通信世界网消息（CWW）2020年中国电信提出“云改数转”战略转型目标，并发布《云网融合2030技术白皮书》。白皮书一方面是对中国电信“云改数转”战略转型的解读，另一方面则全面阐述了云网融合的内涵、意义、需求、特征、愿景和原则等。作为云网融合基础设施“带宽基石”的光网络，如何使能云网融合，云网融合各个场景中光网络的技术发展和演进方向是备受行业关注的内容。
云网融合背景以及对光网络的需求
十八大以来，党和政府倡导智慧经济新发展理念，吸收新科技革命成果，实现生态化、数字化、智能化、高速化新旧动能转换，建立现代化经济体系的国家基本建设与基础设施建设，即“新基建”。其中“新型信息基础设施”是“新基建”的重要组成部分，而云网融合正是中国电信在“新基建”时代顺应发展潮流提出的战略转型方向。
云网融合是“新型信息基础设施”的深刻变革，其内涵在于将云网技术和生产组织方式进行全面深入的融合与创新，运营商在业务形态、商业模式、运维体系、服务模式、人员队伍等多方面进行调整，从传统的通信服务提供商转型为智能化数字服务提供商，为社会数字化转型奠定坚实、安全的基石。
具体到光网络，云网融合要求光网络提供更高速、更大宽带、更泛在、更廉价的带宽服务，进一步夯实带宽基础。以下从云内、云间、入云到云边协同4个场景分别进行阐述。
云内数据中心内部光网络
数据中心是近5年流量增长最快、驱动光通信技术发展最重要的动力之一。早在2018年，Cisco公司全球云指数研究就预测：到2021年全球超过85%的流量是数据中心内部和中心之间的东西向流量，只有不到15%是用户访问数据中心的南北向流量。
目前数据中心光模块的速率和市场规模均已超越传统电信网络市场。近几年，电信网络市场光模块发展的一个重要方向是研究如何借鉴和重用数据中心光模块技术，借助数据中心光模块的海量需求降低电信市场光模块的成本。例如4G/5G前传的10Gbit/s和25Gbit/s光模块相当一部分重用了数据中心光模块技术，电信设备的100GE和未来400GE光模块的技术要求也越来越与数据中心要求趋同，例如400GE光模块可能倾向于采用数据中心使用的2km短距光模块。
数据中心内部光通信发展近期的热点是板上光通信，包括板上光子联合体（COBO）、光电合封（CPO）等，板上光通信技术对设备形态和产业生态带来革命性变化，值得整个产业链高度关注。
云间数据中心互联（DCI）光网络
随着云计算和数据中心流量的快速增长，互联网企业的带宽增长超过传统运营商，Google、Facebook等互联网企业的传输网络建设规模和水平直逼传统电信运营商。随着带宽需求的持续增长，互联网企业和电信运营商在数据中心之间（DCI）组网的技术路线开始趋同，均走向了以L1层波分复用（WDM）技术为主的方案。而且随着DCI业务流量的快速增长，如何在单根光纤实现传输容量的最大化，成为DCI光网络技术发展的主要方向。
（1）提升单波速率。我国已经全面部署基于相干光通信技术的80×100Gbit/s WDM系统，近几年运营商开始关注和部署单波长200Gbit/s和400Gbit/s的WDM系统，例如基于PM-16QAM调制的80×200Gbit/s WDM系统已经在部分城域网少量干线有所部署，面向长距离传输单波长200Gbit/s和400Gbit/s WDM技术也已经有了大量1000km以上长距离现网试点报道，即将进入商用。单波长600Gbit/s和800Gbit/s的相干光通信技术也已提上了日程，但目前传输距离等性能都存在很大不足，只能局限在短距离应用，距离商用还有较大差距。
