作者：中國信科集團烽火通信科技股份有限公司高級技術(shù)專家 吳軍
數(shù)字化與數(shù)字化轉(zhuǎn)型正當時
2017年，習(xí)近平總書記強調(diào)“推動實施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，加快完善數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施”“加快建設(shè)數(shù)字中國，更好服務(wù)我國經(jīng)濟社會發(fā)展和人民生活改善”。當成為數(shù)字世界和現(xiàn)實世界的聯(lián)系紐帶及表現(xiàn)形式時，數(shù)字就成為數(shù)據(jù)。“利用新的ICT技術(shù)在組織、文化、流程等方面應(yīng)變而變的改變”，這是2017年中國信科集團旗下烽火通信給出的數(shù)字化轉(zhuǎn)型的定義。數(shù)字經(jīng)濟是應(yīng)用數(shù)字技術(shù)、數(shù)字產(chǎn)品和數(shù)字化方法來創(chuàng)造、轉(zhuǎn)換和實現(xiàn)價值。數(shù)據(jù)顯示，2020年，我國數(shù)字經(jīng)濟規(guī)模達到39.2萬億元，占GDP比重為38.6%，位居世界第二。數(shù)據(jù)成為最核心的生產(chǎn)要素。數(shù)字文明是指利用新的ICT技術(shù)創(chuàng)造新的可信、安全、智能的社會。中國正處于從發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟邁向發(fā)展數(shù)字文明的偉大進程中。
2021年3月5日，國務(wù)院總理李克強在政府工作報告中介紹“十四五”時期主要目標任務(wù)，指出“加快數(shù)字化發(fā)展，打造數(shù)字經(jīng)濟新優(yōu)勢，協(xié)同推進數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型”，強調(diào)“加大5G網(wǎng)絡(luò)和千兆光網(wǎng)建設(shè)力度，豐富應(yīng)用場景”。千兆光網(wǎng)就是智慧光網(wǎng)或者F5G，從語音業(yè)務(wù)到Web、視頻、4K高清，再到如今的萬物互聯(lián)，移動5G和固網(wǎng)5G一同走進了千兆時代，5G﹢智慧光網(wǎng)（F5G）將構(gòu)筑ICT網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的基石。
截至2021年8月，全球超過170家電信運營商實現(xiàn)了5G商用，我國累計建成5G基站達到103.7萬個，占全球5G基站總數(shù)的70%以上；5G終端連接數(shù)近4.2億，5G終端連接數(shù)占全球80%以上。在5G標準方面，支持萬物互聯(lián)的R17版本即將完成，作為5G-Advanced的首個版本R18也將啟動；F5G的Tbit單波速率、光聯(lián)萬物、ms級的低時延帶來極致的用戶體驗。據(jù)中國信通院的預(yù)測，到2030年5G拉動6.3萬億元經(jīng)濟產(chǎn)出，新增800萬個就業(yè)機會。5G﹢F5G（智慧光網(wǎng)）引領(lǐng)數(shù)字經(jīng)濟蓬勃發(fā)展。
5G、F5G正在和“ABCD”（AI人工智能、Big Data大數(shù)據(jù)、Cloud Computing云計算、Digital Twins數(shù)字孿生）等技術(shù)融合，錨定應(yīng)用行業(yè)和應(yīng)用場景。比如，智慧醫(yī)療將挽救更多人的生命，守護更普惠的健康；智慧電網(wǎng)將極大地提升電網(wǎng)安全、縮短電力故障恢復(fù)時間。5G﹢智慧光網(wǎng)將使能千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
各行業(yè)企業(yè)紛紛投身到數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實踐中。例如，基于“最大限度挖掘數(shù)字連接價值，造福人類社會”的愿景，烽火通信制訂了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略SMART，即協(xié)同共享的生態(tài)（Synergetic Ecosystem）、因變而變的組織（Matching Organization）、敏捷靈活的運營（Agile Operation）、創(chuàng)新突破的應(yīng)用（Revolutionary Application）、量身定制的服務(wù)（Tailormade Service）。從SMART戰(zhàn)略到SmartICT2.0﹢完整解決方案，烽火通信的解決方案包括了智慧網(wǎng)絡(luò)、智慧平臺和應(yīng)用以及健康生態(tài)。
