《中國科技投資》羅冉
隨著人工智能、VR/AR、元宇宙等數智化技術應用的飛速發展,網絡流量迅速提升,推動全球各國加快新一代光通信網絡建設,從千兆光網向萬兆光網演進、打造“萬兆地球”成為必然趨勢。目前,中國、美國、新加坡等主要國家和地區,均開展了下一代高速網的研究、建設和應用,取得了明顯的進步。特別是中國,萬兆光網的發展已走在世界前列。
當前,我國光通信產業發展走到“千兆普及、萬兆啟航”的關鍵節點,50G-PON、400G等關鍵技術就緒,萬兆光網產業鏈基本成熟。智慧城市、沉浸式游戲等應用需求清晰,擊鼓催征,我國正加速邁入萬兆時代。全國已有超20個省市相繼啟動萬兆光網技術應用的試點工作,其中,北京、上海走在前列,已率先發布面向用戶的萬兆融合套餐,加快萬兆光網規?;逃眠M程。
1月7日,工信部發布《關于開展萬兆光網試點工作的通知》(以下簡稱《通知》)?!锻ㄖ诽岢?,到2025年底,在有條件、有基礎的城市和地區,聚焦小區、工廠、園區等重點場景開展萬兆光網試點?!锻ㄖ访鞔_,有意向開展試點的地級市(含直轄市下屬區縣)工信主管部門應會同基礎電信企業選擇小區、工廠或園區中一種或多種場景,向各地通信管理局申請開展萬兆光網試點。申報截止到2月28日。
從銅纜到光纜,從千兆到萬兆
固定寬帶技術先后經歷了xDSL銅接入和FTTx光接入等發展階段,目前千兆光網在國內取得了顯著發展成果,成為5G、數據中心、物聯網等新型基礎設施的“承載底座”,是支撐社會經濟發展的基石,在拉動有效投資、促進信息消費、賦能千行百業等方面發揮了重要作用。據社科院統計,在“十四五”期間,我國千兆光網每年創造的經濟價值高達2.5萬億元,推動數字經濟年均增長4.57%。
當前,經濟社會數字化、綠色化、智能化發展趨勢日益明顯,千兆光網正在向萬兆光網演進,推動智算能力觸達每個用戶。從技術角度看,以50G-PON和FTTR為核心的解決方案,提供泛在萬兆超寬連接,并實現智能切片及分流。以400Gbit /s、800Gbit/s高速互聯技術構建骨干層立體聯算網絡,滿足“東數西算”高速互聯。100G OTN(光傳送網)下沉至重點場所,構建城市1ms時延圈,實現城域網“一跳入算”。
ITU-T(國際電信聯盟電信標準化部門)持續發布多項關鍵國際標準,其中50G-PON的三代(GPON/XGPON/50G-PON)共存和三速率上行(12.5Gbit/s、25Gbit/s、50Gbit/s)系列標準在2023年正式通過。ITU-T系統規劃OTN標準,OTN向小顆粒與長距大容量兩極演進,面向超400Gbit/s長距傳輸的小顆粒OTN(fgOTN)已被ITU-T采納,奠定了下一代OTN的標準架構。總體而言,萬兆光網的核心技術標準已經趨于成熟完善。
萬兆光網主要涉及三項關鍵技術,即50G-PON超寬接入、“FTTR+Wi-Fi 7”超寬連接、400Gbit/s和800Gbit/s超高速傳輸。正是這些技術的發展為萬兆光網的快速應用鋪平了道路。
具體來看,50G-PON國際和國內標準體系已經成熟,三大運營商正在開展現網試點。在技術上,50G-PON已初步達成上下行對稱50Gbit/s,并達到“C+”等級的功率預算標準,下一步還需努力攻克“三代五模”光模塊的小型化難題,提升系統容量等性能,并實現50G高端器件的突破。