（2）增加可用波长。我国全面部署的WDM系统主要制式是C波段80×50GHz（4THz）。过去几年已经有少量系统采用C波段96×50GHz（4.8THz），增加了20%的可用波长。进入单波长200Gbit/s时代，为了实现距离相当前提下容量翻番的目标，运营商提出了80×75GHz（6THz频谱）的扩展C波段WDM系统需求，目前已经成熟并开始商用部署。至此，扩展C波段的可用频谱提升了50%。运营商的下一步目标是单波长400Gbit/s时代在继续保持距离前提下的容量翻番，扩展对象是L波段。在过去十年，欧美国家已经部署了相当规模的C+L波段WDM系统，其总频谱大约是9.6THz，还不足以实现总容量翻番的目标。目前以国内产业链为主体，正在研究扩展C+L的技术路线和方案，预计可用频谱大约在11THz~12THz左右。学术界还在研究拉通O、E、S、C、L、U各个波段的全波段光放大技术，这是更远期的研究目标。单模光纤可用波段示意图，如图1所示。
图1 单模光纤可用波段
高品质入云光网络
随着“新基建”战略的推进，云计算进入普惠发展期，政务、金融、交通、物流、教育、娱乐等行业加速上云。企业用户对入云（或者说上云）服务的需求是多样化的，例如带宽的需求可能是从几Mbit/s到几十Tbit/s，连接方式也有点到点、点到多点、多点到多点等需求，对服务品质的要求更是千差万别，因此很难用单一技术方案来解决所有用户的入云需求。
（1）提升入云服务品质。目前，企业对于云网融合产品及服务的诉求不断提升，尤其是政务、金融、医疗、工业园区等高价值行业用户对云的安全性，以及网络的带宽、时延、可靠性、安全性、自管理等提出了明确的指标要求，这对运营商现有的云网融合产品及服务提出了严峻挑战。
对于高品质的企业入云服务需求，光传送网（OTN）技术无疑是最佳的解决方案。OTN技术可以提供满足安全度、可靠度、便捷度、响应度、感知度5个维度要求的高品质云网融合服务，全面适配不同行业用户在办公系统云化、生产系统云化、核心系统云化的需求。
（2）增加入云服务灵活性。OTN技术出现和发展已有20余年，其刚性管道和高品质优势广为人知，但是其以Gbit/s为单位的粗放带宽颗粒度极大地提高了准入门槛，将一大批中小企业用户挡在了门外。为此，中国电信联合产业链推出了城域优化OTN（M-OTN）的概念，通过技术创新，引入了最低可达2Mbit/s颗粒度的光业务单元（OSU）技术，实现了“一业务一管道”的精细化服务，从而很好地在OTN技术的高品质和业务的精细颗粒需求之间达成了平衡，一跃成为业界瞩目的焦点。
OSU作为一种创新的低阶容器，能够承载2Mbit/s到100Gbit/s的多颗粒客户侧业务接入；同时基于硬管道安全隔离的属性，提供稳定的低时延、灵活可调可控能力，可以有效地匹配高品质专线入云业务的差异化需求；更重要的是，OSU支持快捷的无损带宽调整能力，是面向高品质云网融合应用的最佳承载技术。同时，OSU很好地兼容了现有OTN网络成熟的ODUk/ODUCn技术体系，支持平滑升级，可以保护现有OTN网络投资，因此得到了运营商的一致认可。OSU业务封装及复用结构如2所示。
图2 OSU业务封装及复用结构
云边协同城域边缘光网络
随着物联网等技术的不断发展、数据的不断增加，基于云的物联网解决方案渐渐无法满足人们日益增长的需求，越来越多的企业开始将目光转向边缘计算，并将其作为云的延伸扩展，以加快数据分析的速度，便于企业更快更好地做出决策。云边协同成为光网络发展的又一动力，特别是面向高品质行业应用的云边协同，对边缘网络的带宽、时延、抖动等质量都提出了较高要求。此外，5G前传也对边缘光网络提出了较高的带宽需求。诸多需求相结合，城域网络边缘层成为一个新的带宽增长热点，第一次将WDM技术引入到了网络的边缘层。
