1、中国信息通信研究院技术与标准研究所 2024年9月 算力时代全光网架构算力时代全光网架构 研究报告研究报告 (2022024 4 年年)版权声明版权声明本报告版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。本报告版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注明注明“来源：中国信息通信研究院来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，本院。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。将追究其相关法律责任。前前 言言 随着行业数字化转型的深入及人工智能（AI）大模型技术的发展，AI 在千行百业中的融合应用

2、日益丰富，企业及家庭用户对算力资源的需求快速增长，数字经济已进入以人工智能+算力为核心生产力要素的算力时代。全光网作为运送和支撑调度算力资源的关键底座，其重要性日益凸显。算力时代下，各类算力应用场景向全光网提出新需求挑战，如多级数据中心间的算间互联带来大容量、低时延及云边协同，以及企业及家庭用户入云用算带来便捷接入、安全可靠及灵活敏捷等需求，全光网亟需加速演进，逐步升级网络架构和传输能力，支撑各级算力资源的灵活互联和用户高品质应用入算。面向支撑算力创新应用、赋能行业数智化转型发展的愿景，本报告详细分析了算力时代下的高品质联云入算、城市内算力互联、枢纽间算力互联以及网络智能化调度四大需求，总结了

3、稳定大带宽、安全高可靠、确定低时延，以及智能化服务等全光网发展四大特征，包括，提出算力时代的全光网目标架构和关键技术体系：一是通过全光DCA（数据中心接入），提供灵活高品质入算能力，以网促算；二是通过全光 DCI（数据中心互联）实现数据中心高效互联，以网强算；三是通过光电融合 DCN（数据中心网络）助力提高算力资源利用效率，以网补算；四是通过灵活一体调度的智能管控平台，使能算网高效敏捷调度。期望通过本报告研究成果，为我国全光网技术创新、融合应用及产业生态发展提供参考，助力我国数字经济持续高质量发展。目目 录录 一、算力时代推动全光网高质量创新发展.1 二、算力时代全光网发展的四大需求特征.2(

4、一)高品质联云入算，开启万兆光网接入时代.3(二)城市内算力互联，打造 1ms 全光接入时延圈.7(三)枢纽间算力互联，构筑高速可靠全光底座.8(四)网络智能化调度，使能算网高效协同发展.10 三、算力时代全光网目标架构和关键技术.11(一)算力时代全光网目标架构.11(二)以网促算，全光 DCA 实现用户高品质入算.12(三)以网强算，全光 DCI 实现数据中心高效互联.17(四)以网补算，光电融合 DCN 助力突破算力瓶颈.22(五)灵活一体调度的智能管控平台.25 四、总结与展望.28 图图 目目 录录图 1 基于全光接入网络的智慧汽车工厂.6 图 2 全球相干光传输网络带宽增长.10

5、图 3 全光网的目标架构.12 图 4 万兆智慧家庭的高品质入算方案.14 图 5 中小企业的全光网络入算方案.15 图 6 大企业高品质专线入算方案.16 图 7 枢纽间互联骨干网立体扩容.18 图 8 光电保护协同提升网络可靠性.19 图 9 光电联动技术实现业务快速发放.20 图 10 算力接入 1ms 城市的城域全光网架构.21 图 11 DCN 采用 OXC 的光电混合组网方案.23 图 12 全光网多维灵活感知.26 表表 目目 录录表 1 多业务并发场景网络需求.4 表 2 XR 教室对网络指标的诉求.5 表 3 智能制造企业的工业自动化系统带宽需求.7 算力时代全光网架构研究报

6、告（2024 年）1 一、一、算力时代全光网高质量创新发展 人工智能发展对算网融合服务能力提出更高要求。国际货币基金组织认为，人工智能将促进全球经济增长，影响全球近 40%的工作，企业和个人用户对人工智能和算力服务的需求，将会像用水用电一样成为必需，对算力服务的及时性、便捷性和可靠性，也会有更高要求。另一方面，大模型训练对计算资源的需求急剧增加，然而数据中心受到地域空间、供电能力、供需不均衡等制约，多个数据中心实现分布式算力集群需高质量的通信网络提供连接，协同调度发挥最大的效能。各国积极探索实践算力时代的全光网络技术创新。纵观全球，各主要国家和地区均将光网络建设作为提升数字经济建设的基础之一，