光通信的五个发展趋势盘点.docx

光通信的 五个开展趋势盘点
目录前言1
1. 开展趋势一：全光网的演进4
1.1. 单波容量的提升4
1.2. 光通信频谱带宽延展5
1.3. 3.全光交换5开展趋势二：解耦&白盒化6
2. 开展趋势三：网络扁平化7开展趋势四：城域网的角色转变8
3. 开展趋势五：AI智能运维8结语9
1 .前言
目前，我们整个社会正处于第二次数字革命（数智革命）的起飞阶段。
在消费互联网取得巨大成功的基础上，我们开辟了行业互联网这个新蓝海, 并据此提出了数字经济和数字化转型战略。
于是，无数的行业数字化场景（例如智慧工厂、智慧物流、智慧文旅等）涌现 出来，加速了海量数据的产生。

根据预测，人类的数据产量，正在以每年50%的速度迅猛增长。
围绕这些体量庞大的数据，我们急需更强悍的算力和通信力，进行应对。这 就是ICT技术开展的源动力。
我们具体该如何应对呢？
无线看5G,有线看光纤。
今天这篇文章，小枣君专门讲讲有线，详细分析一下有线通信里最重要的光 通信技术，以及围绕光通信技术构建的光传输网络，看看在数智革命的巨大挑战 下，光通信究竟是如何应对的。
光通信的未来之路

提到光通信，我们还是要默默感恩高银博士 1966年的创世论文。
正是他的坚持和不放弃，才给我们带来了光纤这么一个几乎完美的通信介质。 它具备大带宽、高性能、低本钱的特点，为后来人类社会信息化起步，奠定了基 础。
我们无法想象，如果没有光纤，我们仅靠金属介质，建立如今覆盖全球的庞 大通信网络，到底要消耗掉多少珍贵的资源，会对环境造成怎样的损害。
更不用说，这些本钱转嫁到我们普通用户身上，我们将面临怎样高不可攀的 通信资费。

光纤
如今，光纤是我们整个数字社会的底座基石。它就像血管，不断输送着数以EB、ZB的数据，连接世界，创造价值。
光通信技术的未来开展趋势，紧密围绕着性能和本钱，归纳起来，就是三点：
2 .开展趋势一：全光网的演进
全光网，是我们非常熟悉的名词。
光通信的首要任务，就是传输数据。前面小枣君也提到了，人类社会每天都 在面临数据增长。为了防止拥塞，光通信必须紧跟需求开展，持续扩增自己的带 宽和容量。
目前，光通信扩增自身传输能力的方法非常明确，就是两条：一，继续提升 单波容量，相当于把路修宽。二，升级所有的路由交换节点，实现高速公路的点 对点直达（防止换乘）。
2.1. 单波容量的提升
经过数十年的苦心经营，国内运营商当前骨干网已经到达了单波lOOGbps 的水平。
下一步的开展目标，是单波400Gbps。而制约这一目标的主要障碍，是本钱, 尤其是光模块这样的核心器件的本钱。
除了 400G之外，处于研发和试验阶段的，是800G和1.2T。
想要实现单波速率提升，主要有两个方法：采用更高阶的调制方式、提升波 特率
高阶调制虽然可以成倍提速，但抗噪声能力差。也就是，和无线空口一样, 外部环境恶化，或者传输距离远，就不能用高阶调制，只能降阶。
高波特率的话，比高阶调制更有用。它既可以提升速率，也不会影响传输距 离。但是，高波特率对光电器件要求很高。说白了，属于工艺问题。
2.2. 光通信频谱带宽延展
除了提升单波容量之外，想要增加单根光纤的传输速率，就只能让这根光纤 传输更多的波。想要更多的波，就只能进一步扩展光通信的频谱带宽。
单波容量X波数;光纤容量
光通信其实和无线通信一样的，也是依赖频谱资源。
我们在一根光纤中传输不同频段的光，在考虑保护间隔的前提下，可用的频 谱带宽越大，能传的光的波数越多，容量也就越大。
