万兆宽带网络商业应用场景白皮书

文档版本01(2024-06-17)版权所有©华为技术有限公司1 前言 在国家产业政策的指引下，在我国通信行业的积极响应和推进下，当前中国信息通信基础设施发展水平已处于全球前列。截止目前，千兆用户占比超过27%，千兆光网典型应用案例超2万，辐射国民经济87个大类。面向未来，数字化、绿色化、智能化趋势全面来临，千行百业上云入算，家居走向全屋智能，家庭成为“生活、教育、工作”三位一体的智慧生活空间，以云NAS、云交互、泛3D显示、光感知为代表的新应用即将走入千家万户，对带宽、时延、抖动、都提出了更高的要求，同时也为终端用户带来了沉浸式的体验。面向正在来临的智能时代，大模型需要大算力，大算力需要大集群，大集群则需要高质量网络承载，目前我国光网络正在向万兆光网演进，技术上以50GPON，FTTR，Wi-Fi7和400G长距为典型代表，提供泛在万兆超宽连接，将把智算能力连接到每一个用户。 宽带发展联盟于2023年发布了《万兆宽带网络商业应用场景白皮书》，洞察并梳理万兆时代的4大驱动、10大应用创新点，孵化新商业机会点，做大产业空间，白皮书详细分析了各应用场景的市场空间、商业实践和网络要求，并对发展节奏和商业模式创新给出了建议，为推动万兆宽带网络的产业发展提供了重要参考。本白皮书总结并梳理了在万兆泛在的算力时代，家庭宽带典型应用场景的变化，详细分析了新业务对网络体验的承载要求，并对万兆体验建网方案给出了建议，辅助运营商进行家宽网络建设方案优化，保障端到端多业务并发体验。 目录 1万兆网络发展概述 1.1千兆普及，万兆启航，固定宽带从千兆向万兆时代稳步迈进 1.1.1技术趋势：固定网络正由千兆向万兆演进 固定网络宽带技术先后又经历了xDSL铜接入和FTTx光接入两大发展阶段，千兆光网在国内取得了显著的发展成果。千兆光网除提供固定宽带通信网络连接外，还是5G、数据中心、物联网等新型基础设施的“承载底座”，是支撑社会经济发展的基石，在拉动有效投资、促进信息消费、赋能千行百业等方面发挥了重要作用。据中国社科院统计，在十四五期间，千兆光网每年创造的经济价值高达2.5万亿元，推动数字经济年均增长4.57%。 如今，数字化、绿色化、智能化趋势全面来临，千行百业上云入算，面向正在来临的智能时代，大模型需要大算力，大算力需要大集群，大集群则需要大网络，千兆光网正在向万兆光网演进，把智算能力连接到每一个用户。400G/800G高速互联技术构建骨干层立体联算，满足东数西算高速互联。100GOTN直达重点场所，城域网一跳入算，构建1ms时延圈，千行百业敏捷获取算力资源。以50GPON和FTTR为核心的解决方案，提供泛在万兆超宽联接，并实现智能切片及分流。 2023年11月ETSI正式发布《F5GAdvanced代际定义》，标志着国际标准也正在从F5G千兆光网迈向F5G-A万兆光网新代际。 图1-1F5G千兆光网和F5G-A万兆光网内涵对比图 1 国内企业积极参与ITU-T关于50GPON、OTN标准定义。ITU-T持续发布多项关键国际标准，其中50G-PON的三代(GPON/XG-PON/50GPON)共存和三速率上行(12.5G/25G/50G)系列标准在2023年正式通过。ITU-T系统规划OTN标准，OTN向小颗粒（fgOTN）与长距大容量两极共同演进，近期面向超400G长距传输的fgOTN已在ITU-T被采纳，奠定了下一代OTN的标准架构，使光传送网更加灵活高效。 国内基础电信企业、通信设备企业等根据我国“双千兆”网络商用实践经验，在F5G和F5G-A标准工作上积极贡献中国方案，有力增强了我国固定网络技术与产业的国际影响力，在“千兆普及，万兆启航”时代，不断探索面向万兆光网体验的建网路径，努力在未来万兆时代继续保持领先地位。 