全光传送网架构与技术

（1）5G是天上一张网，F5G是地上一张网，共同支撑着我国新型基础设施发展、助力数字经济发展及各行业数字化转型。“第五代固定网络（F5G）全光网技术丛书”向读者介绍了F5G全光网的网络架构、热门技术以及在千行百业的应用场景和实践案例。
（2）《全光传送网架构与技术》为“第五代固定网络（F5G）全光网技术丛书”的一个分册，介绍光传送网架构和技术，力求尽可能完整地向读者呈现全光传送网的业务诉求、业务特点，体现全光传送网独特的建网价值和建网方式，能够全面系统性地呈现作者在全光传送网上的经验与思考。
（3）本书由高校学者和华为公司技术专家共同编写，得到了多位重量级专家的联袂推荐，他们是：
? 中国工程院院士  邬贺铨
? 中国工程院院士  范滇元
? 中国工程院院士  张平
? 工业和信息化部通信科技委常务副主任  韦乐平
? 北京邮电大学前校长  林金桐
? 华为公司常务董事  汪涛
? 中国城市轨道交通协会专家和学术委员会副主任  李中浩
? 华为技术有限公司Fellow  崔秀国

 

《全光传送网架构与技术》属于“第五代固定网络(F5G)全光网技术丛书”中的一个分册，介绍光传送网架构和技术。本书全面介绍光传送网的演进过程、光传送网技术基础、组网架构和方案、热点技术及应用实践等，着重解读全光传送网涉及的OXC、OSU、Super C、光电协同等技术方案，同时对光传送网数据加密技术进行简要分析。 《全光传送网架构与技术》共8章。第1章着重介绍光传送网发展历程、光传送网架构和技术演进趋势； 第2章介绍光传送系统、线路技术、光层技术、电层技术和高可靠组网技术； 第3、4章主要介绍骨干网组网架构和方案、城域网组网架构和方案；第5章主要介绍光传送网热点技术，包括OXC、Super C、小颗粒交叉调度技术OSU、高精度时间同步技术等；第6章主要介绍光传送网在品质专线、5G前传、城域综合承载和视频方面的应用实践，通过应用实践帮助读者理解光传送网方案的应用过程；第7章主要介绍光纤数据传输面临的安全风险和相关的应对技术；第8章主要介绍未来光传送技术的展望。 《全光传送网架构与技术》适合为全光传送网从业者、设计人员、运维人员和研究人员提供设计和建网参考，也可作为高等院校通信、网络、计算机、软件工程专业高年级本科生、研究生的参考用书。

胡卫生，上海交通大学教授，先后担任区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室主任，获国务院政府特殊津贴、国家自然科学基金杰出青年基金、国家百千万人才工程人选、全国优秀博士学位论文指导教师等。
谭晶鑫，华为光传送技术专家，致力于光传送领域产品开发与研究，主持和参加光传送系列产品系统设计、全球运营商网络架构研究及光传送解决方案规划，主要研究方向包括全光承载网架构、城域品质专线和品质家宽承载、无线前传解决方案等。

