“九州”算力光网目标架构白皮书

中国移动 ChinaMobile “九州”算力光网自标 网架构白皮书 中国移动通信集团有限公司 2023年6月 关注我们【5G基地】 5G、物联网、大数据 AI等技术资料 学习交流免费分享 前言 任数学经济成为当前客国推动经济复苏的关键举措和股占经济发的制高点的背票下，算力作为数学经济的关键生产要素，已成为新的全球竞争比拼点，并开启了算力网络新道，关国于2020年11月发布引领未 来先进计算生态系统战略计划3，计划构建要盖政产学研的国家级算力体系，欧盟于2021年3月发布2030 数字指南针计划》，计划部署1万个边缴计算节点，让所有欧盟家庭实现千兆连接，我国于2022年2月全面启动“东数西算”工程，层动8个全国一体化算力网络国家枢纽节点建设，构建国家级算力网络体系，党的二十大报告提出“开发展新领域新募道，不断塑造发展新动能新优势”，为我国新一轮科技革命和产业变革指明了 战略方向. 算力网络的藻勃发展带来的新业务、断应用、新技术、新模式如面后春笋股规模涌现，对层网络的架构、容量、 速率、时延、能效、智能、安全性等提出了一系列的新要求。以网络为桥渠，使算力成为继水、电之后的新型社会基础性服务，为数字化转型业务温供更加经济、高效、泛在的算力供给方案。 本白皮书结合算力光网的业旁和技术发费，在“高效票间智联、泛在灵洁入算“的建设理态措引下，提出“九州 算力光网的“六光六”日标愿景，勾画出只有划时代特征的“九州”算力光网日标网架构，并田绕算力集群打造且备400G联算、光电协同、汇接融通、智能管控、绿色节能、稳定可靠为关链技术特征的算间互联网络，以及方兆入算、入算锚点、业鼻知、差异承裁为关键技术特征的灵活入算网络，持终突破算力光网核心技术、端 到端设造网络能力，本目皮书合在通过构建“九州”票力光网目标网架构，推动产业链共同劳力，加速推进“九州” 算力光网所涉及的新技术和产业成熟、洪手共筑面向算力应用的高品质算力光网的坚实底座，全力建设技术领先 光网络，为网络强国、“东数西算”国家战略贡献力量。 目录 01“九州”算力光网目标网驱动力01 1.1政策驱动01 1.2战路驱动02 1.3业务驱动80 02“九州”算力光网目标网规划05 2.1算力网络总体规划S0 2.2"九州”算力光网目标愿景06 2.3“九州”算力光网网络架构07 2.3.1算间智联08 2.3.2灵活入算09 03“九州”算力光网关键技术10 3.1全光骨干同技术10 3.2全光城域网技术12 3.2.1fgOTN12 3.2.2里环OTN13 3.2.3SPN14 3.3全光接入网技术15 3.3.1宽带接入网15 3.3.2半有源Open-WDM17 3.4智能化光网管控18 3.4.1OTN网络管控19 3.4.2SPN网络管控20 3.4.3PON网络管控23 3.5绿色节能24 04未来展望与侣议25 05缩略语26 01“九州喜力光网日振网将动力 01“九州”！算力光网自标网驱区动力 1.1政策驱动 党的十八大以来，党中央高度重视发展数字经济，将其上升为国家战路。习近平总书记始终高度重视数字中国建设，多次发表重要讲语、做出重要指示，强调要率住数字关键核心技术自主创新这个“牛鼻子”，发挥我国社会主义制度优势、新型举回体制优势、超大规模市场优势，提高数字技术基础研发能力，打好关键核心技术攻坚战， 尽快实现高水平自立自强，把发展数字经济自主权牢车掌理在自己手中；同时，要加快新型基础设施理设，加强战略布局，加快建设高速泛在、天地一体、云网合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息 基础设施，打通经济社会发展的信息“大动脉”。 (2021年政将工作报售）谨调加人用系量 （信息源格行业发限限（2021-2025年）3） （他息安全技术关键信息基格设施安全保护要 是国家用调安全保护的量中之重 2021.03.05 2021.03.24 2021,11 2022.01 2023.01 【“双干儿”双指的网发国行动计划 (20212023年）网广，微深 （“十四五”建字经济发展提划） 大建设导网路五路设务 党中央国务院高度重视干兆光网的发展。