NGOAN智能光接入网白皮书

1NGOAN智能光接入网白皮书中国移动通信有限公司研究院2021 ·联合编写单位编写单位（排名不分先后）：中国移动通信有限公司研究院中国信息通信研究院华为技术有限公司中兴通讯股份有限公司烽火通信科技股份有限公司上海诺基亚贝尔股份有限公司安华高半导体科技(上海)有限公司达发科技（苏州）有限公司 ·前言随着宽带网络的全面普及和互联网应用的蓬勃发展，有线接入网从单一的带宽提升走向了以千兆、全光连接、极致体验为特征的千兆光接入网时代。随之而来，千兆光接入网的架构体系正在面临全新挑战：首先，面向不同场景、不同应用的综合承载和接入，需要面向不同用户、不同业务提供个性化、精细化网络连接能力，即满足不同带宽、时延、丢包率、可靠性保障能力的按需组合订购，以支持更灵活的商业模式。其次，面向用户级和应用级体验承诺的按需网络连接提供，需要具备主动的体验度量能力，能够有效感知用户及应用体验，监测体验变化、定位体验瓶颈。这样，一方面可以实施主动调优，保障体验承诺目标的达成；另一方面可以挖掘潜在的体验保障商机。最后，在云网融合时代，光接入网不仅提供单一的连接服务，而且逐步向“算力+连接+服务”的综合承载架构演进，结合接入网靠近用户、靠近业务的天然优势，实现算力资源按需的优化分配、灵活调度，进而满足网络自身、用户及应用对于算力和网络的个性化需求。为适应千兆固定宽带业务发展和技术创新带来的光接入网架构和关键技术的发展需求，本白皮书定义NGOAN下一代智能光接入网，通过引入10GGPON/50GPON、Wi-Fi6FTTR、双平面交换架构、算力网络、AI和大数据等关键技术，支撑有线宽带从基于千兆连接能力的带宽经营逐步迈向基于千兆服务能力的体验经营转型，并成为 ·有线宽带高品质发展和支撑千行百业数字化转型的基石。本白皮书的版权归中国移动所有，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本建议之部分或全部内容。 5目录1.固定带宽网络发展趋势....................................................................................................61.1面向家庭发展趋势：高品质业务、个性化服务.....................................................61.2面向行业发展趋势：千兆光网络业务加速向行业渗透.........................................61.3新技术发展趋势：DICT融合发展使能网络智能化转型.......................................72.新形势下光接入网关键挑战............................................................................................82.1挑战1：新业务需更高网络品质，千兆带宽≠千兆体验......................................82.2挑战2：全面提升网络敏捷性，匹配业务快速变化..............................................82.3挑战3：新业务、新场景对算力+连接融合提出新的要求....................................93.NGOAN智能光接入网价值主张...................................................................................104.NGOAN智能光接入网架构...........................................................................................135.NGOAN智能光接入网关键技术...................................................................................165.1超宽光底座关键技术...............................................................................................165.2智能化关键技术.......................................................................................................195.3面向算网融合演进的技术愿景...............................................................................226.NGOAN智能光接入网TOP应用.................................................................................246.1CloudVR高价值业务差异化承载..........................................................................246.2AI实现家宽智能体验运营......................................................................................246.3一网多租户使能行业虚拟专网...............................................................................256.4PON延伸工业互联网..............................................................................................267.NGOAN智能光接入网未来展望...................................................................................28略语列表...........................................................................................................................................29 61.