近年來(lái)人工智能技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展迅猛，越來(lái)越多的企業(yè)和個(gè)人期待能夠隨時(shí)隨地接入AI應(yīng)用，面向特定行業(yè)、特定場(chǎng)景的AI大模型也在加速開(kāi)發(fā)，這對(duì)AI算力的供應(yīng)和分發(fā)能力提出了巨大挑戰(zhàn)。ICT產(chǎn)業(yè)給出的對(duì)策是打造高品質(zhì)的運(yùn)力網(wǎng)絡(luò)，把分布各地的算力中心連接起來(lái)，協(xié)同調(diào)度，共同服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的數(shù)字化、智能化發(fā)展需求。

面對(duì)全社會(huì)蓬勃興起的智算浪潮，如何構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)體系才能充分滿足市場(chǎng)需求？近日在鄭州舉行的“2024中國(guó)算力大會(huì)·全光品質(zhì)運(yùn)力”論壇上，中國(guó)信息通信研究院發(fā)布了《算力時(shí)代全光網(wǎng)架構(gòu)研究報(bào)告(2024年)》，報(bào)告中分析了國(guó)內(nèi)外全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求趨勢(shì)，并從用戶入算網(wǎng)絡(luò)（DCA）、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（DCI）、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)（DCN）、智能管控平臺(tái)等幾個(gè)方面總結(jié)提出全光運(yùn)力的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)體系，總結(jié)明確了算力時(shí)代的全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向，并對(duì)未來(lái)應(yīng)用場(chǎng)景做出展望。

發(fā)布儀式圖 來(lái)源：中國(guó)信通院

需求驅(qū)動(dòng)、政策引領(lǐng)：全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新不斷提速

伴隨數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高品質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的重要性備受關(guān)注，世界主要國(guó)家和地區(qū)都在持續(xù)推進(jìn)全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新。比如歐盟2021年發(fā)布了“2030數(shù)字羅盤”計(jì)劃，新加坡在2023年發(fā)布了“數(shù)字聯(lián)接藍(lán)圖”，中國(guó)在2023年提出“算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃”等等，提出以產(chǎn)業(yè)政策、科研計(jì)劃、發(fā)展藍(lán)圖等形式鼓勵(lì)光纖通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，為社會(huì)提供高品質(zhì)算力聯(lián)接和應(yīng)用。作為具體的行動(dòng)，各國(guó)紛紛組織科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)聯(lián)合探索面向算力時(shí)代的光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新，包括美國(guó)ESnet6、中國(guó)CENI、歐盟GéANT、日本NTT牽頭的IOWN全球聯(lián)盟等，開(kāi)發(fā)超高速率、超大容量、靈活調(diào)度和綠色節(jié)能的先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

《算力時(shí)代全光網(wǎng)架構(gòu)研究報(bào)告(2024年)》中指出，截至2024年7月底，中國(guó)固網(wǎng)寬帶用戶總數(shù)達(dá)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(wàn)。在高速率套餐用戶持續(xù)增長(zhǎng)的拉動(dòng)下，中國(guó)家庭戶均接入帶寬達(dá)491.5Mbps，同比增長(zhǎng)了16.6%，北京、上海等19個(gè)省市已在2024年推出了萬(wàn)兆家寬產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球共有超過(guò)50家運(yùn)營(yíng)商提供萬(wàn)兆光纖寬帶服務(wù)。與此同時(shí)，學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)園區(qū)等場(chǎng)所的寬帶需求也在向10G乃至20G、100G增長(zhǎng)，采用全光萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)的智慧工廠也越來(lái)越多，這一切都表明，新一代全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有扎實(shí)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用需求和廣闊的市場(chǎng)前景。

《算力時(shí)代全光網(wǎng)架構(gòu)研究報(bào)告（2024年）》 來(lái)源：中國(guó)信通院

四大發(fā)展特征

針對(duì)算力時(shí)代下企業(yè)及家庭對(duì)算力的需求增長(zhǎng)，全光網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)主要從四個(gè)方面發(fā)力。

首先是高品質(zhì)聯(lián)云入算，智慧家庭、智慧園區(qū)、制造業(yè)智慧化改造等都在把數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用向云端遷移，同時(shí)高品質(zhì)網(wǎng)絡(luò)把算力送到人們身邊。

其次是低時(shí)延城市算力互聯(lián)，金融行業(yè)、多云互聯(lián)、實(shí)時(shí)云服務(wù)等都要求低時(shí)延響應(yīng)，因此城域1毫秒時(shí)延圈逐漸成為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的必選項(xiàng)。英國(guó)運(yùn)營(yíng)商為了向證券教育機(jī)構(gòu)提供超低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，在2022年專門鋪設(shè)了光纖系統(tǒng)，把金融行業(yè)的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延降到了微秒級(jí)。應(yīng)用越來(lái)越廣的汽車自動(dòng)駕駛、AI推理應(yīng)用、企業(yè)視頻會(huì)議等都離不開(kāi)云服務(wù)，而要想獲得更好、更自然的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，50公里范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)單向時(shí)延應(yīng)控制在1毫秒以內(nèi)。

