算力时代全光网目标架构和关键技术梳理

全光网连接不同层级数据中心，提升算力资源使用效率。

一、算力时代全光网目标架构

算力时代的全光网发展目标是实现网络无所不达、算力无所不在、 智能无所不及的发展方向，支撑算力成为与水电一样，可“一点接入、 即取即用”的社会级服务。面向算力时代的全光网目标架构由四部分组成：一是算力接入网络（DCA），入算带宽将演进到 万兆及以上，并方便千行百业快速灵活入算；二是算间互联网络 （DCI），带宽可达到单纤百 Tbps 容量的数据中心间全光连接；三是 数据中心内网络（DCN），通过引入全光交叉调度技术优化光电融合 组网性能和可靠性，提升数据中心的算力使用效率；四是算网统一编 排系统和全光网管控系统、算力管控平台，实现端到端算网融合业务 的资源高效调度和算力服务开通。

二、以网促算，全光 DCA 实现用户高品质入算

多种全光入算连接方案，满足不同客户的差异化入算诉求。光网 络可以提供 100Gbps 到园区和企业，10Gbps 到企业和家庭的多种用 户入算的网络连接方案，通过 PON 网络切片、OTN 硬管道和波长间 的隔离支撑用户入算数据安全，通过全光调度一跳入算保障高等级算 力应用的时延体验最低。面向家庭及企业园区等用户，可采用 PON+OTN 接入方案，为不同业务提供差异化的服务管道；面向中小 企业用户，可采用 OTN P2MP 方案，在实现硬管道隔离服务的同时， 提供业务快速开通并降低用户入算成本；面向大企业用户，提供 OTN P2P 方案，实现大带宽、高品质用户入算。全光网灵活的高品质入算 连接方案，让算力应用走入千家万户、赋能千行百业，推动算力应用 创新和数字经济产业生态蓬勃发展。

1．家庭园区万兆全光入算 50G-PON/FTTR/Wi-Fi 实现万兆光网无缝覆盖。为实现用户和业 务终端的光和无线融合接入无缝便捷覆盖，需应用新一代 50G-PON 和 FTTR+Wi-Fi 融合组网技术。50G-PON 可实现住宅、商业和移动小 基站回传网络的全光接入，FTTR+Wi-Fi 直接将光纤延伸至各个房间， 实现全屋千兆以上覆盖能力，同时具备灵活扩展、可视、可管、可维 的电信级网络优势，是构建家庭和企业高质量信息基础设施的关键。 新一代 FTTR 末端无线接入网络可进一步向 Wi-Fi 7 演进，支撑南北 向流量以及东西向流量转发，支持高达 30Gbps 的吞吐量，带宽相比 Wi-Fi 6 提升 2 倍。50G-PON 和 FTTR+Wi-Fi 融合组网技术提供泛在 万兆接入，并与 OTN 网络协同调度，实现个人、企业用户敏捷入算 和动态带宽调整，获得高品质的算力服务体验。

PON+OTN 为万兆智慧家庭提供高品质全光入云用算体验。云游 戏、云桌面和云 NAS 等算力应用延伸到家庭，需要提供高安全、高 隔离和低时延的业务体验。万兆智慧家庭用户入云用算是在现有家庭 网关为用户提供普通上网服务的基础上，为入算业务增加一条到边缘 云的二层以太网专线，通过 PON 网络切片和 OTN 硬管道连接到部署 在边缘云池的全光算力网关，提供高品质入云用算业务 体验。

双 WAN 口实现家庭业务分流：ONT 新增 L2 桥接 WAN 口，高 价值业务走桥接 WAN 口入云，上网流量走 PPPoE WAN 口。 全光算力网关提供多向业务分流：全光算力网关是边缘云池流量 的总入口，可以连接家庭、云端和外网，提供多向业务分流能力。不 同用户间相互隔离，保障用户和用户之间的隐私，提升网络安全性； 同时提供互联网的融合业务网关功能，为用户提供云主机等独享业务 的二层连接，实现云游戏等业务在不同家庭用户间的网络地址转换 （NAT）转发访问，以及云主机访问互联网的高速转发和服务能力。 OTN 提供确定性网络体验：从 OLT 到全光算力网关之间采用 OTN 硬管道实现业务隔离，光网络为用户到边缘算力资源构建端到 端带宽保障的二层网络，为用户提供确定性网络体验。