一般情况下，波道采用C波段，频谱资源是4THz。扩展为CE波段后，频 谱资源增加20%,为4.8THZ。如果采用C++波段，是6THz。如果采用C+L波 段，是UTHz,相比C波段提升了 175%。（延伸阅读：链接）
如果按照单波400G的速率，C++波段（80个波），那么，骨干传输容量可以 提升到400G X 80个波=32Tbps。
为了进一步提升速率，专家们也没有放弃在光纤上做文章。
新型光纤传输技术，比方MCF、FMF和PCF等，现在正在成为行业热点。 光纤头部企业，正在加紧进行技术研发。
2.3. 全光交换
除了提升速率带宽之外，另一个能力提升的手段,就是交换节点的升级扩容, 这也是全光网2.0的精髓所在。
光通信的开展目标，是替换所有的电通路。换句话说，所有的数据传输，全部应该由光通路完成。
光纤不仅要铺到家庭，还要铺到每个房间，每个PC,每台电视，每个冰箱。 所有固网接入，全部替换为光，消灭网口。
此外，在设备的内部，也要挨弃光电转化，直接光路到元件、到芯片。芯片 与芯片之间，芯片内部之间，也全部光路。这是光通信的终极开展目标。
对于普通人来说，这个目标是无法想象的，不是吗？
用户侧，目前我们开展到了 FTTR（光纤入户）阶段。在骨干侧，随着ROADM 和OXC的普及，我们国内已经实现了全光波长交换。
未来，全光波长交换的开展思路就是一一向上和向下。一方面，满足小颗粒 度的交换和调度（面向行业需求、切片）。另一方面，满足大颗粒的交换和调度（面 向骨干网容量扩增）。
想要实现ROADM调度能力的升级，离不开对WSS技术工艺的研究。这也 是目前光通信产业链最值得关注的研究方向之一。
3 .开展趋势二：解耦&白盒化
除了通信能力的不断精进之外，光通信开展的第二个关注点，就是本钱压缩。
毕竟，企业需要生存，生存离不开利润。想要利润，除了增加收入之外，就 只能勒紧裤腰带，减少开支。
作为行业最大的甲方，运营商控制本钱最有效的手段，就是扶持产业链。说 白了，一项技术越成熟，越开放，做的厂商越多，就越有可能压低价格，最终实 现“白菜价”。
而比拟悲催的是，在光通信领域，国内三家运营商互不相让，选择了不同的 技术体系，让产业链左右为难。
目前，技术标准的争夺日趋激烈，产业链还在观望，举棋不定。
在国企稳增量、杜绝恶意竞争、防止国有资产流失的大背景下，小枣君个人 认为，光通信技术路线的妥协归一，是大势所趋。
省下来的钱，都是国家的钱。搞那么多的技术路线，互相内耗，确实没有必 要。
在运营商“开源、解耦”的摇旗呐喊下，光通信设备走向灰盒化、白盒化, 是必然的。
所有的设备开放解耦，让厂商沦为“低端”制造工厂。这样的话，更多的乙 方可以加入，进一步降低设备购买本钱，实现运营商自身利益的最大化。接入网 那边的Open RAN,其实也是一样的思路。
4 .开展趋势三：网络扁平化
CAPEX（建设本钱）看产业链，OPEX（维护本钱）呢，只能看企业内功。
运营商的维护本钱一直很高，其中最主要的组成局部，是人员工资、设备维 护、能耗支出（电费）。
如何降低网络的整体能耗,如何减少网络的运维复杂度,进而降低人力投入, 是运营商需要考虑的头等问题。站在光通信的角度，就是考虑单位比特公里传输 能耗和单位比特交换能耗的进一步挖潜。
光本来就是节能的技术。传输网中，光域的占比越高，整体的能耗就越低。 尤其是WDM向ROADM全光交换演进之后，能耗还能进一步降低。
光通信技术本身的降能耗潜力有限。于是，运营商想到了另一个方法，就是 网络至简。
也就是说，尽可能让整个传输网变得简单，减少设备数量，提升设备能力, 以此来削减运维本钱。
网络至简的最重要举措一一网络扁平化。
