通信世界网消息（CWW）千兆光网具有超大带宽、超低时延、先进可靠等特征，已成为5G、数据中心、物联网等通信基础设施的“承载底座”，促进产业数字化转型，助力企业降本增效，推动经济高质量发展。而今，随着8K、XR（扩展现实）、裸眼3D等新兴应用的逐步成熟，数字经济对网络提出了更高要求，网络带宽从“千兆”向“万兆”加速演进，千兆城市也逐步迈向“万兆时代”。
从“千兆”到“万兆”
我国F5G网络迅猛发展，在促进家庭信息消费、赋能社会民生和行业融合应用方面发挥了重要支撑作用。在党中央、国务院决策部署下，按照《“双千兆”网络协同发展行动计划（2021—2023年）》等政策有关要求，截至2023年，我国共有207个城市达到千兆城市建设标准。由此可见，我国千兆城市建设已经取得了显著成果。
随着IT和OT的融合、通信到感知的演进、数字中国建设的持续推进，新型基础设施加速赋能千行百业，且随着新业务场景的不断涌现，用户对网络服务质量提出了更高要求，F5G需要持续演进至F5G-A。因此，下一代万兆宽带网络进入技术试点和应用探索阶段，万兆城市的号角即将吹响！
从“千兆”迈向“万兆”，北京和上海已率先发布万兆城市建设计划。北京宣布启动《“光网之都，万兆之城”行动计划（2023—2025年）》，明确在2025年前，落地F5G-A光通信技术应用，即在原千兆网络基础上，新增光感知与可视化、实时韧性连接、绿色全光网等特性，扩大光网建设规模，提升网络供给能力，开展50G PON（无源光纤网络）、800G等F5G-A万兆光网创新技术应用，实现十倍带宽、十倍能效、工业级时延与高可靠性、光通感一体等能力的全面提升。同时，紧密联动产业园区，加大千兆光网在政务、金融、医疗、教育、制造、文旅、酒店、办公园区等重点领域的融合创新和规模推广力度，深化千兆光网在智能家居、远程办公、远程教育、直播带货等家庭新业务中的普及应用，持续提升用户网络体验，提高千兆用户数量，逐步成为网络能力、创新应用、前沿示范方面领先的全光万兆“样板”城市，打造“全市1毫秒、环京2毫秒、京津冀3毫秒”时延圈，赋能千行百业数字化转型，引领用户数字生活新体验。
上海发布的《上海市进一步推进新型基础设施建设行动方案（2023—2026年）》提出，到2026年底实现四大目标。一是初步建成以5G-A和万兆光网为标志的全球“双万兆”城市，支持“双循环”内连外通的国际网络枢纽节点能力进一步提升，成为全球网速最快、覆盖最全、时延最低的城市之一，率先迈入全球“双万兆”城市行列。二是加快建成支撑人工智能大模型和区块链创新应用的高性能算力和高质量数据基础设施，建成多元供给、云边协同、随需调度、高效绿色的城市高性能算力网络体系，力争建成支撑万亿级参数大模型训练的智能算力资源、高质量语料库和专业数据集。三是初步建成全球规模最大、种类最全、综合服务功能最强的创新基础设施集群，面向6G、芯片制造与数字孪生、“人工智能+生物”、人形机器人等领域，初步建成若干前沿产业创新平台，为应对科技产业变革和探索科学研究新范式提供支撑。四是全面建成泛在融合的超大规模城市智能终端设施体系，基本建成支撑数字孪生的物联感知体系，数字技术赋能经济、治理、生活基础设施成效显著，交通、物流、教育、医疗、养老等基础设施智能化水平大幅提升，面向城市数字生活新图景的新业态、新模式加速涌现。上海将展开5G-A和万兆光网“双翼”，为数字经济发展注入新动能，为个人、行业和社会创造新价值。
与此同时，深圳、杭州、武汉等城市也相继启动万兆城市建设，积极探索建设万兆之城和万兆社会的最佳实践，加速释放数字经济新动能。
需求驱动网络演进
万兆城市的建设以场景需求为中心，家庭、企业/行业、算力、网络感知等应用场景正驱动网络加速演进。