2．中小企业便捷一跳入算 PON+OTN 端到端硬切片支持中小企业一跳入云用算。影视动漫 类、游戏设计类和直播数字人等企业对接入 GPU 算力服务有较高要 求，不仅要求算力延伸到企业，还需要算网资源同开同停，支持管道灵活拆建和按需动态扩容。光网络为中小企业入算场景提供一跳到边 缘云的二层专线，通过 PON 网络切片和 OTN 硬管道一直延伸到在边 缘云池的全光算力网关，入算网关连接企业和边缘云。

端到端硬管道切片隔离：从用户 ONU 到全光算力锚点采用全光 切片，区分不同企业用户，从全光 OLT 到全光算力网关用 OTN 硬管 道隔离，或从用户 CPE 到全光算力网关实现端到端硬管道隔离，为 每个企业提供独立 OTN 管道。 管道动态拆建和带宽无损调整：感知用户上线，请求算网统一编 排系统进行算力资源分配和管道拆建，算力平台驱动设备建立/删除 OTN 管道和算力分配，达到算网同开同停。同时感知用户资源使用 状况请求进行带宽调整，算网统一编排系统驱动 OTN 管道动态无损 调整带宽，提升网络资源利用率。

3．大企业高品质专线入算 大企业端到端高品质入云用算。政务、金融、医疗等大企业作为高端行业用户，在开展办公系统云化、生产系统云化和核心系统云化 的进程中，对运营商提供的云网融合业务提出了更严格和差异化的服 务能力和指标要求，涉及订购、安全、可靠、感知、便捷等多个维度。 端到端入云用算包括云池预连接、光云管道预配置、端到端业务发放 几大部分。

云池预连接：采用跨节点双归保护技术，OTN 两个节点和云池网 关节点（DCGW）对接，业务流量可负载分担和主备保护双模式，实 现 50ms 业务保护。 云光管道预配置：当企业进行跨地市入云访问时，为了提升业务 发放效率，需要合理规划网络资源，在本地网络核心或汇聚节点与中 心云池之间的省干网络建立双路高速 OTN 管道，实现业务接入本地 网络即可快速打通入云通道。

端到端业务发放：采用端到端云光专线方式，实现企业订单到运 营商运营系统，再到管控系统端到端的业务自动化发放，缩短企业订 单履行时间，提升效率。

三、 以网强算，全光 DCI 实现数据中心高效互联

全光网连接不同层级数据中心，提升算力资源使用效率。随着超 大模型训练对智算网卡资源的大规模增加，导致单一数据中心算力集 群的电力供应成为瓶颈。同时，用算的突发性和不确定性让数据中心 算力负载不均衡，存在算力资源过剩空闲的情况。通过大带宽高可靠 的光网络，连接不同层级、不同规模和不同位置的数据中心，支撑构 建分布式智算中心集群，协同调度所有在网算力，应对更高算力诉求。 同时在网算力，无论智算、超算还是通算都进行协同池化，让算力资 源可以平衡调度，缓解单一数据中心算力发展的压力。通过光网络的 全域低时延覆盖，实现就近入算。

1．枢纽算力：实现大带宽动态立体调度 构建多维立体全光网络，解决网络带宽流量瓶颈。广域的智算中 心间互联不仅对接口速率和带宽容量要求高，而且对流量调度能力要 求更高，例如东数西算的枢纽节点，规划流量都超过了 100Tbps，这 对原本就存在流量不均衡的运营商骨干网络增加了额外压力。采用多 维波长选择开关（WSS）构建的 OXC 设备，在网络带宽瓶颈节点扩 容，实现多维立体网络升级，既解决了网络流量瓶颈，又避免了全网 扩容，节省了网络建设投资，如图 7 所示。OXC 的多方向全光调度 能力使得多个光传输平面组成一张统一的立体网络，实现业务全光一跳直达，保证了低时延和高可靠性的组网需求。骨干光网络部署单波 400Gps 高速光传输系统，支持单纤 100Tbps 大容量，采用灵活立体 组网，进行波长调度和流量疏导，解决网络带宽瓶颈问题。

数据搬运及资源池化共享，降低入算成本。东数西算战略工程的 深化实施需要算力网络技术和应用协同创新发展，近期大数据搬运正 是在国家算力枢纽间实现 TB 到数百 TB 级超大容量数据传输的协同 创新应用，致力于解决海量数据传输网络成本高、时间长等难题。传 统专线是按照租赁时长单位为月或年计费，存在专线租用费用高和带 宽不能按需动态调整等问题。大数据搬运业务需要支持分钟级的快速 带宽提供能力，采用按数量流量计费或以小时为时长单位的新商业模 式，通过近年来的试点应用验证，已逐步获得业界广泛认同。根据用 户共享带宽和分时使用的特征，在网络核心、枢纽节点进行带宽资源 池化，满足不同方向、不同时刻用户的海量传输带宽需求，同时通过 流量预测模型，定期修正网络的扩容门限，及时扩容调整网络资源， 最大化的提升带宽利用率，降低网络投资成本。

