2021年数字连接白皮书.pdf

目录目录 前言.1 1.数字经济新时代的到来.2 1.1.数字经济蓬勃发展驱动了新基建的开展.2 1.2.以信息基础设施为代表的新型基础设施建设为数字经济发展奠定基础.3 2.以信息基础设施建设驱动数字连接发展.4 2.1.推动 终 端 物 联 网 向 感 知 基 础 设 施 演 进 .5 2.2.以“双千兆”目标为引领构建网络基础设施.6 2.3.以新型数据中心构建算力基础设施.8 2.4.以 AI 等新技术牵引新技术基础设施发展.10 3.数字连接应用与实践.12 3.1.新型光纤传感技术在感知基础设施领域应用.13 3.2.智慧光网构建数字连接坚实底座.15 3.3.构建绿色、低碳新型数据中心.18 3.4.人工智能等新技术赋能产业数字化.20 总结与展望.22 前前言言 随着新一轮科技革命和产业变革在全球深入发展，5G、云 计算、物联网、人工智能、大数据等新一代信息技术深度融合 催生了数字经 济 的诞生。在数字经济蓬勃发展的背后离不开新基建的支撑。新基 建 强大的技术能力一方面可以助推传统产业与信息技术融合，实现 生 产要素的智能化配置和产业供给质量的进一步升级，提供新的发展方向；另一方面也可以帮助产业链整合上下游优势资源，为形成 双 循环经济格局提供强大支撑。新基建是数字经济高质量发展的新动能，以信息基础设施为代表 的 新型基础设施建设为数字经济发展奠定基础，带动了融合基础设 施 和创新基础设施的发展，从而为数字经济发展提供了 源源不断的 动 力。新型传感、光网络、数据中心 和人工智能 是信息基础设施建 设的要素。新型传感是泛在物联的“触角”，光网络是信息基础设施 的 的高速公路；数据 中心提供云 计算和存储 服务，让计算无处不在；AI 对数据进行挖掘、分析和决策，是 提供智能 化服务 的 关键。数 字 连接是沟通、融合这些 要素的桥梁与纽带，以数字连接为目标驱 动 信息基础设施建设和发展，为数字经济发展夯实了基础，并注入 了 持续的动力。中国信科此次发布 数 字连接白皮书 秉承新时期创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，以新一代信息通信技术创新为核心驱动力，构筑灵活智能、绿色低碳、开放共享的 信息基础设施，推动行 业数字化转型和数字 经济持续健康发展，为我国建设网络强国、数 字 中国贡献力量。2 1.1.数字经济新时代的到来数字经济新时代的到来 2021 年是“十四五”规划和 2035 年远景目标纲要开局之年，开 启 了数字建设新征程，掀 起了一轮数字经济新浪潮。根据中国信息 通 信研究院相关数据显示，2020 年我国数字经济规模达 到 39.2万亿元，增速高达 9.7%，占 GDP 比重达到 38.6%，成为推动国民经济 持 续稳定增长的关键动力。5G、人工智能、大数据等新一代数字技 术 在加速融合运用，各行 业数字化转型在加速落地推进，从技术融 合、到 产 品 融 合、再 到 业 务 融 合，进 而 带 来 行 业 间 的 跨 界 融 合，新应用、新模式、新业态不断浮现，为数字产业和传统产业均带来重 大 机遇与挑战。1.1.1.1.数字经济蓬勃发展数字经济蓬勃发展驱动了新基建的开展驱动了新基建的开展 数字经济的蓬勃发展体现在 人们的生活、生产等方面。在生活领 域，人们的购物、娱乐、办公和教育迅速从线下转为线上，在线办公、在线 教育、网络视频等数字化新业态新模式快速发展。用户需 求 的巨大网络效应带来了一系列广泛的创新，电子商务、网络支付、共享单车、人 工智能等新兴领域正迅速重构每一个中国人的生活方式，从而形成日常生活中的数字浪潮。在生产领域，大量企业利用大数据、互联网等加强供需对接、高效生产和统筹调配，数字经 济 在减少人员流动、降低 疫情传播风险、满足人们生产生活需求、稳 定 经济增长等方面做出了重要贡献。工业互联网通过人、机、物的全面互联，实现全要素、全产业链、全价值链的全面连接，对各类 数 据进行采集、传输、分析并形成智能反馈，推动形成全新的生产 制 造 和 服 务 体 系，优 化 资 源 要 素 配 置 效 率，充 分 发 挥 制 造 装 备、工 艺 和材料的潜能，提高企 业生产效率，创造差异化的产品并提供增 值 服务。