在家庭场景方面，运营商家庭业务向多屏化、多元化和智能化演进，用户对智慧新生活提出更高需求。一方面，从4K、8K到XR的沉浸式业务体验不断提升。未来几年将成为XR产业的高速发展期，用户可通过XR设备进入全新的虚拟世界，并与物理世界进行交互。例如，通过XR创建虚拟面对面，用户可实现“身临其境”的交谈；XR游戏可极大提升游戏爱好者的体验感受。另一方面，智能家居从单品智能向全屋智能发展。通过各类家庭终端互联互通并结合场景式交互，打造亲切自然的居家体验，构建个性化的空间。与此同时，高品质的网络对运营商提出了更高要求，运营商需构建数字化运维能力，从感知、分析、决策到执行全生命周期实现高度自动化、智能化分级运营，助力家宽不断提升服务品质，持续提高用户满意度并加速新业务发展。
在企业/行业场景方面，企业数字化转型加速发展，在办公、学校、医院等场景下，XR、数据上云和跨地域智能协作等逐步成为主流应用。例如，智慧办公让互动方式更自然、沟通更高效，尤其是沉浸式XR办公可使用户体验到“共处一室”的空间感。又如，工业制造逐步向数字化、智能化、无人化和柔性化发展，3D机器视觉质检、云化PLC（可编程逻辑控制器）和集中控制类应用在工业制造中逐步成为主流，且对网络带宽、时延和可靠性提出了更高要求，运营商需要打造工业互联网“光底座”，进一步释放千行百业的生产力。
在算力方面，受“新基建”、数字化转型等国家政策促进及企业降本增效需求的驱动，我国数据中心近年来发展迅速。“东数西算”工程将推动骨干网带宽大幅增长，且对算力互联的大带宽提出更高要求。“东数西算”和数据中心间多级协同开展业务是大势所趋，数据中心直连网络需要提供稳定、可靠的低时延通信，例如双活数据中心要求网络时延为1ms~2ms。除了大型数据中心，边缘计算也承担起越来越重要的任务，在智慧交通、安防监控、工业互联网等场景中的应用越来越广泛。边缘计算可以更快速地对数据进行处理，提高实时性，也可以将数据从边缘节点汇集到“中心云”，进行大数据分析挖掘和数据共享。同时，边缘节点存储的大量数据需要备份到云端，以防止边缘节点故障导致的数据丢失。因此，算力发展需要“云与云”“云与边”“边与边”高效协同，而网络作为连接的“纽带”和“桥梁”，需要具备高度灵活的调度能力，以匹配“云边”协同的业务需求。
在网络感知方面，布局万物互联需要海量的光纤资源，而光纤属于哑资源，对行业而言，如何感知并准确收集光纤网资源信息、定界定位光路故障是一大难题。不过，光纤不仅可以进行信号传递，还具备良好的温度、振动、应力等感知功能，行业已逐步认识到光学传感绿色、高效、安全等独特优势，主动将光传感技术应用于生产活动中。例如，传统的油气传输和轨道交通等领域需靠人工进行长距离巡查，十分耗时耗力，若将光纤感知功能应用于油气等管道检测，结合智能算法可实现全时段无人化巡检、入侵事件提前检测预警，从而有效减少管道事故，大幅提升工作效率。
关键技术助力万兆城市扬帆起航
针对上述万兆城市的场景需求，一张海量连接、超大带宽、云网融合、高效智能并可提供极致体验的全光网络成为“联家、联企、联算、智感”的重要基础，既可满足物联网、工业互联网等新型基础设施的网络连接需求，也能支持丰富的行业数字化应用，助力传统产业向网络化、数字化、智能化发展。而50G PON、FTTR（光纤到房间）、Wi-Fi 7、OSU（光业务单元）、城域网400G/800G等技术是打造万兆光网络的关键，其蓬勃发展将有助于万兆城市扬帆起航。
XR、云游戏的普及和家庭多终端的接入，标志着千兆家庭演进到智慧家庭阶段，各种家庭终端通过全光底座“FTTR+Wi-Fi 7”实现互联。为承载VR（虚拟现实）、8K等低时延敏感业务，家庭全光底座需要具有确定性低时延能力、“零干扰”能力，接入侧网络带宽也需升级为50G PON。同时，50G PON、FTTR-2B也可应用于企业内网，满足上网、视频、监控、数据采集及生产系统互联的需求，进一步推进“光纤到桌面”“光纤到机器”，实现企业内的无缝光网覆盖。
