近年來人工智能技術和應用發展迅猛，越來越多的企業和個人期待能夠隨時隨地接入AI應用，面向特定行業、特定場景的AI大模型也在加速開發，這對AI算力的供應和分發能力提出了巨大挑戰。ICT產業給出的對策是打造高品質的運力網絡，把分布各地的算力中心連接起來，協同調度，共同服務于社會經濟的數字化、智能化發展需求。

面對全社會蓬勃興起的智算浪潮，如何構建網絡體系才能充分滿足市場需求？近日在鄭州舉行的“2024中國算力大會·全光品質運力”論壇上，中國信息通信研究院發布了《算力時代全光網架構研究報告(2024年)》，報告中分析了國內外全光網絡發展的需求趨勢，并從用戶入算網絡（DCA）、數據中心互聯網絡（DCI）、數據中心網絡（DCN）、智能管控平臺等幾個方面總結提出全光運力的目標網絡架構和關鍵技術體系，總結明確了算力時代的全光網絡發展方向，并對未來應用場景做出展望。

發布儀式圖 來源：中國信通院

需求驅動、政策引領：全光網絡技術創新不斷提速

伴隨數字經濟的發展，高品質網絡的重要性備受關注，世界主要國家和地區都在持續推進全光網絡技術創新。比如歐盟2021年發布了“2030數字羅盤”計劃，新加坡在2023年發布了“數字聯接藍圖”，中國在2023年提出“算力基礎設施高質量發展行動計劃”等等，提出以產業政策、科研計劃、發展藍圖等形式鼓勵光纖通信網絡建設，為社會提供高品質算力聯接和應用。作為具體的行動，各國紛紛組織科研機構和企業聯合探索面向算力時代的光網絡技術創新，包括美國ESnet6、中國CENI、歐盟GéANT、日本NTT牽頭的IOWN全球聯盟等，開發超高速率、超大容量、靈活調度和綠色節能的先進網絡技術。

《算力時代全光網架構研究報告(2024年)》中指出，截至2024年7月底，中國固網寬帶用戶總數達6.56億戶，其中1.9億戶使用了千兆及以上套餐，比2023年末凈增2684萬。在高速率套餐用戶持續增長的拉動下，中國家庭戶均接入帶寬達491.5Mbps，同比增長了16.6%，北京、上海等19個省市已在2024年推出了萬兆家寬產品。據統計，目前全球共有超過50家運營商提供萬兆光纖寬帶服務。與此同時，學校、醫院、企業園區等場所的寬帶需求也在向10G乃至20G、100G增長，采用全光萬兆網絡的智慧工廠也越來越多，這一切都表明，新一代全光網絡技術有扎實的現實應用需求和廣闊的市場前景。

《算力時代全光網架構研究報告（2024年）》 來源：中國信通院

四大發展特征

針對算力時代下企業及家庭對算力的需求增長，全光網絡的建設主要從四個方面發力。

首先是高品質聯云入算，智慧家庭、智慧園區、制造業智慧化改造等都在把數據和業務應用向云端遷移，同時高品質網絡把算力送到人們身邊。

其次是低時延城市算力互聯，金融行業、多云互聯、實時云服務等都要求低時延響應，因此城域1毫秒時延圈逐漸成為網絡建設的必選項。英國運營商為了向證券教育機構提供超低時延網絡服務，在2022年專門鋪設了光纖系統，把金融行業的數據傳輸時延降到了微秒級。應用越來越廣的汽車自動駕駛、AI推理應用、企業視頻會議等都離不開云服務，而要想獲得更好、更自然的業務體驗，50公里范圍內網絡單向時延應控制在1毫秒以內。

三是要為算力樞紐間互聯打造高速可靠的全光底座，從而使得全國各地的用戶都能隨時接入大型智算數據中心的資源，訓練、使用自己的AI大模型。如今基礎AI大模型參數量正在從千億邁向萬億，對超大規模算力需求也在急劇增長，單個數據中心集群無論算力還是電力，都已不敷使用，這就需要多數據中心協同訓練的分布式智算集群部署方案。全球領先國家的數據中心互聯有效帶動了400G/800G高速光網絡的發展和商用，目前國內樞紐中心的出局總帶寬規劃都在100Tbps以上，部分節點帶寬已經超過300Tbps。

四是為網絡賦予智能化調度能力，通過算網資源的智能化統一編排調度，向全社會提供方便、高效的智算服務。全光網絡長在向下深度整合算網的全域資源，向上全面支撐多樣化算網融合業務運營，利用AI大模型和大數據技術實現算網資源的一體化編排、智能調度、精細管理及高效運維，為各個領域的AI智算應用提供扎實的基礎。

全光網目標架構與關鍵技術

《算力時代全光網架構研究報告(2024年)》指出，算力時代的全光網發展目標是實現網絡無所不達、算力無所不在、智能無所不及，讓算力像水、電、燃氣一樣，“一點接入、即取即用”。從這個目標出發，全光網大致可以分為算力接入網絡（DCA）、算間互聯網絡（DCI）、數據中心內網絡（DCN）、算網統一編排系統和全光網管控系統、算力管控平臺四部分。

算力接入網絡（DCA）將綜合運用50G-PON、FTTR、Wi-Fi等多種技術實現萬兆及以上的大帶寬入，實現“全光入算”、“以網促算”，方便千行百業快速靈活入算。其中50G-PON可實現住宅、園區等全光接入，FTTR+Wi-Fi可以實現全屋千兆、萬兆以上覆蓋，多種技術相互配合可以提供泛在萬兆接入。

算間互聯網絡（DCI）將通過全光數據中心互聯技術，實現單纖百T的多層次數據中心間高效全光聯接。通過全光網絡串起分布式智算中心集群，不但協同調度所有在網算力來應對更高算力訴求，還可以有效緩解單一數據中心算力發展的壓力，支持客戶就近入算。

數據中心內網絡（DCN）將引入全光交叉調度技術，以光電融合組網和光電智能運維等方式提升數據中心的算力使用效率。

算網統一編排系統和全光網管控系統、算力管控平臺構成了“算網大腦”，通過多維信息智能感知、光電協同調度、業務質差識別等技術提高網絡調度效率，實現靈活一體的端到端智能化管控。要建設高質量的“算網大腦”，一方面需要增強網與算的聯動，通過實時評估算網資源利用情況來優化資源的協同編排，真正做到“一點接入、即取即用”；另一方面需要增強光網絡的業務感知和保護協同能力，提升算網的可靠性、安全性。

社會經濟和各行各業的智能化是大勢所趨，由此帶來的網絡和算力需求也將持續呈現爆發式增長，因此面向算力時代的全光網絡需要提前布局謀劃、持續投入。為保障行業智能化和算力經濟的順利進行，《算力時代全光網架構研究報告(2024年)》建議產業鏈各方密切協同，合作推進相關技術研究、標準制定、試點驗證等工作，促使全光網不斷向著超大帶寬、廣域無損傳輸、確定性低時延、算網智能協同等方向演進，為千行百業的數智化轉型提供堅強支撐。