2021年3月5日，（政将工作报告》中提出：加大5G和于兆光 可建设力度，丰富应用场量， 2021年3月工信部出台“双干兆”网络协同发展行动计划多提出：固移协同，优势互补。发挥干兆光网在 空内和点杂环境下传输带宽大、抗干扰性强、微秒级连按的优势，发挥5G网络灵活性亮、移动增强、大连按的优势， 适度超前部害“双干兆”网络，同时工信部发起了百城干兆通设工程以点带面融合创新，充分促进干兆网络赋能经济社会亮质量发展，将干兆光网和5G协同发展作为数字中国速设发展的重点工作。以干兆光网为代表的光传送网建设发展实现全球领先：光传送网作为衡量国家信息基础设距水平的关键，既是跨区域算力、互联网等数据 流的主动脉，也是干行百业、干家万户接入网络的毛细血管：光传送网发展水平直接关乎国家信良基础设施长运发展速度和质量，亮为服务大众数字生活，慰能传统产业数字生产以及实现数字政府高效治理的需要基石，光传送网将持续发展井进一步向万兆光网迈进。 2022年1月，国务院印发《“十四五”数字经济发展规划》（以下筒称《规划》)，《规划》中提出加快建设信 息网络基础设施：有序推进基础设施智能升级：加快实施“东数西算”工程，准进云网协同发展，提升效据中心 跨网络、跨地或数据交互能力，建没面向特定场震的边缘缴计算能力，强化算力统等和哲能调度。2023年5月1日， 01“九州警力光网日标网照动力 我国百部关链信总基础设能安全保护国家标准信总安全技术关建信息基础设施安全保护要求》正式实施，明确指出“关键信息基础设施是国家网络安全保护的重中之重”。光传送网既是业务网络的一部分，同时也是其它业务网络的承裁网，是关键信息基础设施中的关键基础底座，承担着海量数据的传缩、交换、调度，在保障网络安全、数据安全尤为蓝要。 11.2战略驱动 发展数字经济是顾应新一轮科技革命和产业变革的战路选择，新基建、新要素、新动能为各行各业转型发展带来难得机道，中国移动以国家政策+行业需求为率引，积极构建“连接+算力+能力”的新型信息服务体系 学合理布司数据中心，发挥既有的通信网络优势，全面推进算力网络技术、产业、生态、商业模式成，推动网 络从连接算力到感知、承载、调配算力，实现算力泛在、算网共生。构建算网大脑，实现算网资源、能力的智能编排、 统一管理。合要需、整合算力，提供从“费源式“问“任务式”转变的一体化服务，通过费力网络，进一步推动信息服务能力升级、供给升级，推进算力网络在国家治理、社会民生、传统产业升级改造、国内国际市域拓展等史多领域落地应用，使算力成为像水、电一样，可“一点接入、即取即用”的社会级服务。 进入算力时代，为更好地支算力网络发展，中国移动结合国家政策和公司战略，面向算力资源布局，以“算 网融合统一”为发展目标，统等规划网络基础设施建设，提出“高效算间智联、泛在灵活入算”的光传送网建没理念， 为此中国移动全面引领光传送技术升级，助力核心产业领先：在算间智联部分：率先打造基于QXC的光电联动新型全光网，为算力网络业务提供扁平化组网和一跳直达连接，骨干传送网开展400GOTN技术攻关，明确QPSK作为骨干长距技术方案，验证基于G.652D光纤+EDFA放大方式实现1500km传输，并推进C6T+L6T产业发展，积极部署现网测试；在灵活入算部分：主导推动细获拉光传送网（fgOTN，原标准名称 为G.OSU》研究范畸、架构和关键技术的重新定义，提出的恢结构和唤长优化、简化的映射和复用机制等技术路线和核心机制获得共识，成为了后续技术围际标准化的基础；构建SPN2.0网络技术架构，打造细拉度切片业辨感知、灵活连接、泛在接入、智能运维、绿色节能的综合业务传送平台；在光接入领域持续推进50GPON和FTTR技术创新、标准和产业发展，全面提升光接入网的带宽、时延以及千兆覆盖能力，同步准进PON的光层OAM向FTTR延伸、构建PON+FTTR表中管控型网络，推进PON+FTTR智能协同、实现具备网络切 