数字经济蓬勃发展的背后对应的是千行百业的 数字化转型，推动 数 字 经 济 持 续 和 规 模 发 展 的 背 后 离 不 开 新 型 基 础 设 施 建 设 的 支 3 撑。建设新型基础设施，短期来看可以 拉动 投资和经济 增长，长期来 看 可以培育经济增长新动能、提升科技创新实力 和公共服务能力，是我 国实现 转型升级 进行 高质量发展的必由之路。建设新型基础设施，是我国立足当前、着眼未来的重大战略部署。中 华 人 民 共 和 国 国 民 经 济 和 社 会 发 展 第 十 四 个 五 年 规 划 和2035 年远景目标纲要 提出“构建系统完备、高效实用、智能绿色、安 全 可靠的现代化基础设施体系”，“统筹推进传统基础设施和新型 基 础设施建设”，“加快建设新型基础设施”，“围绕强化数字转型、智能升级、融合创新支撑，布局建设信息基础设施、融合基础 设 施、创新基础设施等新型基础设施。”1.2.1.2.以信息基础设施为代表的新型基础设施建设为数字经以信息基础设施为代表的新型基础设施建设为数字经济发展奠定基础济发展奠定基础 如图 1-1 所示，“新 基建”涵盖 三大领域。一是融合基础设施，主 要 是指深度应用互联网、大数据、人工智能等技术，支撑传统基础 设 施转型升级，进而形成融合基础设施，如智能交通、智慧能源等。二 是信息基础设施，主 要是指基于新一代信息技术演化生成的基础设施，如新一代通信技术基站、物联网、工业互联网、卫星互联 网 为代表的通信网络基础设施，以人工智能、云计算、区块链等为 代 表的新技术基础设施，以数据中心、智能计算中心为代表的算力 基 础设施等。三是创新基础设施，主要是指支撑科学研究、技术开 发、产品研制的具有公益属性的基础设施。图 1-1 新 型 基 础 设 施 三 大 领 域 4 2.2.以以信息信息基础设基础设施施建设驱动数字连接建设驱动数字连接发展发展 国家发展改革委在对新型基础设施的概念作进一步阐释时，将新 型 基础设施定义为三大类，其中信息基础设施即基于新一代信息技 术 演化生成的基础设施，主要包含以 5G、物联网、工 业互联网、卫 星 互联网为代表的通信网络基础设施，以人工智能、云计算、区块 链 等为代表的新技术基础设施，以数据中心、智能计算中心为代表 的 算力基础设施等。基础设施作为经济社会活动的基础，本质上是一种社会传输网络系统，主要由通道及其节点组成，连接是其本质特征。基础设施通 过 连接不同的地区、不同 的民众和不同的服务，来传输物品和人们自身，从而实现位置的转移，或 者来传输水、电、气和信息，从而 使 人们获得公共服务。随 着数字经济时代的到来，信息成为越来越 重 要的传输对象。如图 2-1 所示，信息基础设施建设以“云-网-边-端”的 建 设 和 协 同 为 抓 手，构 建 信 息 网 络 的 立 体“交 通 体 系”。其 中 网是基础，光网络、IP 承载网等构建了高速通道和连接通道，5G 和 宽带光接入网则覆盖了用户连接。云是核心，数据 中心所涵盖的计算、存储基础设施以及基于新技术形成的平台类基础设施构成了 应 用和服务的基础，是信息基础设施的“仓储”。边缘计算的就近和按需部署，进一步将服务贴近于用户，构成了信息基础设施的“高速 公 路服务区”。终端由传统用户终端、物联网终端进一步向感知、传 感 单 元 扩 充，为 数 字 连 接 向 千 行 百 业 进 行 延 伸 提 供 了 无 限 可 能。图 2-1 云 网 边 端 协 同 构 建 新 一 代 信 息 基 础 设 施 以信息 基础设施 建设 驱动数字连接 发展，加强了数据资源畅通 5 流动、开放共享，为城市数字经济、数字政府、数字社会发展建设提供了新动力，为数字经济的发展提供了 强大的数据运力和数据算力。包含 终端 物联网、通信网络基础设施、数据中心和以 AI 为代表的 新 技术基础设施则奠定了数字产业发展的基础。2.1.2.1.推推动终端动终端物联网物联网向感知基础设施演进向感知基础设施演进 物联网是以感知技术和网络通信技术为主要手段，实现人、机、物的泛在连接，提供信息感知、信息传输、信息处理等服务的基础设 施。