智慧光网络 关键技术应用实践和未来演进

本书提出了智慧光网络的架构—三层三面四特征。本书共分为7章，包括智慧光网络、智慧光网络的连接层技术、智慧光网络的网络层技术、智慧光网络的计算技术、云网协同技术、智慧光网络的应用实践、智慧光网络面向未来的演进。
本书适合运营商技术人员和高层管理人员阅读，也可作为ICT领域的科研人员，以及高校ICT相关专业师生的参考书。

范志文
烽火通信科技股份有限公司副总裁，教授级高工。主管公司战略规划、系统设备及芯片开发等工作，并担任公司产品委员会主任委员。带领公司在光通信、数据通信等领域持续发展，其中光传输产品市场规模位居全球前五，产品竞争力和市场份额持续提升，整体推动光通信设备核心芯片和器件等关键领域实现自主化和国产化，极大提升了我国通信设备核心竞争力。

吴军
教授级高工。在信息通信领域的产品研发、技术管理、战略研究连续经历36年以上。承担多个国家、省部级科技研究项目，曾获国家科技进步二等奖/湖北省科技进步一等奖。编著《嵌入式Linux系统应用基础与开发范例》，发表科技论文论文40余篇，主编国家标准“MPEG-2信号在SDH网络中的传输技术规范”等。主编公司十五、十一五、十三五规划，参编湖北省/武汉市多个信息通信行业相关规划，从2016年开始致力于“数字化转型”理念的广泛传播。

马俊
高级工程师。主要研究领域为光通信，先后从事过光网络产品的产品研发、市场管理、解决方案与路标规划工作。在光网络及承载网络技术研究及网络规划领域拥有丰富经验。曾获中国通信学会科学技术奖一等奖。

朱冰
高级工程师。主要研究领域为数据通信、智能光通信、云网融合等，具有多年网络产品的研究和开发经验，主持和参与开发新产品10多项，获得国家发明专利20项。作为项目负责人主持国际科技支撑计划项目，参与多项863计划项目。入选武汉市黄鹤英才计划。

邱晨
烽火通信科技股份有限公司系统部总经理，具有多年通信系统设计和产品研发经验，主要研究领域为网络控制面、智能算法、网络规划与策略、网络数字孪生、光电器件及波分网络等。在公司内曾主持9项新产品开发及大规模商业应用，作为技术负责人主导过国内外20多个重大网络工程的规划、技术导入、产品落地工作，尤其对超大规模网络的网络规划和业务控制有深入研究。参与多项863计划项目，数次参与相关专业的国标编写工作。

系统性：本书研究了智慧光网络的技术、应用实践和未来演进。
创新性：本书吸收业界共识，提出了智慧光网络架构的“三层三面四特征”。
实用性：本书涵盖了光领域的新技术、应用实践，对电信运营商和网络运营商具有参考价值。
前瞻性：内容涉及6G承载、全息通信、触觉互联网、空天地海一体化网络等，以及未来智慧光网络，全光底座的架构和解决方案等。