泛在、超寬、開放、隨需彰顯光網(wǎng)“智慧”
2019年，烽火通信率先提出智慧光網(wǎng)絡(luò)的概念，它的主要特征是“泛在、超寬、開放、隨需”。“智慧光網(wǎng)絡(luò)”一經(jīng)提出，在行業(yè)內(nèi)引起了廣泛共識。智慧光網(wǎng)通過數(shù)字孿生技術(shù)，將物理光網(wǎng)絡(luò)完整映射到數(shù)字世界，加上意圖識別、知識圖譜、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，物理網(wǎng)絡(luò)和孿生網(wǎng)絡(luò)兩個平行世界智慧交互；通過邊緣延伸、帶寬靈活調(diào)度、AI加持等實現(xiàn)架構(gòu)扁平化、調(diào)度全光化、管理智能化，進一步體現(xiàn)智慧光網(wǎng)“泛在、超寬、開放、隨需”的核心價值，支撐政務(wù)應(yīng)用、行業(yè)應(yīng)用和家庭應(yīng)用。
智慧光網(wǎng)絡(luò)的泛在體現(xiàn)在接入客戶類型、業(yè)務(wù)種類和接入場景三個方面。在網(wǎng)絡(luò)接入側(cè)，支持4G/5G/6G無線、光纖到家庭（10G/50G PON）、企業(yè)專線、萬物智聯(lián)等。光纖到家庭將進一步向光纖到房間（FTTR）、光纖到桌面（FTTD）、光纖到終端（FTTT）乃至光聯(lián)萬物方向發(fā)展。在全光鏈路側(cè)，OTN/ WDM向網(wǎng)絡(luò)邊緣不斷延伸并引入小顆粒的光業(yè)務(wù)單元（OSU），使管道容器匹配業(yè)務(wù)顆粒度。
智慧光網(wǎng)絡(luò)的超寬體現(xiàn)在超高速率、超大系統(tǒng)傳輸容量和超大節(jié)點調(diào)度容量三個方面。通過編碼和調(diào)制技術(shù)，單波速率從400G向800G/Tbit提升；通過波分復(fù)用技術(shù)，從C波段向C﹢﹢再向C﹢L全波段延伸，獲得更大的系統(tǒng)容量；通過空間復(fù)用技術(shù)，采用多芯/少模光纖，實現(xiàn)下一代超大容量的光纖通信系統(tǒng)。而10G/ 50G PON﹢2.5G/5G無線雙頻并發(fā)構(gòu)筑了立體多維的室內(nèi)大帶寬。
智慧光網(wǎng)絡(luò)的開放體現(xiàn)在能力開放、網(wǎng)絡(luò)開放和接口開放三個方面。應(yīng)用層集中管理豐富的APP應(yīng)用；標準的南北向接口實現(xiàn)開放解耦；通過統(tǒng)一的云網(wǎng)編排控制、IP﹢光的跨層協(xié)同實現(xiàn)云網(wǎng)協(xié)同，支撐網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)（NaaS）。軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN﹢AI技術(shù)打造智慧光網(wǎng)大腦，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)端到端的可控可管可視。
智慧光網(wǎng)絡(luò)的隨需體現(xiàn)在業(yè)務(wù)承載方式、路徑和帶寬、時延QoS保障三個方面。100M-5G的任意顆粒切片技術(shù)、確定性的低時延技術(shù)，專線MAC層的隧道加密技術(shù)實現(xiàn)一網(wǎng)多用、帶寬按需分配、服務(wù)無等待、品質(zhì)可保障。
正是智慧光網(wǎng)絡(luò)“泛在、超寬、開放、隨需”的特征，能很好地為千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能。
智慧光網(wǎng)絡(luò)賦能行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型
如今，無論任何時間、任何地點、任何屏幕，移動視頻已成為一種習(xí)慣；停課不停學(xué)，居家辦公永在線，新冠肺炎疫情成就了在線教育和在線辦公；中小企業(yè)加速上云成為常態(tài)；還有XR、全息通信、觸覺互聯(lián)網(wǎng)、AIoT、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等，這些應(yīng)用將開啟智慧光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的新藍海。在智慧醫(yī)療、智能制造和新型智慧城市等眾多行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，智慧光網(wǎng)絡(luò)功不可沒。