第1章概述00

1.1光传送网发展历程00

1.1.1代光传送系统：多模系统00

1.1.2第二代光传送系统：PDH00

1.1.3第三代光传送系统：SDH00

1.1.4第四代光传送系统：WDM/OTN00

1.1.5第五代光传送系统：ROADM/OXC OSU 200G/400G00

1.2光传送网架构和技术演进趋势00

1.2.1光传送网络架构发展趋势00

1.2.2光传送网技术演进趋势00

第2章光传送网技术基础0

2.1光传送系统介绍0

2.1.1系统概述0

2.1.2应用场景分类0

2.1.3系统传输性能影响因素0

2.2线路技术0

2.3光层技术0

2.3.1频谱技术0

2.3.2光调度技术0

2.3.3光放技术0

2.4电层技术0

2.4.1早期OTN技术标准0

2.4.2OTN的技术发展和标志性技术0

2.4.3分组增强型OTN技术0

2.4.4OSU技术0

2.5高可靠组网技术0

2.5.1光层保护技术0

2.5.2电层保护技术0

2.5.3自动交换光网络技术0

第3章骨干网组网架构和方案0

3.1骨干网业务需求0

3.2骨干网当前组网架构和痛点0

3.3骨干网新的组网架构和方案0

3.3.1骨干网新架构0

3.3.2长距离传输解决方案0

3.3.3大容量节点解决方案0

3.3.4骨干网智慧运维解决方案0

第4章城域网组网架构和方案0

4.1城域网业务需求和当前组网架构痛点0

4.2城域网业务目标0

4.2.1运力升级夯实城域新型基础设施0

4.2.2架构升级使能品质业务体验0

4.2.3智慧运营自动化网络全生命周期0

4.3城域网新的组网架构和方案0

4.3.1传统平面0

4.3.2全光平面0

4.3.3智能管控0

4.4高可靠专线业务承载方案

4.4.1专线的定义与运营商销售的专线产品

4.4.2专线的用户群体与需求变化

4.4.3高品质专线行业观点

4.4.4高品质组网专线解决方案

4.5高品质入云业务承载方案

4.5.1高品质入云需求

4.5.2高品质入云行业观点

4.5.3高品质入云解决方案

4.5.4高品质入云关键技术

4.6VR/高清视频业务承载方案

4.6.1OTN组播承载方案

4.6.2面向家宽的品质入云方案

4.6.3精品媒资承载方案

4.7面向5G的前传全光承载方案

4.7.15G前传承载网络关键需求

4.7.25G前传全光承载方案

4.8面向多业务的全光底座

4.8.1城域全光底座目标架构

4.8.2城域多业务全光承载网络

4.8.3全光底座简化管理运维

第5章光传送网热点技术

5.1全光交叉

5.1.1OXC是ROADM技术的演进趋势

5.1.2OXC关键技术

5.2超大带宽：Super C

5.2.1单纤容量提升需要扩展通信波段

5.2.2超大容量系统组成

5.2.3Super C关键技术

5.2.4扩展波段DWDM系统展望

5.3小颗粒交叉调度技术：OSU

5.3.1OSU技术定义

5.3.2OSU技术优势

5.3.3OSU网络平滑演进

5.4高精度时间同步技术

5.4.1时间同步的基本概念

5.4.2OTN网络需要支持时间/时钟同步

5.4.3承载网络SyncE IEEE 1588v2逐跳同步方案

5.4.4城域OTN网络同步解决方案

5.4.5时钟标准及其演进

5.5光虚拟专网技术：OTSN

5.5.1光虚拟专网定义

5.5.2光虚拟专网关键技术

5.5.3光虚拟专网的应用与价值

5.6光电协同

5.6.1光电协同场景

5.6.2光电保护协同

5.6.3光电资源协同

5.6.4光电运维协同

5.7全光自动驾驶技术

5.7.1全光网络软件架构发展历程

5.7.2全光网络自动驾驶架构

5.7.3全光网络自动驾驶技术

 

第6章光传送网部署应用实践

6.1OTN品质专线应用实践

6.25G前传应用实践

6.3城域综合承载应用实践

6.4视频应用实践

6.4.1直播视频体验提升应用实践

6.4.2VR应用实践

第7章光传送网数据加密技术

7.1光纤数据传输所面临的安全风险

7.1.1光传送网产品面对的主要安全威胁

7.1.2光纤数据传输安全威胁

7.1.3光纤数据传输窃听技术原理

7.2光纤数据传输威胁应对技术

7.2.1常见的数据传输加密技术

7.2.2物理层数据传输加密技术原理

第8章未来光传送技术展望

8.1面向大带宽的新技术展望

8.1.1通过光频谱资源扩展增加带宽成为趋势

8.1.2多芯少模光纤成为扩展带宽容量的新热点

8.2网络运维面临挑战，自动化成为趋势

8.3OTN技术往接入延伸将加速品质入云业务的快速发展

附录专业术语

 

 

PREFACE

前言

 

 

 