FTTR已成為家庭和中小企業優選的組網方案,工業和信息化部公布的2024年上半年通信業經濟運行數據顯示,截至2024年6月,全國FTTR用戶數已經突破2000萬大關。未來面向高等級網絡運營及用戶體驗保障需求,要加速FTTR標準體系構建及“FTTR+PON”協同標準研制,推進“FTTR+50G-PON”互通解耦,助力萬兆發展。
Wi-Fi 7產業生態逐步構建,并助力萬兆網絡連接延伸。目前三大運營商均已開啟Wi-Fi 7關鍵技術研究和藍皮書制定工作,高通、小米、新華三、TP LINK、中興等廠商紛紛推出Wi-Fi 7產品,市場普及進程加速。預計至2025年,Wi-Fi 7技術將廣泛融入主流智能手機與PC之中。
400G光傳輸關鍵技術成熟,并加速部署應用。在技術層面,我國已在QPSK軟硬件、“C+L”波段擴展及一體化器件上取得突破。在產業層面,中國移動自主研發的400G全光省際骨干網已成功商用,中國電信與中國聯通正緊鑼密鼓地進行400G技術的測試與部署工作。800G及以上速率模塊器件產品研發也正在穩步推進中。
萬兆光網加速商用落地
如果將萬兆光網看作一棵樹,那么技術為枝干,產業鏈為樹枝,應用則是樹葉,其枝繁葉茂需要三方合力。當前技術已就緒,全力提供養分,而產業鏈和應用正舒展枝丫,將萬兆網絡逐步融入生活、生產的方方面面。
產業驅動、業務需求、技術發展、人機兼顧是驅動光網絡邁入萬兆時代的四大動能。其中產業驅動、業務需求需要產業鏈繁榮和應用多樣化。
在產業方面,作為推動萬兆光網建設的中堅力量,三大運營商正全力以赴地加快萬兆光網商業步伐。比如,北京移動部署50G-PON覆蓋城市10個熱點區域,打造了F5G-A全光萬兆企家等應用標桿。中國電信率先在上海建成了全球首個“萬兆云寬帶示范小區”。中國聯通在浙江寧波落地全國首個“萬兆商務樓宇”,北京聯通已成功服務6個小區的首批萬兆寬帶用戶。與此同時,設備制造商等產業鏈各方也加快協同,推進萬兆光網建設。
在應用方面,裸眼3D、光場、XR元宇宙、云計算、教育信息化、分布式遠程醫療、工業質檢等千兆/超千兆新場景的推廣,以及工業裝備、園區、城市數字化變革帶來的更高確定性要求,催生了萬兆到家、萬兆入云、萬兆聯企、萬兆入園等全方位的需求。
可以預見,萬兆光網將推動家庭業務從寬帶上網、IPTV電視、家庭安防“老三樣”向類本地融合存儲、強交互辦公娛樂、隱私健康感知“新三樣”擴展。而在行業領域,可實時三維CT閱片的“萬兆醫院”,可4K自由視角賽事直播的“萬兆場館”,XR全息教學的“萬兆教室”,智能檢測、高密辦公的“萬兆企業”,以及云電腦交互響應小于30ms的“萬兆社區”將逐步誕生,讓沉浸式數智生活成為現實。
當然,萬兆光網發展機遇與挑戰并存。例如,盡管50G-PON技術已經成熟,但萬兆光網的建設和應用仍面臨一些技術難題;萬兆光網的建設和維護成本較高,亟須降本增效;萬兆光網的技術標準和規范尚未完全確立,亟須完善。因此來說,產業鏈應加強協同合作,加快解決關鍵核心技術問題,推進萬兆光網試點部署應用。
工信部試點加力,如何申報?
