中国联通CUBENet30解读面向品

近年来，以信息通信网络为主导的新一轮科技革命和产业变革正在蓬勃兴起，深刻影响和改变着经济社会发展模式和人们生产生活方式，并已成为科技创新和经济增长的重要引擎。

新的变革需要更强大，更灵活，更高效的信息通信基础设施作为坚实底座，驱动着网络架构的不断创新转型，从而提供ICT智能融合服务，创造高品质信息生活，赋能千行百业数字化转型和智能化升级。

联通推出CUBE-Net3.0，“全光网络”位于核心位置。

年3月，中国联通发布了白皮书，将CUBE-Net网络创新体系从2.0升级到了3.0版本。CUBE-Net3.0继续坚持“新网络、新服务、新生态”的发展理念并为其赋予了全新的内涵，致力于实现“连接+计算+数据+智能”的融合服务，进而达成从新一代网络到新一代数字基础设施的蜕变。

CUBE-Net3.0的网络架构包含五个组成部分，分别为：面向用“户中心的宽带接入网络”，“面向数据中心的云互联网络”，“面向算网一体的融合承载网络”，“面向品质连接的全光网络”，以及“面向运营和服务的智能管控平面”。

从上图也可以看出，“面向品质连接的全光网络”作为整个网络架构的公共基础设施，连接了其他各个模块，是发展5G和F5G宽带接入、云互联，大数据、人工智能以及上层各类服务的必要前提，发挥着不可或缺的关键作用。

随着国家“新基建”政策的推进，光网络更是已上升为全球战略性公共基础设施，其发展水平成为衡量国家综合国力的重要指标之一。

但是由于光网络长期处于“幕后”角色，缺乏顶层设计的全局规划，存在架构复杂、适应性差、智能化程度低的问题，与战略性公共基础设施的定位错位严重。今天我们重点解读在CUBE-Net3.0网络顶层架构中，面向品质连接的全光网络是如何解决这个问题的。

“全光网络”的四大特征

在文中，中国联通提出全光底座的架构和建网理念，打造面向品质业务和云化转型的全光网络，总体架构如下图所示：

联通的CUBE-Net3.0全光底座包含如下四大关键特征：（1）稳定架构、全光交换、大带宽、可扩展；（2）全光锚点、全业务接入、业务一跳入云；（3）智能管控，实现自动化运维；（4）端到端切片，提供一网多业务差异化SLA服务。

这些特征能带来什么好处呢？下面我们进行解读。

1、稳定架构、全光交换、大带宽、可扩展：

随着信息通信从ToC到ToB业务的不断渗透，客户对网络的诉求也不再仅仅是大带宽，而是逐步延伸到时延、抖动、丢包等可预期的确定性承载。这就需要一个运行稳定，极简扁平，一跳直达的网络架构。

全光组网，网络传输和交换过程全部通过光纤实现，中间不需要进行光任何信号和电信号的转换，可有效支撑上述需求。面向连接的全光底座，通过传输容量持续演进，组网能力持续提升，扩展能力持续增强，更容易提供符合高端专线、视频类业务、以及千行百业数字化要求的确定性承载能力。

2、全光锚点、全业务接入、业务一跳入云：

以前的光网络是业务倒逼网络规划，家庭宽带，无线（3G/4G/5G）接入，政企等业务都是各自一张网，各种各样的终端和接入技术形成一个个的孤立的烟囱，网络架构缺乏系统性，建设响应速度慢，综合建设成本高。

通过引入全光锚点，这一切问题就可迎刃而解。全光锚点这样的设备一般位于综合业务机房，作为全光网络和末端业务的衔接点，即是家宽，政企，5G，数据中心等多种业务的汇接点，也是OTN与PON和5G等多种技术的锚合点，可最大化保障全光网络的业务品质，夯实全光底座。

全光锚点可实现网络边界稳定，提高传输接入站点集中度，保障业/网平滑发展及网络质量，降低投资成本，实现统一接入，统一传送承载。尤其是面向党政军、金融、价值行业客户等接入行业云/专属云，可提供业务一跳入云的能力，还具备高稳定低时延，物理层硬隔离，安全可靠承载，广覆盖快速开通等优秀能力。

3、智能管控，实现自动化运维：

全光底座的管控层是网络效率和安全性的核心，需要快速响应业务需求，准确提供网络资源，还要能做到弹性扩容。通过管控的智能化，可在网络的“规、建、维、优、营”生命周期内实现闭环自治。这其中主要包含三个层次闭环能力：

