文/海峰看科技
自国家信息中心2020年12月发布《全光智慧城市白皮书》，并首次提出全光智慧城市的发展理念以来，大陆涌现了大量全光智慧城市发展标杆。
一方面，运营商积建设OTN光节点。如北京移动建成1000个OTN光节点，广东移动和广东联通建成超过2000个OTN光节点，云南移动在昆明部署450个OTN光节点。
另一方面，多个省份直辖市积极打造差异化发展样板。其中，上海市建设了0.2到1到2到3毫秒的城市时延圈，山东省建设了1到3到10毫秒的城市时延圈。
在刚刚过去的2021年，大陆先进省份在全光城市打造上进展如何？三大运营商在全光算力网络方面，有哪些探索和实践？在技术上遇到了哪些挑战和突破？对此，笔者在近日举办的“2022中国光通信高质量发展论坛”之“全光城市研讨会”上找到答案。
本次研讨会邀请了国家信息中心、地方管局、信通院、中国联通、中国移动、中国电信等相关专家，共谈全光城市的发展。笔者听完后，收获颇丰，为大家总结了如下干货。
政府标杆：深圳“双千兆”，山东千兆光网
深圳市和山东省两位嘉宾畅谈了打造全光智慧城市的先进经验。深圳因其精准的“双千兆”战略定位、政策措施和产业基础与发展优势，深圳“双千兆”网络建设已步入快车道。
深圳市工业和信息化局无线电管理处副处长黄正育指出，深圳全力打造全光网标杆城市，一方面，城市家庭千兆光纤网络覆盖率达到106.3%，500Mbps及以上用户占比达29.2%，千兆宽带用户数46.34万。另一方面，5G独立组网已率先全面覆盖，在全国率先实现农村5G网络全覆盖，超前完成广东省5G基站布局规划任务。
在创新应用方面，深圳在智慧制造、智慧港口、智慧能源、智慧医疗、智慧交通、智慧政府等领域，打造了一大批标杆性应用，实现从“1”到“N”的蝶变。
值得一提的是，肖亚庆部长调研时，充分肯定了深圳“5G网络领先、5G市场领先、5G应用领先”，高度肯定深圳大力推动制造业数字化转型、推动5G全面协同发展、深入推进5G赋能千行百业的做法。
据黄正育透露，预计到2025年，深圳将实现城市家庭千兆光网全覆盖、千兆光网用户达370万、FTTR用户占比达到8%、5G用户占比80%等具体指标，建成网络建设规模和服务水平全球领先的新型信息基础设施标杆城市。
山东省
山东省在各项通信主要网络建设指标上，同样取得了丰硕成果。山东省通信管理局副局长孟强总结了以下五点。第一，工业和信息化部发布全国29个首批“千兆城市”，济南、青岛、日照榜上有名；第二，济南、青岛国家级互联网骨干直联点同时获批，建成后山东将成为全国首个拥有两个国家级直联点的“双枢纽”省份；第三，全省千兆用户达241.4万户，增速居全国第二位；第四，10G PON及以上端口建成34.4万个，家庭千兆光纤网络覆盖率达到58.3%；第五，5G基站总数达到10.1万个，5G终端用户数达3220.6万户。
同时，孟强还强调，山东省还涌现了大量千兆光网的标杆应用。其一，建成全国第一个全光科技社区——青岛全光科技社区，基于FTTR技术，打造了全屋千兆无死角覆盖，同时满足家庭超高清视频、在线教育、云上办公、VR等应用的高质量体验。其二，济南超算中心智慧光网项目通过全光网与算力的协同，有力支持了全省的海洋气象、工业制造、科技研究等应用服务。
中国联通：瞄准三大重点，山东联通创六大实践
全光城市的打造离不开全光算力网络，运营商作为网络部署的排头兵，有哪些工作部署和探索实践呢？
中国联通积极筑牢面向算网融合服务的低时延、高带宽、高可靠、高安全的全光传送底座，推动全光算力网络发展，中国联通研究院副院长、首席科学家唐雄燕指出，中国联通重点关注以下三方面工作。
一是围绕算力中心和业务流量中心，建设低时延骨干光缆网。在现有“八纵八横”光缆网基础上，加快推进京沪、沪穗、京汉广、贵广等段落光缆建设，持续优化八大枢纽节点间低时延直达光缆，并聚焦京津冀、长三角、粤港澳、成渝、鲁豫陕等算力集群区域，实现光缆最优接入。
二是打造大带宽、低时延、高安全的骨干传输网。中国联通将实现24个联通自有数据中心ROADM网全覆盖，重点段落部署超100G系统和OXC，打造超大带宽全光传送底座，开展超长距开放光网络试验，实现云间一跳直达，并增强光层自主可控能力。
三是重点打造四大城市群低时延圈。确保京津冀、长三角、大湾区、成渝等区域内传输时延低于10ms，核心城市间争取2~3ms。
针对全光算网的服务目标以及实现方式，唐雄燕给出了如下解释。“全光算力网络”以实现算网一体服务为目标，提升光网络基础承载能力和业务提供能力，推动全光底座的智能开放和云光一体化服务，为泛在算力资源的高效连接调度，提供高品质、低时延的运力保障。