1.1.2产业趋势：万兆光网技术产业链正在加快成熟，已具备商用落地条件 万兆光网一经提出，迅速得到了产业界的响应，2022年10月，中国联通联合国内外二十多家合作伙伴，共同编写并发布了《F5GAdvanced产业白皮书》，从产业目标和特征、应用场景、演进路径、关键技术等维度对F5G-A进行了系统地阐述和展望。2023年6月，宽带发展联盟发布了《万兆宽带网络商业应用场景白皮书》，对万兆的应用场景进行了展望。同时，联通集团也发布了《50GPON园区类应用场景白皮书1.0》，上海电信发布了《50GPON全光万兆业务发展白皮书》，万兆光网应用探索研究已成行业热点。 以50GPON，Wi-Fi7和长距400G传输为代表的万兆光网技术已经成熟。ITU-T50GPON国际标准的发布标志50GPON技术能力已经就绪，目前多家通信设备企业均可以提供50GPON方案，预计2025年左右开始规模商用部署。2024年1月，Wi-Fi联盟正式宣布推出Wi-FiCERTIFIED7认证计划，这意味着Wi-Fi7即将正式落地。目前多家Wi-Fi芯片企业已经推出支持Wi-Fi7标准的芯片，多家设备企业已经推出Wi-Fi7的家庭接入终端产品，Wi-Fi联盟预计到2024年将有超过2.33亿台设备进入市场。基础电信企业对长距400G技术进行了多次实验室验证和现网试点，2021年完成基于16QAM-PCS码型超1000公里试点，并伴随着产业链的成熟， 2023年6月在现网实现6028km的400GQPSK无中继传输，标志400G长距解决方案正式转向商用阶段。 国内外基础电信企业纷纷开展万兆光网先行先试。目前全球超过30家基础电信企业，包括我国3家基础电信企业已经完成50GPON测试，并于2024年纷纷启动基于 2 50GPON的万兆试点和商用部署。例如，中国电信研究院完成50GPON的江苏数字工厂试点，上海电信实现了50GPON万兆光网千户覆盖试点。湖南移动、杭州移动、云南移动等先后验证50GPON技术，移动研究院和南京移动完成50GPON确定性低时延试点验证，中国联通完成50GPON及Wi-Fi7的技术验证测试，北京联通进行了50GPON应用示范。2024年3月20日，上海电信开通全球首个基于50GPON的万兆云宽带小区，推出极速智家硬盘，极致云交互，3D/XR云直播，3D光感知等新型万兆业务。 1.1.3政策趋势：从千兆普及到万兆启航，万兆光网拉开序幕 从全球范围看，千兆逐渐成为普遍业务。Omdia在2022年9月的报告数据显示，全 球已有超过450家运营商提供千兆宽带服务。国内自2021年3月工业和信息化部出台 《“双千兆”网络协同发展行动计划（2021-2023年）》以来（后文简称“双千兆”行动计划），我国千兆光网实现高速发展，建成全球规模最大的光纤网络，实现“市市通千兆”，城市家庭基本全覆盖。10GPON端口数超2400万，千兆宽带用户数1.72亿，千兆宽带用户占固定宽带用户占比达26.7%。 在国家顶层设计和规划引领下，各地不断加快千兆光网部署和高质量发展。2021-2022年，各省（区、市）纷纷推出地方“双千兆”行动计划，加速千兆光网部署及用户发展，积极提升用户体验，推动行业应用赋能。2022-2023年，各地进一步推动“千兆光网”深化普及，做深10GPON覆盖，鼓励全光小微企业和工厂FTTR部署，试点50GPON部署，提升重点场所OTN通达率等。上海、浙江、重庆、江苏、深圳等地发布推动千兆光网加速普及和应用的相关政策，如上海市发布《千兆光网建设应用“光耀申城”行动计划》，浙江省发布《浙江省千兆光网应用加速发展“光富浙里”行动计划（2023-2025年）》等。 从国内外发展情况看，万兆已从愿景走向具体行动，“万兆光网”已经拉开发展序幕。国际上，美国、瑞士、新加坡、日本、韩国、澳大利亚等国家和地区的55家基础电信企业开始提供万兆宽带服务。沙特宣布开始打造万兆之城，新加坡发布万兆数字联接蓝图，确保其在万兆时代保持数字领导者地位。