-Fi 7家庭接入终端产品。FTTR与Wi-Fi 7协同的集中控制架构、相关控制接口协议标准已逐步完善，通过“光+Wi-Fi”的中心化架构进行协同控制，能够协同分配网内各无线接入点的空口资源，解决室内Wi-Fi空口干扰、冲突、数据传输质量低等问题。
超高速传输单通道速率持续提升，400Gbit/s长距传输具备规模商用条件。400G OTN正快速推进，通过频谱扩展技术实现容量倍增，通过新材料创新实现130GBaud高速调制，相关器件与设备已经成熟。8×100Gbit/s、800Gbit/s 80km及以内相干光模块国内外标准基本完成，4×200Gbit/s、城域800Gbit/s相干光模块产品研发及标准化工作同步开展。目前，基础电信企业对长距400G技术进行了多次实验室验证和现网试点，在现网实现了6028km的400G QPSK无中继传输，标志着400Gbit/s长距解决方案走向成熟。超400Gbit/s技术难度、芯片器件要求进一步提升，业界正面向新场景、新系统、新介质等多维度对传输系统开展研究。
网络智能化标准工作全面开展，技术应用加速落地。中国通信标准化协会（CCSA）正从架构、专业领域、关键技术等方面推动网络智能化的标准制定工作，同时跨层、跨专业协作制定团体标准，牵引垂直行业场景的网络智能化能力提升。典型的网络智能化应用已逐步落地，尤其是在网络运维和优化方面已取得显著效果。中国电信打造网络大模型“启明”，支持运维人员快速进行知识检索、方案获取、故障处置和能力编排调用；中国移动与华为合作实践网络大模型应用，实现了故障诊断自动化率的大幅提升；中国联通开展自智网络体系化实践，落地了多项网络智能运维应用，并率先在CCSA开展“云网专线、云光专线”的服务体验测评，加速网络智能化应用的价值转化。
多地积极推动万兆光网试点应用
2024年是我国万兆光网试点部署元年，北京、天津、上海、深圳、江苏、贵州等地相继印发地方政策文件（见表1），先行先试开展万兆光网技术应用试点工作。在政府部门的大力引导下，基础电信企业、设备制造企业、芯片研发企业、科研院所等万兆光网产业链上下游积极行动，以50G-PON、FTTR、Wi-Fi 7、400G/800G OTN等技术方向为重点，加快推进万兆光网实地应用成熟，为未来万兆光网规模商用奠定基础。
从各地产业政策来看，未来两年，我国万兆光网试点建设重点聚焦在以下三个方面。
第一，万兆家庭示范建设。面向高价值住宅小区和社区，开展基于50G-PON、Wi-Fi 7、FTTR的万兆网络建设及技术部署，满足高价值用户用网需求和数字家庭生活需要，形成“万兆小区”典型案例模式。
第二，第二，万兆园区示范建设。面向产业园区、商务楼宇等，部署50G-PON、FTTR/FTTR-B、Wi-Fi 7网络，覆盖园区内生产区域、办公楼宇、员工宿舍，形成“万兆楼宇”“万兆园区”典型案例模式，助力培育新质生产力。
第三，第三，算力时延圈建设。建设城市级“一跳入算”数据中心全光直联网络，部署400Gbit/s、800Gbit/s、OXC等技术，打造城市内1ms时延圈、城市间3ms时延圈等，满足算力高效调度的需求。
当前，各地万兆光网试点应用齐头并进，我国万兆光网试点工作深入开展。其中，上海和北京率先在国内乃至全球实现万兆宽带套餐商用，这对我国万兆光网商用发展具有重要意义。
上海“光耀申城”。2024年8月9日，上海电信发布“美好家万兆融合套餐”，推出极速智家硬盘、3D直播、极速云游戏、3D光感知等众多万兆创新应用服务。上海基于万兆光网打造0.2ms时延圈全光城域网，为政企用户提供超高可靠专线服务。上海聚焦典型工业企业，开展办公大楼万兆全面升级，车间、办公大楼接入总带宽达到10Gbit/s，可靠性和稳定性得到极大提升。
北京“光网之都，万兆之城”。2024年9月18日，北京联通发布“万兆全光臻宽带套餐”，提供AI看家摄像头、数字人、云电脑等万兆业务。北京积极构建万兆光网基础设施体系，打造京内1ms、环京2ms、京津冀3ms时延圈，在乡村振兴“百千工程”、算力互联等领域开展系列万兆光网试点应用。
万兆时代的潜在应用场景
万兆光网以其超大带宽、超低时延、超高可靠、灵活智能等先进技术能力，满足家庭和行业场景下的前沿应用需求。面向家庭侧，云存储与云交互类型应用将是万兆光网率先支撑落地的业务。
当前，网络性能成为限制极速云存储访问性能的主要瓶颈，万兆光网能够支撑云存储实现最佳性能，满足内外网同速访问的要求，让用户在使用云存储时也能获得与本地存储一样的读写体验。在万兆时代，云交互业务的交互时延进一步降低，如传统云游戏由“零卡顿”提升到画面“零延迟”。XR云游戏需要达到类本地化体验，即运动响应时延小于20ms。总体而言，万兆时代的云游戏业务对网络的确定性低时延、超低丢包率等性能提出更高要求。
面向行业侧，万兆光网将进一步推动企业和园区业务数字化、智能化升级。基于对称模式的50G-PON能够满足当前行业中日益增长的上行大带宽业务传输需求。例如，工业中的3D光学自动化质检与红外高光谱检测是最为典型的行业应用。通过“带宽换时延”，工业相机采用原始数据回传，减少视频编解码时延，但带来超高上行带宽需求，高清回溯辅助检测的上行带宽需求超过8Gbit/s。
总结与展望
在当前以数字化、网络化、智能化为核心的科技革命和产业变革中，千兆光网逐步向万兆光网演进。相关技术标准、产业趋于成熟，支撑万兆光网试点应用部署。未来，万兆光网将持续创新，实现大带宽、差异化体验保证和智能化用户感知，满足多场景部署要求，激发更丰富的应用场景，有利于进一步增强经济增长动能、改善社会民生，支撑制造强国、网络强国和数字中国建设。
*本文刊载于《通信世界》总第958期 2024年12月25日 第24期
作者：中国信息通信研究院技术与标准研究所
姚家乐 赵崇岩 朱鹏飞 胡志杰 李少晖
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