如何构建算力时代的全光网架构：关键技术与未来展望

本篇文章的部分核心观点、图表及数据，出自中国信息通信研究院技术与标准研究所于2024年10月10日发布的报告《算力时代全光网架构研究报告（2024年）》，如需获得原文，请前往文末下载。

随着数字化转型的深入和人工智能技术的快速发展，全球对算力资源的需求呈现出爆炸性增长。全光网作为支撑算力资源调度的关键基础设施，其重要性日益凸显。在算力时代，全光网不仅需要满足大容量、低时延的连接需求，还要实现云边协同、安全可靠的数据传输，以及灵活敏捷的网络服务。本报告深入分析了算力时代全光网的目标架构和关键技术，旨在为行业提供参考，推动数字经济的高质量发展。

关键词：算力时代、全光网架构、数据中心互联（DCI）、光电融合、智能管控平台、算网协同

一、全光网的目标架构：构建未来网络的基石

在算力时代，全光网的目标架构是实现网络无所不达、算力无所不在、智能无所不及，以支撑算力成为社会级服务。这一目标的实现，需要从四个层面进行构建：算力接入网络（DCA）、算间互联网络（DCI）、数据中心内网络（DCN）以及算网统一编排系统和全光网管控系统、算力管控平台。

算力接入网络（DCA）的演进将实现万兆及以上的入算带宽，使得千行百业能够快速灵活地接入算力资源。例如，通过PON网络切片、OTN硬管道等技术，可以为用户入算数据提供安全保障，同时通过全光调度实现一跳入算，保障高等级算力应用的时延体验。

算间互联网络（DCI）则关注于实现数据中心间的高效互联。随着AI大模型对算力需求的增长，单一数据中心的电力供应成为瓶颈，而通过大带宽高可靠的光网络连接不同数据中心，可以构建分布式智算中心集群，实现算力资源的协同调度。

数据中心内网络（DCN）通过引入全光交叉调度技术优化光电融合组网性能和可靠性，提升数据中心的算力使用效率。这不仅能够降低扩容升级成本，还能提升算力资源的利用率。

算网统一编排系统和全光网管控系统、算力管控平台的构建，将实现端到端算网融合业务的资源高效调度和算力服务的快速开通，为算力服务的高效供给和性能体验提供保障。

二、关键技术体系：全光网的核心竞争力

全光网的关键技术体系是实现算力时代目标架构的基石。这些技术包括全光DCA、全光DCI、光电融合DCN以及灵活一体调度的智能管控平台。

全光DCA通过提供灵活高品质的入算能力，以网促算。例如，通过50G-PON和FTTR+Wi-Fi融合组网技术，可以实现万兆光网的无缝覆盖，为用户提供泛在的万兆接入，并与OTN网络协同调度，实现个人、企业用户敏捷入算和动态带宽调整。

全光DCI实现数据中心的高效互联，以网强算。在全球相干光传输网络带宽预测中，数据中心互联（DCI）带宽从2023年开始占据光网络总带宽需求的50%以上，年增速达到47%。这意味着，全光DCI的部署对于满足数据中心间互联带宽需求至关重要。

光电融合DCN通过助力提高算力资源利用效率，以网补算。在智算中心网络中，采用光交换机替换顶层以太网交换机，可以减少互联光模块数量，降低网络故障率，同时提升系统可靠性和算力利用率。

灵活一体调度的智能管控平台使能算网高效敏捷调度。这一平台能够实现算力及网络资源的深度协同，通过多维信息智能感知和多策略匹配算网资源，实现运力的敏捷调度，同时通过网络质差监控分析，提供算网差异化保障。

三、全光网的未来发展：超大带宽与智能协同

展望未来，全光网的发展方向将聚焦于超大带宽、广域无损传输、确定性低时延和算网智能协同。随着AI技术与千行百业的深度融合，业务云化部署以及视频化、高清化趋势的加速，算力需求呈现爆发式增长，这将驱动全光网高品质连接需求的进一步升级。

超大带宽是全光网发展的重要方向。随着分布式智算协同、数据快递等新应用需求的出现，全光网需要提供更大规模的带宽以满足日益增长的数据传输需求。例如，华为Atlas 900 AI集群由数千颗昇腾训练处理器构成，要求全节点200Gbps网络互联，而英伟达最新的Blackwell GB200单向网络速率达到400Gbps，这要求全光网能够提供相应的带宽支持。

广域无损传输是另一个关键发展方向。在大模型训练过程中，网络的可靠性要求极高，以确保训练效率和数据的完整性。全光网需要提供高可靠无损传输，确保网络可用性达到99.999%。

确定性低时延对于提升用户体验和业务效率至关重要。全光网需要实现万兆全光接入，支撑家庭、园区及企业高品质灵活入算，通过灵活大带宽立体组网实现算间多层层级DCI互联。

算网智能协同是全光网未来发展的核心竞争力。通过智能管控平台，全光网可以实现算力及网络资源的深度协同，提供差异化的SLA保障，满足不同业务的时延、带宽和可用率要求。