唐雄燕指出，以上目标具体通过三方面来实现。第一方面，提升全光底座基础承载能力，为算力调度提供强大的运力保障。以超高速率、超大容量、超长距离、超宽灵活、超强智能为目标，保障算力资源高效连接调度。
第二方面，实现高速泛在光接入，推动高品质光业务网发展。构建架构稳、覆盖全的综合业务区和全光锚点，提供多种技术体制的高速泛在光接入，实现灵活便捷全光入云。
第三方面，推进光网络开放解耦与智能化增强，向着自智光网络演进。以SDN化为抓手，推动光网络开放与解耦；并通过网络AI、数字孪生、意图驱动等技术创新，不断提升光网络自动化和智能化水平。
在联通集团大的方针战略指导下，山东联通为全面迈向全光算力网络，制定出了“三步走”策略，并打造“六大”创新与实践。
山东联通网络部副总经理李壮志介绍，2019年，山东联通创新推出了“SD-FAST”智慧光网，通过分组增强型OTN技术、自研云网协同器和智慧管控引擎NCE，为党政军、金融、医疗、制造等各行业，提供高品质的政企专线联接方案。
2020~2021年，山东联通率先开启从智慧光网到智慧光云的探索和建设，提出了智慧“光云十六城”的建设规划；并通过强大的全光网与信创云、政务云、医疗云、金融云等融合，分步提供光云一体化的服务能力。
2022年，山东联通开始迈向全光算力网络，夯实智慧光云城市底座，为企业和算力之间搭建数据高铁，探索F5G+X的新场景服务于千行百业。
从智慧光网到智慧光云再到全光算力网络之路上，李壮志分享了山东联通开展的“六大”创新与实践。其一，全光算力网络具有云+管+端融合的“纺锤型”架构，打造入网即入云/入算；其二，边端联接，提供多元化接入方式和差异化管道；其三，全光底座，打造济青ms级时延圈，构建可视化运力地图；其四，算网协同，打造自动化一体化服务，实现算网能效最大化；其五，全光网+超算中心，超强运力，充分释放极致算力；其六，创新构建黄河、海洋专网，加快企业转型升级，助力区域经济高质量发展。
中国移动：广东移动构建全球规模最大全光网络
如何建设新一代高效、低碳、智能的“绿色全光网”是广东移动一直以来思考的问题。广东移动计划建设部副总经理沈文凯表示，2016年广东移动与业界联合，提出了全光网络的三个创新领域，即全光底座、全光大脑和全光业务，率先完成了全光网的建设，支撑了个人、家庭、行业数字化的高品质需求。
广东移动2018年引入全光交叉OXC技术构建的全光底座，具备极简架构、超高容量以及经济节能的特点。
在极简架构方面：采用OXC全光交换，实现一跳直达，时延降低40%。OXC 32维的全光调度能力，实现了核心节点立体化、MESH组网。
在超高容量方面：单波道的速率从100G提升到200G，系统从传统的80波升级到120波，网络总容量提升3倍。
在经济节能方面：采用OXC技术节省了70%的机房空间，降低了40%的功耗，节省了30%的投资。
不仅如此，广东移动还开展了一系列全光网创新实践。截至2021年，广东移动构建了全球规模最大的全光网络，并实践了政企OTN精智专网、OTV超高清视频传送、千兆VR金管道和OVPN全光切片等全光业务应用。
支撑全光算力网络欣欣向荣发展的是一个个具体的技术，这些技术在服务于业务的同时，也要接受来自业务的检验，并催生技术不断迭代。围绕优化网络架构、提升网络带宽、实现灵活开放组网，中国移动提出新一代基于OXC的光电联动型全光网的构想。
中国移动研究院基础网络技术研究所副所长张德朝介绍，该构想从新型架构、超大容量、灵活接入三个维度攻关关键技术及挑战。
维度一，新型架构：基于OXC的光电联动型全光网。基于OXC的光电联动型全光网具有三大技术特征：组大网能力、光电联动和智能管控。其中，组大网能力需要长距离大容量400G/800G传输技术，以及具有灵活调度能力的集成式光交叉OXC技术；为实现光电联动，在光层制定OAM机制拉通光电管控，在电层多颗粒度调度和光层波长级调度协同；在智能管控方面，基于SOTN集中式管控系统，实现光电协同管理和资源配置。
维度二，超大容量：400G/800G超高速光互联前景可期。集成式光交叉（OXC）性能是限制光层交叉容量和灵活调度能力提升的核心因素。面向骨干网交叉容量提升，需进一步提升OXC容量和性能；面向智慧城市发展，城域低成本光底座的灵活调度能力有待提升。