以中国电信为例。当前的中国电信传输网络，从宏观上分为四层，从上到下， 分别是国干（一干）、省干（二干）、城域、接入。
电信的想法,是直接把它们干成两层一一国干和省干融合,城域和接入融合, 变成“骨干+城域”的两层架构。
这样一来，设备数量肯定是减少了，不仅节约了硬件本钱，还减少了空间占 用和电费开支，以及人力投入。
扁平化后的传输网，将从树型架构变成MESH网状架构。这是一次革命性 的创新，也是一次艰巨的挑战。对于网络来说,这相当于是一次脱胎换骨的手术。
5 .开展趋势四：城域网的角色转变
提到了城域网，我觉得有必要专门说一下它。
全光网2.0的开展路线，是先骨干全光，再城域全光。
城域全光的一个特点，就是OTN这种昂贵的设备下沉，从仅用于骨干，变 成了城域也有。城域WDM,也将在本钱进一步下降后，下沉到城域边缘。
城域全光网，包含了城域核心、汇聚、接入三层。高性能设备的下沉，意味 着城域网的定位和服务对象，将会发生明显的变化。
一直以来，运营商们都希望凭借城域接入技术（PON,无源光网络）在C端的 成功，将经验复制到B端，翻开新的市场。
换句话说，运营商们认为家庭宽带市场已经趋于饱和（现在在推千兆，未来 推50G-PON,虽然需求不大），目前希望大力推动针对政企用户的宽带接入市场， 满足全业务传输需求。
升级之后，运营商的城域全光网，将实现对移动（基站）、家庭宽带、政企用 户、云业务（数据中心）的全面融合承载，也就是“一网通吃”。
政企行业用户的光接入需求中，值得关注的是工业互联网场景。这类场景对 传输带宽、确定性时延、平安性、可靠性要求最高，场景复杂，挑战很大。
基于OSU的M-OTN技术体系，就是基于政企用户场景的需求，被提出来 的。它可以支持小带宽颗粒多业务承载，满足行业应用的小颗粒低本钱传输。
城域全光网和云网融合关系密切。它不仅和数据中心有交集，更是运营商切 入政企客户云业务的抓手。例如，运营商可以通过提供光宽带接入，搭配云专线 业务，甚至兜售自己的云服务。
6 .开展趋势五：AI智能运维
除了架构变化之外，再想要极简网络，就只能引入先进运维技术的支持。
SDN、SDON这些就不用说了，运营商要求各厂家转发与控制解耦，将所有 设备的管理和业务调度能力集中，实现统一管控。厂商肯定不愿意这么做,然后， 双方就处于僵持状态。
实现集中管理后，运营商通过引入AI人工智能技术，还有大数据技术，可 以实现对整个传输网络的智能运营。这就像是一个全国级的交通调度中心，而且, 这个中心还是基于人工智能算法的，潜力极大。
小枣君相信，围绕“AISDN”，实现网络流量预测、性能劣化预测、故障 根因分析和光纤态势感知，都将变得可行。通信工程师的饭碗，有可能被AI砸 得稀碎。
借助AL网络本身将具备极强的网络自愈能力。出现问题时，AI可以进行 快速响应和链路调度，减少业务的中断时长，甚至让客户根本感知不到故障曾经 发生过。
除了降本钱之外，引入智能运维还有一个好处，就是绿色节能。
通信网络的绿色节能，不再是一句公益口号。它牵扯到运营商重要的政治任 务一一那就是服务于国家的“双碳”战略。从某种意义上来说，它的重要性，甚 至高于省钱。
7 .结语
好啦，以上就是小枣君对光通信未来开展方向的一些思考。
光通信是一个庞大的体系，限于篇幅，还有一些技术动向我没有介绍，例如 DCL WSON、ZR等。将来有机会，我再通过专题，进行详细说明。
我还是那句老话，光传输网络是整个数字社会的基座，重要性极高，比5G 高得多。光通信技术，是目前少数值得深入研究的通信领域。
希望广大有志青年能够加入到光通信的研究之中，参与建设更强大更智能的 全光3.0甚至4.0,为数字智能革命夯实基础。