当前 已广泛应用于社 会管理、环境监测等领域，但建设和应用 多 为行业主导，呈碎片化，公共性不强。在工业和信息化部 等部门联 合下发的物联网新型基础设施建设三年行动计划（2021-2023年）中明确指出：我国物联网产业发展仍然存在一些需要持续推进解决的问题。一是关键核心技术存在短板。感知、传输、处理、存储、安全等重点环节技术创新积累不足，高端传感器、物联网芯片、新 型 短距离通信、边缘计算 等关键技术仍 需加大攻关力度。二是产业 生 态不够健全。我国物联 网企业竞争力不高，具有生态主导能力的 领 军企业较少，产业链上 下游的交流协作程度低。三是规模化应用不足。现有物联网基础设施建设规模小、零散化，广覆盖大连接的 物 联网商业化应用场景挖掘不够，应用部署成本较高。四是支撑体 系 难以满足产业发展需要。标准引领产业发展的作用不强，物联网 安 全问题仍然严峻，相关知识产权、成果转化、人才培养等公共服务能力不足。解决上述问题，要进一步加强政策引导，汇聚合力，协 同 推进物联网技术创新、产业生态建设、重点领域应用推广和安全 等 工作。现阶段 散落在 各行业和领域的传感 设施 建设多数是 烟囱型，缺乏 统 一的终端标识、数据标 准、建设规范，感知数据多为独家使用，还 不 是基础设施。如图 2-2 所示，通过构 建统一的物联网开发平台、应用平台，实现横向泛行业连接，借助应用平台为不同群体提供感知数据服务，实现感知设施从私有设施向公共基础设施的转变 是推 6 动 终 端向感知基础设施演进 的关键所在。图 2-2 终 端 物 联 网 向 感 知 基 础 设 施 演 进 以 政 府 或 者 行 业 推 进 建 设 区 域 性 物 联 网 连 接 管 理 平 台 和 物 联网应用平台，建立统一连接协议和数据交互机制，推动建设城市级、行业级、城市群级的物联网综合管理平台和应用平台，探索构建统一 的 物联网平台、数据规范，实现感知数据共享，逐渐将 终端物联网设 施转变为公共的 感知 基础设施是丰富数字连接数量、壮大数字经 济 发展的必要措施。2.2.2.2.以以“双千兆”“双千兆”目标为引领目标为引领构建网络基础设施构建网络基础设施 光网络已经历了几十年长期发展，为信息化社会的构建打下了坚 实 的网络连接基础。如同交通网络是人们日常生活高度依赖的基础设施一样，光网络已成为信息社会的基础设施，人类社会正 依托光 网 络迈进智能化和万物互联的时代。随着“宽带中国”、“智慧城市”的发展以及 5G 网络和应用的规模部署，网络和信息服务的领域 不 再 局 限 于 普 通 公 众 用 户,越 来 越 多 的 行 业 和 应 用 依 靠 通 信 网 络获得新的发展。为应对网络流量、连接和规模的快速增长，万兆无源 光 纤网络、Wi-Fi6、超 100G 传输、可重构光分插复用/光交叉连接、软件定义网络、网络功能虚拟化、云计算、大数据、人工智能、数 字 孪 生 等 新 兴 技 术 不 断 涌 现，驱 动 光 网 络 开 始 新 一 轮 的 大 变 革。7 在 工 业 和 信 息 化 部 印 发 的 “双 千 兆”网 络 协 同 发 展 行 动 计 划（2021-2023 年）中明确提到，以 5G、千兆光网为代表的“双千兆”网络是制造强国和网络强国建设不可或缺的“两翼”和“双轮”，是 新 型基础设施的重要组成和承载底座，在拉动有效投资、促进信息 消 费和助力制造业数字化转型等方面发挥着重要的作用。以 5G 和千 兆 光网为代表的“双千兆”网络，能向单个用户提供固定和移动网 络 千 兆 接 入 能 力，具 有 超 大 带 宽、超 低 时 延、先 进 可 靠 等 特 征。千 兆 光网采用固定光纤连接，具有传输带宽大、抗干扰性强等优势，更 适 合室内和复杂环境。5G 网络具有灵活性高，方便易用等技 术优势。二者互相补充，互相促进。推进 5G 和千兆光网协同发展，从支撑 宏 观社会经济发展看，可以拉动有效投资，促进信息消费，为高质 量 发展提供新动能，带动 生产和消费，在加快构建国内大循环为主体，国内国际双循环相互促进的新发展格局中发挥重要作用；从支 持 产业数字化转型看，“双千兆”网络有力支持制造、交通、医疗、教 育、港 口 等 垂 直 行 业 应 用 市 场 培 育，给 传 统 企 业 带 来 生 产 方 式、经 营 管理的数字化变革，催 生诸多新模式新生态，带动工业互联网、智能制造、智慧城市、智能家居等各个领域的创新创业，为赋能经济 社 会数字化转型注入新动力；从满足人 民美好生活需求看，“双千兆”网络和每个人都息息相关，网络更快了，能力更强了，连接更便捷了。