2024年是我國萬兆光網試點部署元年,北京、天津、上海、深圳、江蘇、貴州等地相繼印發地方政策文件,先行先試開展萬兆光網技術應用試點工作。從各地產業政策來看,未來兩年,我國萬兆光網試點建設重點聚焦在三個方面,即家庭示范建設、園區示范建設和算力時延圈建設。
面向高價值住宅小區和社區,開展基于50G-PON、Wi-Fi 7、FTTR的萬兆網絡建設及技術部署,滿足高價值用戶用網需求和數字家庭生活需要,形成“萬兆小區”典型案例模式。
面向產業園區、商務樓宇等,部署50G-PON、FTTR/FTTR-B、Wi-Fi 7網絡,覆蓋園區內生產區域、辦公樓宇、員工宿舍,形成“萬兆樓宇”“萬兆園區”典型案例模式,助力培育新質生產力。
建設城市級“一跳入算”數據中心全光直聯網絡,部署400Gbit/s、800Gbit/s、OXC等技術,打造城市內1ms時延圈、城市間3ms時延圈等,滿足算力高效調度的需求。
當前,各地萬兆光網試點應用齊頭并進,我國萬兆光網試點工作深入開展。其中,上海和北京率先在國內乃至全球實現萬兆寬帶套餐商用,這對我國萬兆光網商用發展具有重要意義。據了解,截至2024年9月,上海10G PON及以上速率端口占比達到98.7%,楊浦區和靜安區已實現50G PON商用部署,已建成3個萬兆小區。北京積極構建萬兆光網基礎設施體系,打造京內1ms、環京2ms、京津冀3ms時延圈,在鄉村振興“百千工程”、算力互聯等領域開展系列萬兆光網試點應用。
1月7日,工信部發布《關于開展萬兆光網試點工作的通知》,旨在以試點工作為牽引,推動產業鏈各方加快協同解決目前萬兆光網落地應用中的重點難點問題,帶動我國萬兆光網核心技術和關鍵設備取得突破,促進構建萬兆光網成熟產業鏈和完備產業體系,有序引導我國萬兆光網從技術試點逐步走向部署應用,助力推進新型工業化。
《通知》要求,到2025年底,在有條件、有基礎的城市和地區實現50G-PON、FTTH/FTTR與第7代無線局域網等技術的部署,開展萬兆光網試點,同時明確在小區、工廠、園區等重點場景開展萬兆光網試點,實現50G-PON(無源光網絡)超寬光接入、FTTH(光纖到戶)/FTTR(光纖到房間)與第7代無線局域網協同、高速大容量光傳輸、光網絡與人工智能融合等技術的部署應用。
一是開展“萬兆小區”試點。具備三代多模共存能力的50G-PON接入端口覆蓋居民小區,小區光分配網絡設施具備支撐實現萬兆入戶能力,協同部署FTTH/FTTR與第7代無線局域網,試點5000Mbps及以上家庭寬帶套餐,試點發展云存儲、云電腦、云游戲、超高清視頻、裸眼3D、基于光感的看家、康養等萬兆光網業務。
二是開展“萬兆工廠”試點。50G-PON接入端口覆蓋廠房、車間,應用大容量工業PON技術和工業光網技術,開展工業OTN(光傳送網)、工業光總線等技術研究,第7代無線局域網覆蓋廠房、車間,試點驗證萬兆光網和人工智能融合技術在工業AOI(光學自動質檢)、生產和安全監控等領域應用。
三是開展“萬兆園區”試點。面向省級及以上高新技術產業開發區、經濟開發區、產業園區(特色產業園區)等各類園區,50G-PON接入端口覆蓋園區內生產、辦公、宿舍等區域,建設改造園區內光分配網絡設施,驗證面向萬兆接入的FTTH/FTTR應用解決方案,第7代無線局域網絡覆蓋高密度辦公、物流倉儲、生產廠房等典型應用場景,探索OTN節點部署到園區機房,開展無損傳輸、通感一體、模型訓練與推理應用等新型技術驗證,探索校園組網方案,推進在教室、圖書館、學生宿舍、科研實驗等多種場景部署,支撐虛擬實訓、云教學、遠程教育等應用。
根據《通知》,試點周期為一年,有意向開展試點的地級市(含直轄市下屬區縣)工業和信息化主管部門會同基礎電信企業選擇小區、工廠或園區中一種或多種場景,向各地通信管理局申請開展萬兆光網試點。
各地通信管理局會同工業和信息化主管部門匯總省內申報情況,結合各地試點意愿、基礎條件、試點方案和試點目標等情況,擇優于2月28日前推薦至工信部(信息通信發展司)。
工信部(信息通信發展司)將結合申請材料,組織專家對各地申請情況進行核實,綜合考慮試點意愿和實際情況,公布試點入圍名單。
試點單位根據試點內容對照目標開展試點。試點期滿后,工信部(信息通信發展司)組織專家開展評估評價,對于實現試點目標、試點成效明顯的,發布完成“萬兆小區”“萬兆工廠”“萬兆園區”試點名單及目標完成情況;推薦相關成熟解決方案作為相關標準修訂完善的依據;良好做法形成經驗總結在全國推廣。
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