智慧光網(wǎng)絡(luò)為醫(yī)療行業(yè)注入新動能。在醫(yī)療行業(yè)，智慧醫(yī)院是典型的應(yīng)用場景。5G﹢智慧光網(wǎng)構(gòu)成智慧醫(yī)院專網(wǎng)，用來連接科室的各種醫(yī)療設(shè)備。基于醫(yī)院專網(wǎng)構(gòu)成的大帶寬、低時延、廣連接的智慧網(wǎng)絡(luò)支撐各種醫(yī)療應(yīng)用，如遠程會診、遠程超聲、遠程手術(shù)、遠程護理等。借助5G、智慧光網(wǎng)、產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、AI等新興技術(shù)，醫(yī)院提高了醫(yī)療配置效率、改善了就醫(yī)體驗、密切了醫(yī)患互動，推動了傳統(tǒng)醫(yī)療向全聯(lián)接的智慧醫(yī)療方向發(fā)展。
5G和智慧光網(wǎng)絡(luò)在2020年雷神山、火神山醫(yī)院抗擊新冠肺炎疫情過程中發(fā)揮了巨大作用。在手術(shù)前的遠程會診中，1Gbps量級的帶寬、16K 3D視頻帶來的高清影像，讓醫(yī)生與患者“近在咫尺”；遠程手術(shù)中需要操控手術(shù)儀器，毫米級時延、5個9的可靠性幫助醫(yī)生與病魔賽跑；手術(shù)后的遠程醫(yī)護借助可穿戴設(shè)備、醫(yī)療傳感、大連接守護患者的健康。
智慧光網(wǎng)絡(luò)編織工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“全連接”平臺。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟深度融合的新型基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用模式和工業(yè)生態(tài)，通過對人、機、物、系統(tǒng)等要素的全面連接，構(gòu)建起覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈的全新制造和服務(wù)體系，為工業(yè)乃至產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展提供了實現(xiàn)途徑。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)由三個部分組成：一是底層物聯(lián)網(wǎng)，也稱OT系統(tǒng)，如分布在生產(chǎn)車間的生產(chǎn)裝備、智能儀表、工業(yè)機器人、各種傳感器和接入控制網(wǎng)關(guān)等。二是連接OT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)的企業(yè)內(nèi)網(wǎng)CT系統(tǒng)，包括工業(yè)PON、工業(yè)OTN等工業(yè)級的智慧光網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)以太網(wǎng)以及采用5G/6G網(wǎng)絡(luò)切片的企業(yè)專網(wǎng)，比如云化機器人等移動的智能裝備必須用5G/6G網(wǎng)絡(luò)來安全可靠連接。三是支撐企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、供應(yīng)鏈、服務(wù)等全場景全生命周期的多個IT系統(tǒng)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)既是工業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)設(shè)施，也是互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能與實體經(jīng)濟深度融合的應(yīng)用模式。以智能制造為例：一方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺基于實時業(yè)務(wù)流，驅(qū)動車間OT運行，實現(xiàn)智能制造；另一方面，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聚合來自O(shè)T的數(shù)據(jù)，借助人工智能、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，反過來優(yōu)化OT運行參數(shù)、提高運行效率，進一步為企業(yè)提供決策支撐。企業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺需要與外部工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺互聯(lián)，如與行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析平臺對接，與合作伙伴生產(chǎn)系統(tǒng)、供應(yīng)鏈系統(tǒng)連接，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造、零庫存等提質(zhì)增效的目標。智慧光網(wǎng)絡(luò)的大帶寬、低時延等特性構(gòu)成了智能制造實時和高可靠應(yīng)用的基礎(chǔ)。