50G PON是ITU-T（国际电信联盟电信标准分局）定义的下一代PON技术，支持泛在万兆全光接入，业界普遍认可50G PON是下一代PON的主流技术。2016年，50G PON标准相关项目启动；2021年9月，ITU-T批准发布50G PON标准。该标准定义的50G PON系统采用点到多点架构和时分复用技术，第一个版本支持的上下行速率分别为12.5Gbit/s和50Gbit/s，未来增强版将支持对称50Gbit/s。据悉，50G PON引入DSP（数字信号处理器）弥补器件性能损伤，使接入带宽相比10G PON提升了5倍；50G PON的业务支持能力得到增强，单帧多burst（突发脉冲）、注册窗口消除、CoDBA（协作DBA）等技术降低了传输时延并减少抖动，PON切片技术提升了确定性业务的服务质量。50G PON标准的发布将推动技术和产业成熟，目前国内主流设备商已完成样机的研制与测试，预计2025年左右开始商用部署。50G PON使带宽大幅提升，可靠性提升了10倍，时延降低至原来的十分之一，为千行百业带来了全新的确定性体验。通过50G PON全光万兆接入，用户可以在家中体验裸眼3D、NAS（极速云存储）和云游戏等数字服务；企业可实现Wi-Fi 7回传，支持MR（混合现实）等新型终端并发使用和无障碍在线协作，且随时调用云端渲染等边缘算力服务。“全光万兆”可以推动城市数字基础设施建设，发挥网络综合承载能力，提供高可靠的专网服务，支持城市智慧综合杆建设。
FTTR将光纤进一步延伸至家庭/小微企业内部的每一个房间，通过光纤构建信息基础设施，围绕业务体验为室内每个区域提供高质量网络服务。FTTR的发展目标是将光纤延伸至室内，实现全屋一张超大带宽、稳定抗干扰、绿色节能、可长期演进的光纤网络。2019年，ITU-T立项研究FTTR标准，目前已完成FTTR场景、总体技术要求以及1Gbit/s物理层和数据链路层的标准制定，正在推进WMCI（WLAN管理控制接口）、C-WAN（城域网）和10Gbit/s物理层的研究工作，国内标准制定进展基本与国际保持同步。三大运营商近年来大量部署传输速率达1Gbit/s的FTTR设备，行业内生产FTTR终端的厂家仍需不断提升技术水平。FTTR旨在依托业务与连接协同、“光+Wi-Fi”协同、Wi-Fi集中控制等多层次技术增强，使全部Wi-Fi AP（无线接入点）在频域、时域、空域等维度精准协同，从而提供整网一致的稳定连接体验和“零丢包”的无感漫游体验。FTTR拥有巨大的市场潜力，一方面，FTTR的高品质连接可成为家庭及小微企业智慧应用的基石；另一方面，广泛分布的光纤和设备本身具备感知和计算能力，可成为数据产生的源头和数据处理的资源，提供进一步的智慧服务并增加网络价值。
随着我国“东数西算”工程的不断推进，数据中心互联和干线光网络流量持续提升，这需要传送网的端口速率进一步提高，并能在距离不变的情况下实现单纤容量倍增，从而支撑骨干网络大容量传输。网络资源的编排、调度和协同发展，需要基于长距离、低时延、高速率的网络来实现，将骨干网络升级到400G、800G，可满足算力集中带来的大容量传送要求。目前400G城域网国际标准已经发布，400G长距标准在2021年底完成立项，预计2024年发布；而对于800G标准，目前几个主要标准组织聚焦于用户侧、线路侧及系统标准，后续工作将随产业发展逐步提上日程。
结语
在万兆城市建设方面，运营商作为“主力军”，要积极响应党和国家号召，加快产业发展、加大投资力度、推动网络迭代，不断推进万兆光网在政务、金融、医疗、教育、制造等重点领域的融合创新发展，打造未来城市的泛万兆网络。与此同时，运营商可通过部分先发城市“以点带面”发展万兆城市，因地制宜融入当地特色产业。在发展过程中，运营商要以学促进，合作交流，加强“万兆城市”成效宣传和经验推广，持续推进万兆城市在技术、标准、产业和应用等多层面的协同创新，构建多方互利共赢的良好生态。