片能力的端到端智能化干兆光接入网：在5G前传领域提出开放式波分复用（Open-WDM）技术体系及核心技术，创新半有源架构、物理层MWDM、调顶OAM和管控SDN等多项技术，引领国际、国内标准，有力支撑5G前传规模部署商用，随着算网应用的加速，中国移动将持续深化光传送网创新引领和建设理念，引领光传送网全面升级减进， 01“九州喜力光网日标网招动力 11.3业务驱动 算力网绍聚需数字化转专型，面同生活、行业和社会新兴业务效量赋能十行自业。光传送网作为需要的新型信息器继设，构成了经济社会发展的信愿大动脉，在财能数学经济发展，助力十行白业数学化转型中具有量受支 享作用：同时，工信部也在光传送网的龙实十兆光网愿能行业盈用方面后动“追光计划行动“，将持续深化“平挑光网+行业融合应用”作为当前的重要日标。从产业演进的角度看，光传送网需要应对如下挑战 超高清沉浸式体验，需要更大带宽更低时延的网络：随看技术的发展演进，元手雷应用的兴起，极大地促进 产VR/AR/XR、光场显示等票清频产业的发展。根据第三方咨润报告，2030年将有超10亿用户通过XR体 金“导临其票”的全新象拟世界，并实现和物理世界的交互。以运程办公为代表的多方视频通话、晟拟会议等将 或为常，继沉浸式体验的量拟世界，实现目然的交互体验，需要1Gbps~1UGbps大带恶、20ms~5ms的 时延，同时为保障家庭、企业多用户并发体验，需要带宽10倍提升，对现有光传送网能力提出了新的挑战 制造、能源、交通等行业数学化转型加选，需要网路进一步提升实时性和可靠性：光传送网开始进人工业额域，隐看产业数学化、智能化开级加连，机器视宽等超高清视数回传、虚拟化PC控制等用规发展 需US级时链、nS数抖动0和99.9999%业务可用性联授（损目中围三慧通信研究院2023年2月发布工业 制造企业干兆光网业务体验分级白皮书多）。而当前的串行总线时延大，时延、抖动速站案加，难以满定要求，需要新型现场总线满足工业控制的苛要求。能源、交通生产网对网络的安全可靠、低时延有很高要求，随者高清 现题回传等大带宽业务需求的发展，需要提供每个站点GE带宽、1mS低时延、99.99%以上高可靠的速管道联接 承就并使能〇1的目动化、曾能化升级，加速行业生产网络的数字化型。 算力生态持续发展，需要网络构谨灵活获取的接入能力：避者算力网络时代的到案，数据的产生和处理越来越多地依赖于分布式的计算资源。分布式的泛在的算力资源，依赖广蛋盖的泛在网络，提供高效、可靠、安全和 要炸性增长，随者视联网、社父媒体、电子商务等领避的快速友展，母大都有海量的数据产生：开进行存赔、传输和处理，而传统的中心化的数据中心已经难以承载这样的压力，需要利用分布式的算力资源来实现数据的价值。二是计算能力的不断提升。随者芯片技术、饮件技术和网络技术的进步，算力不断提升，催生如人工智能、虚拟现实 增强现实等应用场景，广泛的算力需求，依赖于算力泛在的网络来提供支持。三是计算成本的不断降低。融着算 力资源的供给增如，计算成本不断降低，使得一些以前不划算或者无法承担的计算任务变得可行，如云游戏、云予公、云数背等，这些应用场费对算力的需求非常灵洁，需要依于算力泛在的网络米症供技需灵洁付费的服务 01“九州”喜力光网日标网移动力 表1东数其四大类业务场量 业务场景场景特点典型业务 用算力直迁，将公有云业务。时延不款照的生产业务摄订要配练，我一定可靠性要求 OA办公系统、Web编、开发测过类业务 在西部注设A训陈平台：智能激据司与大数恶分析平台， 东数西“训” 周期性/法黑进行离统大效范分折与仿高验证，TB/PB织 样本数源需要算网的同使能单业务百G级商对承载线路收务资数感行业数经需变安全传验能力 BI分析、天文研究、善因测序、药物达 东双西“存”期性存诺在些部云独，要求大带宽警网结，存算动使