光电保护协同提升网络可靠性，保障智算数据传输。面向广域智算互联的超高速长距光传输系统对线路质量要求极高，400Gbps 光传 输系统的 50ms 线路中断会导致每个波长承载业务丢包约 20Gbit 数 据，智算场景的单次丢包会导致后续所有数据重传，因此需提供稳定 可靠的网络快速保护机制，支持无损传输和抗不少于 2 次断纤的保护 恢复能力。光电保护协同技术是在电层配置 1+1 保护技术，在光层配 置波长交换光网络（WSON）的动态恢复技术，如图 8 所示。同时对 光电性能进行统一规划，形成光层一跳直达的可达圈，可达圈内可保 障传输性能参数可用，便于快速形成光层恢复路由。光层 WSON 重 路由后，需要将新路由的链路代价、SRLG、时延等信息同步到电层， 通过电层的自动交换光网络（ASON）实现小于 50ms 的快速保护， 同时通过 WSON 恢复光纤中断，提供更多恢复资源，在成本不增加 的情况下，提供抗多次断纤恢复能力，满足算网业务 99.999%的可靠 性要求。

2．省级算力：扁平化光电联动高效组网 扁平化组网打造全省一朵云。打破行政区限制，推动网络扁平化，构建超高速的全光网络底座，打造全省一朵云，实现省内算力资源统 一调配，加强省内算网协同，同时高效连接国家算力枢纽中心。省干 全光网络应面向三级 DC 实现扁平化组网，实现省级中心 DC、州市 核心 DC、州市边缘算力 DC 之间任意路径可达，打造全省一张高速 全光网，核心节点之间需满足超 10Tbps 级大带宽、99.999%高可靠和 3-5ms 低时延。 光电联动实现端到端业务快速发放。当前基于静态业务为主的网 络业务发放，需提前完成光层系统调测、光波长（OCh）业务提前部 署，通过创建电交叉的方式，完成业务发放。面向智算中心间超大带 宽传输需求，需同时调度多个波长来满足带宽需求，并进行光电联动 调度、光层参数调测和多因子智能算路，快速开通业务以满足超大带 宽连接需求。

3．城市算力：打造算力接入 1ms 时延圈 全光交换网络助力构建城市算力接入 1ms 时延圈。城域内金融 专线等超低时延业务需求，分布式数据中心多 AZ 冗余保护、个人与 企业实时云服务业务，都需要城域光传送网络的核心到核心节点之间、 以及业务接入点到核心节点之间提供 1ms 超低时延连接。为满足城 市算力中心间不高于 1ms 互联和用户入算 1ms 一跳直达诉求，实现 算力无损全光传输，需构建灵活调度的城域全光底座，节点间连接采 用全光一跳直达，同时具备全光灵活调度能力，满足算力时代的业务 动态性、任务式需求。在接入层实现光层环网保护，核心层采用网状 网（MESH）组网实现多路径冗余保护，确保业务高可用性要求。

城域核心引入 OXC 实现多路由无损传输。应用 OXC 技术构建数据中心间全光大容量、无损网络，核心路由不少于 3 个方向，实现 多路由互通和无损传输，网络可靠性达到 99.9999%，部署 400Gbps 或 800Gbps 光传输系统，提供大带宽、高可靠的城域算间互联服务。 城域汇聚引入低成本 ROADM 实现全光业务一跳直达。当前 ROADM 主要部署在城域核心层，需要推进 ROADM 部署到城域汇 聚接入层，实现城域全光调度，波长级业务一跳直达，小颗粒 fgOTN/OSU 端到端 1ms 入算。由于城域站点每下沉一层，站点数量 增加 5~10 倍，因此需大幅降低 ROADM 的部署成本。汇聚节点采用 新型的 M×N WSS 池化共享技术，扩展 WSS 的线路端口，实现多个 接入环上联一个汇聚节点并共享一组 WSS，降低设备空间、功耗和 成本。接入节点部署二维 ROADM 技术，可灵活配置每个站点的波 长，实现多个环间波长共享，支持波道间隔灵活可配。