边缘光网络的带宽需求不如骨干光网络大，目前基本还在百G以下，同时对成本非常敏感，骨干光网络已普及的高速相干光通信技术近期还难以达到成本预期。因此，在云边协同城域光网络领域，应重点关注单波长100Gbit/s及以下的低成本非相干技术方案。笔者认为，O波段的密集波分复用技术值得业界重点关注。
O波段在单模光纤中处于低色散且损耗较小的区域，如图1所示，传统上作为客户侧光信号的工作窗口，25Gbit/s和50Gbit/s信号选用O波段的主要原因是较小的色散代价，可以保证25Gbit/s NRZ及50Gbit/s PAM4信号10km甚至更长的传输距离，无需色散补偿。但是随着客户侧业务速率提升，行业也开始引入WDM技术，例如IEEE定义的100GE-LR4和100GE-ER4接口就采用O波段800GHz间隔的LWDM（Lan WDM）。中国电信提出将O波段800GHz间隔的LWDM（同时符合ITU-T对DWDM的定义）作为5G前传的解决方案，并和中国移动及众多国内外合作伙伴共同在ITU-T推动了聚焦O波段WDM技术标准化的G.owdm标准的立项。
随着DSP技术的成熟，业内还有一种将O波段WDM系统的单波长提升到100Gbit/s的方案。例如100G Lambda MSA组织正在研究的400GE-LR4/LR方案，就计划采用4波长、800GHz间隔的O波段WDM技术通过4×100Gbit/s PAM4信号实现400GE业务接口。因此面向云边协同，在光网络的接入层和城域边缘层，O波段WDM技术是一种非常值得关注的高性价比方案。
结语与展望
随着“新基建”理念深入人心和千行百业数字化转型的深入推进，云网融合已成为电信运营商的共识。中国电信云网融合的愿景目标是通过实施虚拟化、云化和服务化，形成一体化的融合技术架构，最终实现简洁、敏捷、开放、融合、安全、智能的新型信息基础设施的资源供给。作为云网融合基础设施的“带宽基石”，光网络将责无旁贷地承担起为云网融合业务发展提供更高速、更宽带、更泛在、更廉价的带宽服务职责。
针对云内数据中心内部光网络，数据中心已成为光模块市场发展和技术进步的第一推动力，目前400Gbit/s光模块开始普及，800Gbit/s也已经开始出现；未来发展趋势是电信设备光模块借鉴和重用数据中心光模块技术；板上光通信是数据中心内部光网络下一个发展热点，值得整个行业高度关注。
针对云间数据中心互联（DCI）光网络，电信运营商和互联网企业已经将DCI技术路线统一到L1层的WDM技术上来；适合数据中心机房部署、面向DCI的专用盒式传输设备形态已经得到业界高度认同；单波长400Gbit/s WDM系统已在DCI场景广泛部署，下一步正在研究800Gbit/s甚至更高速率的WDM技术；进一步提升单波长速率、扩展波段范围是DCI WDM系统未来的发展方向，需要业界共同努力推进扩展C和C+L等新型WDM技术的成熟和商用。
针对高品质入云光网络，面向高品质的企业入云服务需求，OTN技术可以提供安全度、可靠度、便捷度、响应度、感知度5个维度高品质云网融合服务，是最佳解决方案；M-OTN引入了新的OSU低阶容器，克服了传统OTN业务颗粒过于粗放的缺点，实现了2Mbit/s颗粒度起、“一业务一管道”的精细化高品质服务，未来将在高品质入云服务中扮演重要角色。
针对云边协同边缘光网络，5G前传和边缘计算的兴起带来的海量带宽需求第一次将WDM技术引入到了网络的边缘层；基于性价比优势，单波长100Gbit/s及以下速率的非相干光通信技术将是现在和未来相当长一段时间内边缘光网络的主流技术形态；此外，O波段WDM技术是一项非常值得关注的新兴技术，希望产业链协同，尽快选择合理技术路线在ITU-T完成G.owdm标准的制定工作。