固定带宽网络发展趋势固定宽带进入千兆光网络新时代，并正式纳入十四五规划纲要，光接入网朝着服务家宽高品质和千行百业数字化转型发展，带来了业务、体验、运营等方面新变化。1.1面向家庭发展趋势：高品质业务、个性化服务近年来，家宽业务推陈出新，朝着高品质业务、个性化服务发展。家庭业务应用逐步从简单的语音、上网、多媒体交互、标清视频转向更高品质的高清视频、家庭娱乐、在线办公/教育、生活服务等，如4K/8K/VR等大视频业务，游戏/教育等实时交互业务，智慧家庭智联业务等。同时，随着人民生活水平日益提高，用户对家宽业务的体验要求也逐步提高，如沉浸式、多视角的视频体验，高效流畅的在家办公/教育体验等，都促使接入网带宽需求不断增长：带宽从百兆级逐步提升到千兆级别。为提升用户体验，增强客户粘度和满意度，运营商逐步开始从带宽经营向体验经营转型，为家庭用户提供更个性化的服务，如对教育宽带、游戏宽带、办公宽带等提供差异化保障，确保高品质业务体验，持续提升ARPU。未来，随着宽带接入技术的继续发展,家庭宽带业务及应用还将更为丰富：家庭生活各方面逐渐信息化，家庭业务需求多样化，如智能全屋家居、增强现实（AR）、极致高清（16K）甚至全息交互等新业务不断涌现，给人们带来更好的业务体验，同时对家庭宽带网络和家庭设备互联也将提出越来越高的要求。1.2面向行业发展趋势：千兆光网络业务加速向行业渗透随着全球经济社会信息化程度的不断提升，多个传统工业强国都提出了由传统经济向数字经济的转型战略。国内，在党中央、国务院“网络强国”战略的指引下，千兆光网与5G一样，已纳入国家“新基建”范畴和“十四五规划”。千兆光网作为支撑社会全面数字化转型的底座，其重要性和赋能效应日渐凸显。 7首先，千兆光接入网除了承载传统家庭业务外，正逐步向高价值的垂直行业渗透，光宽带网络利用效率和网络价值不断提升。目前政企行业的光宽带接入业务已拓展到中小微企业上云、平安城市、平安乡村、智慧社区等场景和业务。同时，全国各地大力推进千兆光网融入到智慧城市建设、社会数字化转型，并在数字政务、智慧城市、远程教育/医疗、智能制造等行业领域涌现出了大量的创新应用，呈现出蓬勃发展的千兆光网产业生态。1.3新技术发展趋势：DICT融合发展使能网络智能化转型随着云计算、传感、大数据、AI等技术的创新发展和突破，正在驱动网络技术从各自分别独立发展向协同、融合发展演进，网络基础资源和算力资源的一体化融合正在成为新型信息基础设施，并可进一步结合AI系统，为数字经济发展提供源源不断的技术动力，加速数字经济迎来新发展。网络架构和关键技术的革新将催生新的服务模式，即通过网络智能化转型形成以网络为基础、信息技术和数据要素为驱动的新增长模式。对于下一代千兆光接入网，通过引入AI、大数据等技术以数智赋能，强化用户体验主动管理能力，使数据成为关键生产要素，并通过数据与知识驱动，实现网络自动、自愈、自优、自治；使能宽带新业务、新场景，并实现极致用户体验、全自动运维、精准客户保障、高效资源利用等。 82.新形势下光接入网关键挑战随着宽带渗透率饱和，业务多样化和高品质发展，PON延伸千行百业，传统接入网在网络能力匹配、新业务敏捷上线、用户体验主动高效运营等方面还存在较大挑战。2.1挑战1：新业务需更高网络品质，千兆带宽≠千兆体验目前，国内多数宽带用户速率已普遍提升，千兆用户年复合增长率达到500%。但千兆带宽≠千兆体验，千兆时代需要进一步提升宽带体验。随着VR/云游戏等强交互、高清视频类应用发展，对网络带宽、时延、丢包率等提出更高要求，如云VR/AR需要100M~1Gbps带宽，云游戏除了带宽外还要求网络时延/抖动小于8ms。同时，随着智慧家庭发展，家庭Wi-Fi类终端数增多，组网日益复杂，难以满足用户随时随地Wi-Fi覆盖诉求；另外，随着企业上云及高清视频会议等业务发展，大量的中小微企业基于办公需求对Wi-Fi覆盖、连接数、稳定性、漫游能力等提出了更高的要求。随着光纤延伸到千行百业，对PON网络低时延、高可靠性、云网融合等提出了更高的要求。如智能工厂场景，生产网时延<2ms，工业现场时延<10us，同时要求办公和生产网等相互之间可隔离，独立运维管理。2.2挑战2：全面提升网络敏捷性，匹配业务快速变化随着业务的深度和广度进一步提升，业务的灵活多变要求更快的上线、发放和生成，网络敏捷性成为运营商竞争力的核心要素。面向宽带新业务发展，多场景综合接入，以及面对用户业务差异化承载带来的海量连接管理背景下，如何感知与保障用户业务体验、如何自动化进行业务快速上线、如何快速处理故障问题自愈或自服务闭环、如何促进新业务上规模形成良性商业生态等。同时还要考虑如何降低人工技能要求、保持业务连续性和业务 9的自动化处理。光接入网需进一步向按需灵活定义的弹性网络架构演进。2.3挑战3：新业务、新场景对算力+连接融合提出新的要求面向千兆有线宽带新业务，如CloudVR视频/游戏，游戏在云计算节点渲染后在传到终端，以降低终端复杂度，使用户群从专业玩家到普通民众。云端渲染的服务架构对云和终端之间的网络带宽、时延、抖动提出更高要求，SLA不达标会带来卡顿，迟滞，黑边，眩晕等体验问题。因此，一方面需要结合业务实时性需求