第 1章　智慧光网络 001
1．1　智慧光网络产生的背景　002
1．2　光网络的发展历程　002
1．3　光网络面临的挑战　003
1．4　光网络演变趋势　004
1．5　智慧光网络的概念　007
1．5．1　智慧光网络是什么　007
1．5．2　智慧光网络的特性　010
1．5．3　智慧光网络的目标　013
1．6　小结　015
第　2章 智慧光网络的连接层技术　017
2．1　智慧光网络连接层的技术要求　018
2．2　光纤技术　020
2．2．1　光纤通信的发展历程和技术特性　020
2．2．2面向传输容量的光纤技术的发展　022
2．2．3面向传输性能的光纤技术的发展　024
2．3　光模块技术　026
2．3．1　光模块的分类和发展历程　026
2．3．2　直接检测光模块的调制技术的发展　028
2．3．3　相干光模块的光电器件技术的发展　030
2．3．4　相干光模块的DSP技术的发展　032
2．3．5　光模块的发展趋势　035
2．4　光放大技术　036
2．4．1　掺铒光纤放大器和遥泵光放大器　037
2．4．2　拉曼光纤放大器　039
2．4．3　半导体放大技术　041
2．4．4　光放大领域的新技术及发展趋势　041
2．5　无源波分复用器件　044
2．5．1　FOADM器件和AWG技术　044
2．5．2　ROADM器件和WSS技术　044
2．5．3　新技术及发展趋势　045
2．6　光波长选择及交叉技术　046
2．6．1　传统波分复用技术　047
2．6．2　ROADM光交叉矩阵技术　049
2．6．3　从方向相关（Directioned）到方向无关（Directionless）　050
2．6．4　从波长相关（Colored）到波长无关（Colorless）　051
2．6．5　竞争无关（Contentionless）　052
2．6．6　灵活栅格（Flexible Grid）　055
2．6．7　OXC系统　055
2．6．8　ROADM新技术和发展趋势　057
2．7　多业务承载的OTN及OSU技术　060
2．7．1　分组增强型OTN技术　060
2．7．2　OSU技术的关键功能特性　061
2．7．3　OSU演进趋势　062
2．8　IP承载技术　064
2．8．1　高速以太网技术　064
2．8．2　MPLS技术的演进　067
2．8．3　确定性网络技术　069
2．8．4　IPv6+　071
2．9　光接入网技术　074
2．9．1　光接入系统　074
2．9．2　EPON/10G EPON/GPON/XG-PON/XGS-PON　075
2．9．3　50G PON　076
2．9．4　WDM-PON　080
2．9．5　家庭网络技术　081
2．9．6　光接入网SDN/NFV　083
2．9．7　光接入网的智能化　084
第3章　智慧光网络的网络层技术　085
3．1　智慧光网络的协议　086
3．1．1　GMPLS　086
3．1．2　PCE　091
3．1．3　路由协议　101
3．1．4　QUIC协议　106
3．2　智慧光网络的管控技术　107
3．2．1　管控技术概述　107
3．2．2　网络南向驱动　109
3．2．3　融合网络管控　111
3．2．4　跨域编排协同　117
3．2．5　数智融合分析　119
3．2．6　北向能力开放　125
3．2．7　管控架构云化　128
第4章　智慧光网络的计算技术　135
4．1　智慧光网络计算技术需求概述　136
4．1．1　光网络智慧自治的需求　136
4．1．2　光网络前瞻预防的需求　137
4．1．3　光网络敏捷随需的需求　137
4．2　智慧光网络算力与算法技术　138
4．2．1　智慧光网络算力与算法架构　138
4．2．2　智慧光网络的算力技术　140
4．2．3　智慧光网络的算法技术　148
4．3　人工智能技术　169
4．3．1　人工智能技术的背景　169
4．3．2　人工智能的关键技术　170
4．3．3　人工智能的应用场景　176
4．4　数字孪生技术　178
4．4．1　数字孪生技术的背景　179
4．4．2　数字孪生的关键技术　180
4．4．3　数字孪生技术的应用场景　183
第5章　云网协同技术　185
5．1　智慧光网络与云网协同　186
5．1．1　什么是云网协同　186
5．1．2　智慧光网络与云网协同的关系　186
5．1．3　趋势和挑战　187
5．1．4　顶层架构　189
5．1．5　运营商的云网协同架构简介　190
5．2　面向云网协同的组网能力　194
5．2．1　网随云动　194
5．2．2　云化使能　196
5．2．3　云边端协同网络　199
5．3　云网协同的关键技术　200
5．3．1　网络可编程　201
5．3．2　网络遥测技术　214
5．3．3　网络切片　219
5．3．4　网络云化技术　224
第6章　智慧光网络的应用实践　233
6．1　概述　234
6．1．1　商业模式升级　234
6．1．2　技术场景升级　234
6．1．3　应用场景升级　235
6．2　跨省ROADM/OXC全光区域网　235
6．2．1　从传统建网思路向跨省ROADM/OXC区域网络建设思路转变　235
6．2．2　ROADM/OXC区域组网的优势　236
6．2．3　ROADM/OXC区域组网的实践及思考　238
6．3　5G承载　240
6．3．1　5G承载的需求与架构　240
6．3．2　5G前传　244
6．3．3　5G中传和回传　245
6．4　政企专网　249
6．4．1　差异化服务能力是政企专线业务成功的关键所在　250
6．4．2　专线业务承载技术及组网方案　251
6．4．3　运营商政企专线组网思路和案例　252
6．5　数据中心光网络　256
6．5．1　数据中心网络光互联　256
6．5．2　开放式光传输系统在数据中心的应用　258
6．5．3　运营商光网络在开放解耦方面与数据中心的差异　259
6．6　工业光网络　261
6．6．1　工业光网络的概念和总体架构　261
6．6．2　工业OTN　262
6．6．3　工业PON　263
6．6．4　基于无源光局域网的全光园区的构建　265
6．7　全光家庭网络　267
6．7．1　光纤到户（FTTH）　267
6．7．2　光纤到房间（FTTR）　269
6．8　海洋光通信网络　270
6．8．1　海洋光通信网络的构成　270
6．8．2　海洋光通信技术发展的趋势　271
第7章　智慧光网络面向未来的演进　275
7．1　未来光网络概述　276
7．1．1　未来网络的概念　276
7．1．2　未来网络在国内外的研究情况　276
7．1．3　未来光网络的概念和特征　282
7．2　未来智慧光网络的应用场景和需求　284
7．2．1　6G 移动承载需求　284
7．2．2　XR场景需求　286
7．2．3　全息通信需求　287
7．2．4　触觉互联网需求　288
7．2．5　工业互联网需求　289
7．2．6　智能物联网和车联网需求　292
7．2．7　海洋信息网络需求　294
7．2．8　天地一体化需求　296
7．2．9　全光一体化底座需求　297
7．3　未来智慧光网络的架构演进　300
7．3．1　国内外典型网络架构研究　301
7．3．2　全光网络架构的演进　303
7．3．3　全光网络的技术趋势和挑战　305
7．3．4　空天地海一体化网络架构的演进　308
7．3．5　空分复用光通信技术　310
7．3．6　空间光通信技术　311
参考文献　315
后记　319
不忘初心，砥砺前行　319