如今，全球的智慧城市都在进入新的发展阶段。数字安防、未来社区、超级菜场等数字治理应用已开始普及，人工智能、智慧工厂、直播电商的数字经济新模式不断涌现，智慧家庭、在线教育、5G AR等数字生活服务也逐步走入千家万户，而作为整个智慧城市的连接底座，全光基础设施的演进升级也在加速推进。在我国，政策强化新基建政策实施，推进智慧城市的建设，加速城市运行体系的升级，并与全光网等城市基础设施全面融合，赋能产业数字化和数字产业化，撬动了万亿数字经济市场。全球“碳达峰、碳中和”实践推动光进铜退（传输介质的演进），利用光技术超大带宽，确定性低时延、安全可靠等特性为各行各业打造坚实的网络基础。

千兆光网构建了智慧城市的全光底座，以无处不在的千兆接入网连接了每个家庭、每个企业、每个行业，以高品质的全光传送网构建了城市的全光大动脉，实现了运力与算力的高效协同，以高品质的全光连接支撑了城市的智能化升级，进而赋能数字政府、数字治理、数字生活等城市数字化的高质量发展。产业界开始呼吁千兆光网上下游产业携手共建全光智慧城市，支撑数字中国国家战略的落地。

如何让光传送网在各行业数字化转型中扮演好带宽传送和品质连接的角色，在数字经济时代中创造更大的价值，需要全产业从业人员共同思考和努力。我们希望通过书籍的形式，尽可能完整地向读者呈现全光传送网的业务诉求、业务特点，体现全光传送网独特的建网价值和建网方式，能够全面系统性地呈现我们在全光传送网上的经验与思考，希望我们在通信行业多年的从业经验，能够对行业内的从业者有所帮助。这也是我们能够对行业所做的一点点微小的工作。衷心希望通过各位同仁的共同努力，推动光传送产业的蓬勃发展。

为了编写本书，我们在写作过程中参考了大量的行业资料、行业论文与行业书籍，甚至还查阅了不少二十世纪八九十年代的资料文献，总体上力求资料引用尽量丰富，写作质量尽量精准。也希望本书能够真正地对读者有所帮助！

【内容特色】

(1) 原理透彻，注重应用。

将理论和实践有机地结合是进行未来全光传送网络的组网研究和应用成功的关键。本书针对全光传送网分门别类、层层递进地进行了详细的叙述和透彻的分析，既体现了各知识点之间的联系，又兼顾了其渐进性。本书第3章和第4章，介绍了骨干网和城域网中应用了哪些关键技术。本书第5章详细介绍了各种热点技术，例如OXC、Super C等。

(2) 图文并茂，语言生动。

为了更加生动地诠释知识要点，本书配备了大量直观的图片，以便提升读者的兴趣，加深对相关理论的理解。在文字叙述上，本书摒弃了枯燥的平铺直叙，和全光传送网业务应用相结合，贴近实际；同时，本书还增加了“第6章（光传送网部署应用实践）”，真正体现了理论联系实际的理念，使读者能够体会到“学以致用”的乐趣。

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【结构安排】

本书以光传送网发展历程作为切入点，介绍全光传送网的五代发展历程、光传送网的架构和技术演进趋势、光传送网技术基础、骨干网组网架构和方案、城域网组网架构和方案、光传送网热点技术、光传送网部署应用实践、光网络数据加密技术，后介绍了未来光传送技术的展望。

【读者对象】

 全光传送网相关从业人员，如销售技术支持工程师、网络规划设计工程师、工程建设人员以及网络维护人员。

 初学全光传送网技术的高等学校在校学生和研究生，或毕业后欲从事全光传送网技术网络相关工作的学生。

【致谢】

本书主要由胡卫生、谭晶鑫编写，参与编写的人员还有顾江华、高洪君、袁国桃、李祥、陈玉杰、刘晓妮、夏建东、黄康勇、植明、孔凡华、刘帆、朱英、王锦辉、饶宝全、冯超、张寒、郑瑜、王利、汪大勇、吕京飞、刘源、吕霄云。

限于编者的水平和经验，加之时间比较仓促，书中疏漏或者错误之处在所难免，敬请读者批评指正。

 

编者
2022年2月