网络健康闭环：基于光缆网实现高于99.（5个9）的可靠而稳定的网络基础设施，理想的情况是管控系统能预测网络风险，通过自动化尽可能快的消除故障，提高网络可靠性。

资源规建闭环：精确规划和部署资源，当客户要发放业务时候，资源“0”等候。管控系统的措施是波长的免人工调测、通过预测确保资源及时可用。

业务体验闭环：包括开通前评估服务等级（SLA）能力水平，开通时指定SLA水平，在日常运维过程中自动化监控SLA指标，存在违反SLA承诺风险时候可针对SLA进行优化

4、端到端切片，提供一网多业务差异化服务：

全光底座支持多种颗粒度的切片，包括网元级、单板级、端口级、波长级、ODUk级、OSU级等。通过网络中各设备节点，可基于上述多种资源的组合，构成端到端切片，真正实现一网多用，为家宽、移动、专线等不同品质需求的业务提供差异化承载服务。

“全光网络”的六大关键技术

为了实现上述四大关键特征，CUBE-Net3.0全光底座需要高速传输，光纤频谱扩展，全光交叉，灵活通道，智能管控分层架构，以及全光底座智能化等六大关键技术。下面我们对此进行逐个解读。

1、高速传输

全光基础网络底座，需要实现超大容量的传输和调度技术。通过在G基础上逐步引入G/G/G等高速传输技术，可实现大容量的光调度、电调度，满足网络大带宽需求，进一步提升网络容量、降低每比特光传输成本和功耗，有效地解决运营商面临的业务流量及网络带宽持续增长的压力。

2、光纤频谱扩展

为实现G/G等高速长距传输，以及多业务综合接入，要充分利用现有光纤资源，扩展光纤可用频谱，提升效率，就要把频谱从C波段延伸到扩展C波段，以及C+L波段乃至全波段，从而提升系统容量。

通过使用扩展C波段，可把常规Cband4THz频谱，扩展到6THz，实现频谱增加50%；在C波段和扩展C波段的基础上进一步引入L波段，则相当于把C波段容量再增加一倍。

3、全光交叉

通过高维度波长选择开关，光背板等技术实现全光交叉（OXC），可支持站内零连纤、即插即用、灵活调度、平滑扩容、超大容量波长调度，进而节约75%机房空间和40%功耗。

全光交叉关键技术包括：高维度波长选择开关（WSS）：将输入的不同波长信号灵活交叉到任意一个线路端口输出，从而实现端口的任意指配，具有很高的自由度。目前主要技术实现有MEMS（微机电系统），LC（液晶）和LCoS（硅基液晶）三种。对于ROADM系统，LCoS和LC是主流WSS器件，LCoS最适合高维度灵活栅格应用。

光背板技术：光背板相当于把很多根光纤布好线，然后印刷封装在一张柔性板材中，从而实现各光接插件单元间的高密度光纤互连，以及超大的交换容量和纳秒级时延。

全光交叉设备：通过光背板实现板卡间Mesh互联，实现了架内免光纤连接，“0”跳纤，从而避免了人为操作失误，不但提高了系统可靠性，还能支持即插即用，灵活调度，平滑扩容。

4、灵活管道

传统的OTN光网络技术，主要用于承载大于1Gbps速率的业务，而那些面向低速率、小颗粒业务的承载，则面临着如带宽颗粒太大、连接数量不足、管道不够灵活、时延过大等诸多挑战。

在现有的OTN架构体系上，通过定义面向业务的灵活容器单元（OSU），既能实现Mbps颗粒级业务的高效承载，还能兼顾1Gbps以上业务的承载，从而实现了全光底座切片解决方案。

5、智能管控分层架构

智能管控采用分层架构，基于标准化ACTN接口，实现跨域跨厂家端到端自动编排协同，提供开放、快捷、分层的光网络业务发放和运维能力，包括业务快速发放，时延可管理，业务可用率管理。

6、全光底座智能化

通过引入智能化技术，实现智能全光底座、哑资源数字化、资源可视化以及基于AI算法的网络故障预测和性能优化，全面推进光网络迈向以用户体验为中心，打造商业意图驱动、全生命周期端到端自动化的闭环系统，提升业务体验，节省网络运维成本，达成管道变现，实现商业价值最大化。

在“十四五”开局之年，中国联通为顺应数字经济的蓬勃发展，着眼于以5G引领的新基建加速推进，提出了CUBE-Net3.0新一代网络架构。立足5G放眼未来，面对网络转型和业务创新的挑战，惟有全力推进全光网络，将其建设成整个信息通信产业的基础底座，才能更好地为千行百业的联接需求赋能。

下一步，CUBE-Net3.0将通过示范网建设逐步推进，加速创新技术的落地，加速创新技术的商业价值的实现，进而提供更有差异化、更有价值的服务。

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