智慧光網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建城市“最強大腦”。武漢新型智慧城市基礎(chǔ)平臺就是典型應(yīng)用實例，該平臺包含一張融合的云網(wǎng)、一個城市大腦、三大保障體系，服務(wù)于政府管理、城市治理、生態(tài)宜居、惠民服務(wù)、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新五大領(lǐng)域，實現(xiàn)了包括政務(wù)服務(wù)一網(wǎng)通辦、政府辦公一網(wǎng)協(xié)同、民生服務(wù)一碼互聯(lián)、企業(yè)服務(wù)一站直通、城市運行一網(wǎng)統(tǒng)管、社會治理一網(wǎng)共治理的“6個1”。5G和智慧光網(wǎng)絡(luò)、城市大腦成就了“云數(shù)通衢、大智武漢”。
未來智慧光網(wǎng)絡(luò)支撐我國邁向數(shù)字文明
ITU-T SG13發(fā)布了網(wǎng)絡(luò)2030白皮書。網(wǎng)絡(luò)2030白皮書給出了網(wǎng)絡(luò)2030愿景：在新興的全息社會——由全息技術(shù)驅(qū)動的未來數(shù)字社會里，開展新一輪網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新，借助聯(lián)邦新型基礎(chǔ)設(shè)施提供新的通信服務(wù)，從而使能新型垂直行業(yè)。
根據(jù)全球通信行業(yè)的發(fā)展規(guī)律、各國的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展戰(zhàn)略和學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界的最新研究進展，第六代移動通信技術(shù)會在2030年開始商用，智慧光網(wǎng)絡(luò)也將相應(yīng)地發(fā)展為第六代固定通信網(wǎng)絡(luò)（未來智慧光網(wǎng)絡(luò)或F6G）。
未來智慧光網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景將包括但不限于6G移動承載、XR、全息通信、觸覺互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能物聯(lián)網(wǎng)、空天一體化（衛(wèi)星-陸地通信）、海洋信息網(wǎng)絡(luò)等，這將對智慧光網(wǎng)絡(luò)提出更高的要求。比如，觸覺互聯(lián)網(wǎng)是能夠?qū)崟r傳送控制、觸摸、感應(yīng)/驅(qū)動信息的通信網(wǎng)，它融合了XR、觸覺感知、全息通信、5G-A/6G移動通信、XR智慧光網(wǎng)絡(luò)等最新技術(shù)，是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用的又一次演進。觸覺互聯(lián)網(wǎng)對通信網(wǎng)絡(luò)提出了大帶寬、低時延、嚴格同步和安全性的要求：大尺寸全息圖需要1Tbps以上傳輸帶寬；人眼察覺不到的最大時延約為5ms，為了承載的流暢性和沉浸性，即時觸覺端到端的延遲在亞毫秒級；人腦對不同的感覺輸入反應(yīng)時間不同，例如觸覺1ms，視覺10ms，聽覺100ms，在多觸覺輸入的情況下，來自不同位置的混合感覺輸入的實時反饋需要嚴格同步；在遠程操作的過程中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩詰?yīng)保證，尤其是涉及人的生命或高價值的機械裝置等觸覺場景。
烽火通信認為，未來智慧光網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)階段智慧光網(wǎng)絡(luò)的升級，是具有更泛在連接、更大帶寬、智慧內(nèi)生、安全內(nèi)生、云網(wǎng)算融合等高級智慧屬性的自愈自治的光網(wǎng)絡(luò)。
可以預(yù)見，未來光網(wǎng)絡(luò)的智慧特性將更好地服務(wù)于智慧生活、智慧生產(chǎn)和智慧社會治理，更好地賦能千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，支撐我國從數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展邁向數(shù)字文明。