国内2023年8月份，工业和信息化部办公厅等五部门联合发布《元宇宙产业创新发展三年行动计划（2023－2025年）》，率先提出万兆光网打造元宇宙应用一流基础设施。2023年多个省市发布万兆倡议，如北京的“光网之都、万兆之城”、上海“双万兆城市”等。2024年多个省市发布万兆行动计划，例如上海市“光耀申城”万兆启航行动计划（2024-2025年），引领上海加速进入万兆光网全新时代，目标到2025年，适度超前打造具有国际领先水准的万兆光网基 础设施，万兆光网的覆盖广度和应用深度达到全国领先，到2026年底，初步建成以 3 5G-A和万兆光网为标志的“全球双万兆城市”；山东信息通信业启动“信号升格、赋能升级、科创升档”行动，提出加快“双万兆”技术试点应用，推进“双万兆”网络建设和标杆应用先行先试，在高价值社区、园区开展50GPON、Wi-Fi7、800G超高速率传输等试点部署应用。 固定宽带网络作为新型信息基础设施的重要组成部分和承载底座，每次升级提速都能带来新业务、新体验，推动以数字化、网络化、智能化为核心的科技革命和产业变革。万兆光网以构建“泛在万兆光联接”为目标，面向算力和智能时代，能够实现智算能力高速泛在接入，同时能为千家万户的多样化数字应用提供高品质的接入网络服务，实现万兆互联，持续满足人民群众对更美好信息生活的向往，助力经济社会数字化、智能化转型升级。 家庭宽带业务的发展是万兆光网应用的关键驱动之一。万兆时代的家庭宽带业务整体上可从“联、存、算、视、感”五大方向展开，存储和交互向本地化体验演进，显示向高分辨率、3D沉浸式演进，持续驱动网络升级换代。综合技术及产业的成熟度来看，以极速云存储、极速云交互、泛3D显示及3D光感知等为主的应用，会成为万兆家庭率先发展的典型场景。因此，本文接下来将率先围绕万兆家庭典型应用场景进行体验建网研究。 1.2万兆家庭典型应用场景发展概述 1.2.1联：多终端多并发 当前传统家庭业务呈现新的发展态势。一方面，传统业务通过新技术加持，体验不断提升、功能持续拓展，典型业务如4KIPTV已成为主流、8K视频也在逐渐涌出；家庭Wi-Fi呈现组网化，以实现高品质网络全屋覆盖；智慧看家业务融合AI后形成了AI看护、时光缩影等特色功能。另一方面，随着智能家居生态的兴起，家庭IoT智能终端也更加多样化，如智能门锁、智能音箱、智能扫地机器人等。总体而言，家庭业务多终端多并发的趋势更加明显。2021年《数字家庭指数报告》指出，家庭户均终端数量相比2020年统计数据明显提升，超过5台智能终端的家庭占比提升到68.39%，家庭户均终端数量的持续提升使多业务并发成为家庭宽带业务新常态。 4 数据来源：2021年《数字家庭指数报告》 图1-2户均使用终端 1.2.2存：极速云存储 数据作为新型资产，其体量庞大且持续增长，对存储空间提出了更高要求，使得大容量存储成为当前的刚性需求。云盘（云存储）及本地NAS是人们用于存储及备份手机、电脑等各类终端数据的主要方式。由于本地NAS面临价格高、安装使用复杂和外网访问速度慢等难题，云存储成为普通用户高效便利存储及备份数据的首选方式，其容量、速率、价格、安全和便捷性是用户目前使用的关注重点。 近年来，随着SSD固态硬盘和各种RAID磁盘阵列技术的不断成熟，服务器和终端的IO读写性能得到了大幅提升，如SSD固态硬盘读写速率可达750MB/s、各式各样的万兆通信接口也开始在用户侧普及（苹果MacMini主机可选配万兆网卡、2.5GE和10GEPCIE独立网卡已成常态、Wi-Fi6及Wi-Fi7最高速率远超千兆、UBS3.1速率最高可达700MB/s）。当前承载网络逐渐成为限制云存储体验进一步提升的主要瓶颈。云存储要想发挥最佳性能，让用户在使用时能获得和本地存储一样的读写体验，需将网络带宽进一步提升至万兆。依托万兆光网的先进性，基础电信企业逐步提供极速云存储服务，为用户带来有更好的云服务体验，同时促进自身云业务的发展。极速云存储既可实现数据存储及备份等基础业务的类本地化体验，又能支持文件实时