在线会议、视频直播拉近了人与人的距离；直播带货、线上 销 售、VR 应用丰富了人们的消费；在线教育、远程医疗让高质量的 公 共服务随身可得，无处不在的高速网络和快速发展的新业务和新 应 用正改变着人们的生活。行动计划结合网络发展和产业现状制定了 2021 年 阶段目标 和 2023 年目标，提出了六个专项行动 19 个具体任务，分别从网络建设、承载增强、行业赋能、产业筑基、体验提升、安全保障六个方面着力推动“双千兆”网络协同发展，其中“广覆盖”、“强基础”和“行业融合赋能”是推进以光网络为底座的网络基础设施建设 的 关键。8 第一，“广覆盖”。一是持续扩大千兆光网覆盖范围。在城市及重 点 乡镇进行 10G-PON 设备规模部署，开展薄弱区域 ODN 改造升级等。二是加快推动 5G SA 规模部署。加快中心城区、重点区域等的网络覆盖，推进 5G 网络在交 通枢纽、大型体育场馆、景点等流量密集 区 域的深度覆盖。三是深 入推进农村网络设施建设升级。持续开展 电 信普遍服务，深化农村 人口聚居区、生产作业区等重点区域的网 络 覆盖。按需逐步推动农村千兆网络建设覆盖。第二，“强基础”。一是提升 骨干传输网络承载能力。按需推进骨 干 网 200G/400G 传输部署，引导 100G 及以上速率超高速光传输系 统 向城域网下沉，鼓励在 新建干线中采用新型超低损耗光纤。二是 提 升数据中心互联能力。推动 400G 光网络设备在数据中心互联中的部署应用，推动 SRv6、VXLAN 和 SDN 技术的应用。三是协调推进 5G 承载网络建议。推动 5G 前传和中回传网络中大容量、高速率、低 成 本光传输系统建设，在 城域接入层、汇聚层和核心层按需部署传 输 系统。第 三，行 业 融 合 赋 能。创 新 开 展 千 兆 行 业 虚 拟 专 网 建 设 部 署。鼓 励 基础电信企业结合行业单位需求，在工业、交通、电 网、教育、医疗、港口、应急公 共服务等典型行业开展千兆虚拟专网建设部署。探 索 创新网络架构，采用与 公网部分共享、与公网端到端共享等多种 模 式灵活开展网络建设。按需在行业单位内部署 5G 基站、OLT 设备、核心网网元、行业终端等，支持行业单位敏感数据本地化处理和存储。探索创新运营模式，鼓励开放有关接口功能，为行业单位提 供 必要的管理控制权限，服务行业发展。2.3.2.3.以新型以新型数据中心数据中心构建构建算力算力基础设施基础设施 随着 5G、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术迅猛推进，信息技术与传统产业加速融合，上云、用数、赋智助力各行各业 数 字化转型，推动数字经济蓬勃发展。数据中心作为支撑各个行业 信 息系统远程运行的物理载体，经济社会的全面发展提供日益增 9 长的算力需求，已成为 为经 济社会正常运行不可或缺的关键新型基础 设 施，在数字经济发展中扮演至关重要的角色。如图 2-3 所示，随 着 5G、AR/VR、自动给驾驶等新业务发展，用户对于云计算 服务的响 应速度 提出了更高要求，数据中心也从大型数据中心向云边协同 趋 势进行发展。在“绿色、低碳”可持续发展目标牵引下，数据中 心 的布局、云网协同和算网一体的研究是业内关注的焦点。图 2-3 云 边 协 同 发 展 2020 年 3 月我国提出加快数据中心等新型基础设施建设进度，明 确 了数据中心作为“新基建”七大领域之一的重要地位；2021 年5 月，“东数西算”工程正式启动实施；2021 年 7 月，工 信部正式发 布 新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023 年）。在国家政 策 大力倡议和引导下，数据中心面向未来的建设与发展正在作出积 极 探索。