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《智慧光网络：关键技术、应用实践和未来演进》

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2021年10月18日，中共中央政治局就推动我国数字经济健康发展进行第三十四次集体学习，国家领导人在主持学习时发表重要讲话，强调要加快新型基础设施建设，加强战略布局，加快建设高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施，打通经济社会发展的信息大动脉。

2021年3月5日，《政府工作报告》中指出，我国“十四五”时期主要任务是“加快数字化发展，打造数字经济新优势，协同推进数字产业化和产业数字化转型”，2021年要“加大5G网络和千兆光网建设力度，丰富应用场景”。

光通信网络和算力算法、数字孪生、人工智能等技术融合发展的智慧光网络，正在且必将成为“高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施”，乃至整个数字经济发展的坚实底座。

正是怀着这样的坚定理想和信念，作为中国光纤通信发源地的烽火通信科技股份有限公司的中青年专家们从以赵梓森院士为代表的老一辈专家手中接下了光通信产业发展和创新的重任，集聚丰富的技术研究、产品开发和工程实践经验，以及对光通信领域产业现状和技术发展趋势的深刻理解和认识，编著了这本将理论与实践紧密结合，涵盖了智慧光网络技术发展、系统架构、应用实践、未来演进等方面的《智慧光网络：关键技术、应用实践和未来演进》。

智慧光网络的发展前景令人期待，“未来智慧光网络，是现阶段智慧光网络的升级，是具有更泛在连接、更高带宽、智慧内生、安全内生、云网算融合等高级智慧属性的自愈自治的光网络。”“未来智慧光网络是由太空和空地无线光通信网络、陆地光纤网络和海洋光纤网络互联而成的空天地海‘’一体化组网的基础网络设施，以满足未来网络全覆盖、全场景、全要素的智能连接的需求。”

内容简介：

本书提出了智慧光网络的架构——三层三面四特征，共分为7章，包括智慧光网络、智慧光网络的连接层技术、智慧光网络的网络层技术、智慧光网络的计算技术、云网协同技术、智慧光网络的应用实践、智慧光网络面向未来的演进，适合运营商技术人员和高层管理人员阅读，也可作为ICT领域的科研人员，以及高校ICT相关专业师生的参考书。

编辑推荐：

系统性：

研究了智慧光网络的技术、应用实践和未来演进，有较强的系统性。

理论性：

研究提出智慧光网络的架构——三层三面四特征。三层即连接层、网络及控制层、服务层；三面即贯穿三层的三类使能技术-数字孪生技术、人工智能技术、算力算法技术；三层三面托起了智慧光网络四个典型特征——泛在、超宽、开放、随需，并向泛在光网、云网融合、算网一体的方向不断发展。这吸收了业界的共识，又不失独创性。

全面性：

本书几乎涵盖了本领域的最新技术：全光通信、下一代IPv6 /SRv6、云网融合、网络切片、网络的协同/编排/管理/控制、网络人工智能、数字孪生、知识图谱等，读者在本书中可以领略最新的ICT产品和技术。

实用性：

应用实践涵盖了全光区域网络、5G承载、精品政企网络、全光家庭和全光园区、数据中心网络和海洋网络等，对电信运营商和网络运营商的建设运营工程人员和高层管理者有参考价值。

前瞻性：

研究了6G承载、XR、全息通信、触觉互联网、AIoT、工业互联网、卫星互联网、海洋信息网络、空天地海一体化网络的需求；定义了未来智慧光网络；研究了全光底座的架构、挑战和解决方案；研究了空天地海一体化网络架构演进和关键技术发展趋势，包括对下一代大容量空分复用技术、空间光通信技术的展望。