维度三，灵活接入：解耦型CPE/OSU使能下一代OTN网络。随着OTN逐步下沉到城域网和接入网，面临接入和承载高品质专线、高清视频等1G以下小颗粒业务的需求。光业务单元OSU(Optical Service Unit)成为重要的技术手段，可以高效承载2M-1G小颗粒客户信号。OSU在继承OTN高质量业务承载优点的同时，可以提升小颗粒业务承载的带宽利用率和支持数量。
中国电信：以M-OTN/OSU技术，提供综合业务承载方案
OTN技术作为全光算力网络中的关键一环，其技术发展一直备受关注，也遇到不小挑战。据笔者了解，主要分为以下三方面。
其一，OTN网络下沉到城域网的边缘，需要OTN网络支持对GE以下小颗粒业务的高效承载和低成本接入；其二，在云网融合战略背景下，提出对OTN高品质入云的业务需求，包括高安全/小颗粒多分支，以及多云/大带宽/低时延/业务带宽弹性调整；其三，政企专线业务的快速开通，灵活调速，业务可视等能力成为客户选择运营商的新关注点。
针对业务发展需求和OTN现网存在问题，中国电信研究院高级专家霍晓莉表示，中国电信创新性地提出并主导M-OTN/OSU技术，基于OSU的M-OTN技术的目标是提供低成本、低时延、低功耗的以城域应用为主的综合业务承载方案。
据霍晓莉透露，目前中国电信已经完成业界首次跨厂商M-OTN/OSU现网试点，验证了M-OTN/OSU已具备商用能力，这意味着M-OTN/OSU技术的标准化、设备研发和互联互通取得阶段性重要进展，为下一阶段M-OTN/OSU技术的规模商用部署奠定了坚实基础。
产业代表：打造1ms时延圈，确定性全光联接构筑全光城市
省市代表和运营商嘉宾分享的全光智慧城市探索经验十分可贵，此外，来自于产业链上下游的嘉宾也带来了他们的精彩观点。
国家信息中心信息化和产业发展部主任单志广认为，作为智慧城市发展的新范式，全光智慧城市是以千兆光网为基础，融合5G、云计算、人工智能等信息技术，构筑立体感知、全域协同、精准判断和持续进化、开放的智慧城市系统。全光智慧城市的核心是以全光底座为基础，打造城市1毫秒时延圈，以确定性的全光联接推动智慧城市的应用创新。
此外，单志广表示，千兆光网的关键能力和价值在于三个“新”：一是实现低时延、低抖动、低丢包的确定性网络“新能力””，做到光纤管理可视化；二是实现高可靠、高安全、高可用的极简网络“新架构”，做到扩容维护成本低；三是实现灵活提供带宽、带宽无损调整的智能化管控“新运维”，做到节能降耗效果好。
中国信息通信研究院总工程师敖立表示，骨干网、城域网和光传送网（OTN）这三层承载网络，构成了全光城市的综合网络承载底座。目前，大陆多个省市也在积极推进打造全光城市示范样板，推进城市（群）间低时延网络建设，例如上海市建设0.2到1到2到3毫秒的城市时延圈、山东建设1到3到10毫秒的城市时延圈等。
敖立认为，以千兆光网为基础的全光城市，将能够全面实现智慧城市功能。从最终实现效果来看，千兆光网融合物联网、 云计算、人工智能等信息技术，全面支撑起立体感知、全域协同、精确判断和持续进化的智慧城市系统，能够满足智慧城市各类联接场景低时延的创新应用需求、可提供端到端超高带宽的运力保障、从“尽力而为”到“确定性体验”，实现5个“9”的高可用率、结合AI技术，实现光网络从人工操作到工具辅助执行，再到自助决策的全流程智慧运营。
华为作为光网络领域领先的设备商，在领域内贡献颇丰。在华为光传送领域副总裁冯国杰看来：算力光网将构筑算力经济蓬勃发展的信息大动脉，从云网迈向算网成为大势所趋。
首先，行业数字化带来计算资源专属化、多样性、分布式需求；其次，端-边-云结合，“多样算力”+ 确定性“网络”，让算网深度融合；再次，网络将提供品质运力保障(带宽、安全、稳定时延等)。
冯国杰表示，构筑全光城市，筑基算力网络将带来三大升级：一是覆盖升级，城区500米，县乡3公里，一点接入即取即用；二是架构升级，构建端到端全光网络，一跳入算，“1毫秒”运力体系；三是运营升级，B-O-N集成，算网一体，实现算网最优分配。
此外，冯国杰还分享了全国各省市建设OTN光节点的进展。其中，北京移动已经建成1000个OTN光节点，广东移动和广东联通均已分别建成超过2000个OTN光节点，云南移动在昆明已部署450个OTN光节点等。
告别过去的成绩，站在2022新的起点，希望行业可以将现有的全光网络实践成果与算力融合创新，为智慧城市打造一个高效率、体验可保障的全光底座，推动千行百业的数字化转型，早日达成“网络无所不达、算力无所不在、智能无所不及”的发展愿景。