三是要為算力樞紐間互聯(lián)打造高速可靠的全光底座，從而使得全國(guó)各地的用戶都能隨時(shí)接入大型智算數(shù)據(jù)中心的資源，訓(xùn)練、使用自己的AI大模型。如今基礎(chǔ)AI大模型參數(shù)量正在從千億邁向萬(wàn)億，對(duì)超大規(guī)模算力需求也在急劇增長(zhǎng)，單個(gè)數(shù)據(jù)中心集群無(wú)論算力還是電力，都已不敷使用，這就需要多數(shù)據(jù)中心協(xié)同訓(xùn)練的分布式智算集群部署方案。全球領(lǐng)先國(guó)家的數(shù)據(jù)中心互聯(lián)有效帶動(dòng)了400G/800G高速光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和商用，目前國(guó)內(nèi)樞紐中心的出局總帶寬規(guī)劃都在100Tbps以上，部分節(jié)點(diǎn)帶寬已經(jīng)超過(guò)300Tbps。

四是為網(wǎng)絡(luò)賦予智能化調(diào)度能力，通過(guò)算網(wǎng)資源的智能化統(tǒng)一編排調(diào)度，向全社會(huì)提供方便、高效的智算服務(wù)。全光網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)在向下深度整合算網(wǎng)的全域資源，向上全面支撐多樣化算網(wǎng)融合業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)，利用AI大模型和大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)算網(wǎng)資源的一體化編排、智能調(diào)度、精細(xì)管理及高效運(yùn)維，為各個(gè)領(lǐng)域的AI智算應(yīng)用提供扎實(shí)的基礎(chǔ)。

全光網(wǎng)目標(biāo)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)

《算力時(shí)代全光網(wǎng)架構(gòu)研究報(bào)告(2024年)》指出，算力時(shí)代的全光網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)無(wú)所不達(dá)、算力無(wú)所不在、智能無(wú)所不及，讓算力像水、電、燃?xì)庖粯樱耙稽c(diǎn)接入、即取即用”。從這個(gè)目標(biāo)出發(fā)，全光網(wǎng)大致可以分為算力接入網(wǎng)絡(luò)（DCA）、算間互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（DCI）、數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)絡(luò)（DCN）、算網(wǎng)統(tǒng)一編排系統(tǒng)和全光網(wǎng)管控系統(tǒng)、算力管控平臺(tái)四部分。

算力接入網(wǎng)絡(luò)（DCA）將綜合運(yùn)用50G-PON、FTTR、Wi-Fi等多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)兆及以上的大帶寬入，實(shí)現(xiàn)“全光入算”、“以網(wǎng)促算”，方便千行百業(yè)快速靈活入算。其中50G-PON可實(shí)現(xiàn)住宅、園區(qū)等全光接入，F(xiàn)TTR+Wi-Fi可以實(shí)現(xiàn)全屋千兆、萬(wàn)兆以上覆蓋，多種技術(shù)相互配合可以提供泛在萬(wàn)兆接入。

算間互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（DCI）將通過(guò)全光數(shù)據(jù)中心互聯(lián)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單纖百T的多層次數(shù)據(jù)中心間高效全光聯(lián)接。通過(guò)全光網(wǎng)絡(luò)串起分布式智算中心集群，不但協(xié)同調(diào)度所有在網(wǎng)算力來(lái)應(yīng)對(duì)更高算力訴求，還可以有效緩解單一數(shù)據(jù)中心算力發(fā)展的壓力，支持客戶就近入算。

數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)絡(luò)（DCN）將引入全光交叉調(diào)度技術(shù)，以光電融合組網(wǎng)和光電智能運(yùn)維等方式提升數(shù)據(jù)中心的算力使用效率。

算網(wǎng)統(tǒng)一編排系統(tǒng)和全光網(wǎng)管控系統(tǒng)、算力管控平臺(tái)構(gòu)成了“算網(wǎng)大腦”，通過(guò)多維信息智能感知、光電協(xié)同調(diào)度、業(yè)務(wù)質(zhì)差識(shí)別等技術(shù)提高網(wǎng)絡(luò)調(diào)度效率，實(shí)現(xiàn)靈活一體的端到端智能化管控。要建設(shè)高質(zhì)量的“算網(wǎng)大腦”，一方面需要增強(qiáng)網(wǎng)與算的聯(lián)動(dòng)，通過(guò)實(shí)時(shí)評(píng)估算網(wǎng)資源利用情況來(lái)優(yōu)化資源的協(xié)同編排，真正做到“一點(diǎn)接入、即取即用”；另一方面需要增強(qiáng)光網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)感知和保護(hù)協(xié)同能力，提升算網(wǎng)的可靠性、安全性。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)和各行各業(yè)的智能化是大勢(shì)所趨，由此帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)和算力需求也將持續(xù)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，因此面向算力時(shí)代的全光網(wǎng)絡(luò)需要提前布局謀劃、持續(xù)投入。為保障行業(yè)智能化和算力經(jīng)濟(jì)的順利進(jìn)行，《算力時(shí)代全光網(wǎng)架構(gòu)研究報(bào)告(2024年)》建議產(chǎn)業(yè)鏈各方密切協(xié)同，合作推進(jìn)相關(guān)技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)制定、試點(diǎn)驗(yàn)證等工作，促使全光網(wǎng)不斷向著超大帶寬、廣域無(wú)損傳輸、確定性低時(shí)延、算網(wǎng)智能協(xié)同等方向演進(jìn)，為千行百業(yè)的數(shù)智化轉(zhuǎn)型提供堅(jiān)強(qiáng)支撐。