目录

第1章 智慧光网络001

1.1 智慧光网络产生的背景002

1.2 光网络的发展历程002

1.3 光网络面临的挑战003

1.4 光网络演变趋势004

1.5 智慧光网络的概念007

1.5.1 智慧光网络是什么007

1.5.2 智慧光网络的特性010

1.5.3 智慧光网络的目标013

1.6 小结015

第2章 智慧光网络的连接层技术017

2.1 智慧光网络连接层的技术要求018

2.2 光纤技术020

2.2.1 光纤通信的发展历程和技术特性020

2.2.2面向传输容量的光纤技术的发展022

2.2.3面向传输性能的光纤技术的发展024

2.3 光模块技术026

2.3.1 光模块的分类和发展历程026

2.3.2 直接检测光模块的调制技术的发展028

2.3.3 相干光模块的光电器件技术的发展030

2.3.4 相干光模块的DSP技术的发展032

2.3.5 光模块的发展趋势035

2.4 光放大技术036

2.4.1 掺铒光纤放大器和遥泵光放大器037

2.4.2 拉曼光纤放大器039

2.4.3 半导体放大技术041

2.4.4 光放大领域的新技术及发展趋势041

2.5 无源波分复用器件044

2.5.1 FOADM器件和AWG技术044

2.5.2 ROADM器件和WSS技术044

2.5.3 新技术及发展趋势045

2.6 光波长选择及交叉技术046

2.6.1 传统波分复用技术047

2.6.2 ROADM光交叉矩阵技术049

2.6.3 从方向相关（Directioned）到方向无关（Directionless）050

2.6.4 从波长相关（Colored）到波长无关（Colorless）051

2.6.5 竞争无关（Contentionless）052

2.6.6 灵活栅格（Flexible Grid）055

2.6.7 OXC系统055

2.6.8 ROADM新技术和发展趋势057

2.7 多业务承载的OTN及OSU技术060

2.7.1 分组增强型OTN技术060

2.7.2 OSU技术的关键功能特性061

2.7.3 OSU演进趋势062

2.8 IP承载技术064

2.8.1 高速以太网技术064

2.8.2 MPLS技术的演进067

2.8.3 确定性网络技术069

2.8.4 IPv6 071

2.9 光接入网技术074

2.9.1 光接入系统074

2.9.2 EPON/10G EPON/GPON/XG-PON/XGS-PON075

2.9.3 50G PON076

2.9.4 WDM-PON080

2.9.5 家庭网络技术081

2.9.6 光接入网SDN/NFV083

2.9.7 光接入网的智能化084

第3章 智慧光网络的网络层技术085

3.1 智慧光网络的协议086

3.1.1 GMPLS086

3.1.2 PCE091

3.1.3 路由协议101

3.1.4 QUIC协议106

3.2 智慧光网络的管控技术107

3.2.1 管控技术概述107

3.2.2 网络南向驱动109

3.2.3 融合网络管控111

3.2.4 跨域编排协同117

3.2.5 数智融合分析119

3.2.6 北向能力开放125

3.2.7 管控架构云化128

第4章 智慧光网络的计算技术135

4.1 智慧光网络计算技术需求概述136

4.1.1 光网络智慧自治的需求136

4.1.2 光网络前瞻预防的需求137

4.1.3 光网络敏捷随需的需求137

4.2 智慧光网络算力与算法技术138

4.2.1 智慧光网络算力与算法架构138

4.2.2 智慧光网络的算力技术140

4.2.3 智慧光网络的算法技术148

4.3 人工智能技术169

4.3.1 人工智能技术的背景169

4.3.2 人工智能的关键技术170

4.3.3 人工智能的应用场景176

4.4 数字孪生技术178

4.4.1 数字孪生技术的背景179

4.4.2 数字孪生的关键技术180

4.4.3 数字孪生技术的应用场景183

第5章 云网协同技术185

5.1 智慧光网络与云网协同186

5.1.1 什么是云网协同186

5.1.2 智慧光网络与云网协同的关系186

5.1.3 趋势和挑战187

5.1.4 顶层架构189

5.1.5 运营商的云网协同架构简介190

5.2 面向云网协同的组网能力194

5.2.1 网随云动194

5.2.2 云化使能196

5.2.3 云边端协同网络199

5.3 云网协同的关键技术200

5.3.1 网络可编程201

5.3.2 网络遥测技术214

5.3.3 网络切片219

5.3.4 网络云化技术224

第6章 智慧光网络的应用实践233

6.1 概述234

6.1.1 商业模式升级234

6.1.2 技术场景升级234

6.1.3 应用场景升级235

6.2 跨省ROADM/OXC全光区域网235

6.2.1 从传统建网思路向跨省ROADM/OXC区域网络建设思路转变235

6.2.2 ROADM/OXC区域组网的优势236

6.2.3 ROADM/OXC区域组网的实践及思考238

6.3 5G承载240

6.3.1 5G承载的需求与架构240

6.3.2 5G前传244

6.3.3 5G中传和回传245

6.4 政企专网249

6.4.1 差异化服务能力是政企专线业务成功的关键所在250

6.4.2 专线业务承载技术及组网方案251

6.4.3 运营商政企专线组网思路和案例252

6.5 数据中心光网络256

6.5.1 数据中心网络光互联256

6.5.2 开放式光传输系统在数据中心的应用258

6.5.3 运营商光网络在开放解耦方面与数据中心的差异259

6.6 工业光网络261

6.6.1 工业光网络的概念和总体架构261

6.6.2 工业OTN262

6.6.3 工业PON263

6.6.4 基于无源光局域网的全光园区的构建265

6.7 全光家庭网络267

6.7.1 光纤到户（FTTH）267

6.7.2 光纤到房间（FTTR）269

6.8 海洋光通信网络270

6.8.1 海洋光通信网络的构成270

6.8.2 海洋光通信技术发展的趋势271

第7章 智慧光网络面向未来的演进275

7.1 未来光网络概述276

7.1.1 未来网络的概念276

7.1.2 未来网络在国内外的研究情况276

7.1.3 未来光网络的概念和特征282

7.2 未来智慧光网络的应用场景和需求284

7.2.1 6G 移动承载需求284

7.2.2 XR场景需求286

7.2.3 全息通信需求287

7.2.4 触觉互联网需求288

7.2.5 工业互联网需求289

7.2.6 智能物联网和车联网需求292

7.2.7 海洋信息网络需求294

7.2.8 天地一体化需求296

7.2.9 全光一体化底座需求297

7.3 未来智慧光网络的架构演进300

7.3.1 国内外典型网络架构研究301

7.3.2 全光网络架构的演进303

7.3.3 全光网络的技术趋势和挑战305

7.3.4 空天地海一体化网络架构的演进308

7.3.5 空分复用光通信技术310

7.3.6 空间光通信技术311

参考文献315

后记319

不忘初心，砥砺前行319

End

责编/版式：范范

审核：申晴

监制：刘启诚

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