新一代信息技术 的 快速发展，数据资源存储、计算和应用需求大幅提升，传统数据中心正加速与网络、云计算融合发展，加快向新 型 数据中心演进。根据工 信部发文的定义，新型数据中心是以支撑 经 济社会数字转型、智 能升级、融合创新为导向，以 5G、工业互联 网、云 计 算、人 工 智 能 等 应 用 需 求 为 牵 引，汇 聚 多 元 数 据 资 源、运 用 绿色低碳技术、具备安全可靠能力、提供高效算力服务、赋能千 行 百业应用的新型基础设施，与网络、云计算融合发展的新型基础 设 施。与传统数据中心相比，新型数据中心的新特性主要体现在高技术、高算力、高能效、高安全的发展特征。根据工信部发布的三年行动计划，未来数据中心发展将重点围绕布局、网络、算力、产业链、绿色和安全六大重点着力推进。10 在布局方面，根据能源结构、产业布局、市场发展、气候环境等 要 素，未来将形成 国家枢纽节点、省内数据中心、边缘数据中心、老 旧 数据中心以及海外数据中心 的梯次布局。具体而言，一是加快建 设 国家枢纽节点。推动京津冀等 8 个国家枢纽节点加快新型数据中 心 集群建设进度，满足全 国不同类型算力需求。二是按需建设各省 新 型数据中心。提高存量 数据中心利用率，打造具有地方特色服务 本 地的算力服务。三是灵 活部署边缘数据中心。构建城市内的边缘 算 力供给体系，满足极低 时延的新型业务应用需求。四是加速改造 升 级“老旧小散”数据中心。提高“老旧小散”数据中心能源利用 效 率和算力供给能力。五 是逐步布局海外新型数据中心，重点在“一 带一路”沿线国家 布局海外新型数据中心。六是加快云边协同发展。从集群建设、边缘数据中心两个大方向出发，推动边缘数据中 心 与数据中心集群协同发展。新型数据中心作为新一代信息技术发展的重要支点，未来将形成 建 设布局均衡有序、能力 水平显著提升、绿色安全全面保障的良性 发 展格局，为经济社会高质量发展注入新动能，为经济社会数字化 转 型提供算力基础设施。2.4.2.4.以以 A AI I 等新技术牵引新技术基础设施发展等新技术牵引新技术基础设施发展 人工智能正成为新一轮技术革命和产业变革的核心驱动力，给经 济 社会发展带来越来越深刻的影响。当前，发展新一 代人工智能已 成 为我国的国家战略，人工智能也是“新基 建”中的重要内容和基础设施，用于支撑传统产业数字化转型和智能化升级，是推动数字 经 济 和 实 体 经 济 发 展 的 重 要 新 动 能。概 括 来 讲，“人 工 智 能 新 基建”是指围绕提供基础智慧能力的一系列芯片、设备、算法、软件框架、平台等的统称。推动“人工智能新基建”有助于加速传统产业 智 能化升级，反过来也促使人工智能技术的升级进化。在新基建的三大领域中，两大领域都直接提及人工智能。在信息 基 础设施领域，人工智能 与云计算、区块链一起被视为一种新技 11 术基础设施；而在融合基础设施领域中，人工智能则被视为支撑传统 基 础设施转型升级的重要工具。人工智能新基建的本质不仅仅指向 其 自身的产业化发展，更 是在实体经济中寻找应用场景，赋能生产力升级，即作为重大应用基础设施，推动各行业完成智能化转型，实 现 新旧动能的转换。近几 年来，随着 数字化基础设施的不断完善，再 加 上以深度学习为代表的算法上的突破，人工智能技术日渐成熟，已经在安防、金融、客服、工业制造等领域，取代了 大量重复性高、繁 琐 枯燥或者大量使用人工并不经济的工作，不仅降低成本，而且生 产 效率提升也十分显著。图 2-4 以 人 工 智 能 为 代 表 的 新 技 术 基 础 设 施 构 成 如图 2-4 所示，人工智能与多学科的交叉融合已成为当前科学研 究 的重要趋势。交叉融合 是人工智能与生俱来的特点，包括学科、技术、产业三个层面的融合。人工智能技术的发展离不开“算法”、“算力”和“数据”三大要素。这三要素本身在学科层面上与基础学科密切相关。在基础算力提供层面，更需要学科层面、技术层面的 交 叉融合来解决计算需求剧增的挑战。人工智能与传统产业交叉融 合 的深度，既是人工智能可持续发展的根基所在，也是人工智能走 向 成熟的重要标志，其实质就是国家提出的“智能+”战略。新 型 基 础 设 施 建 设 的 提 出 将 人 工 智 能 产 业 上 升 到 了 社 会 公 共基 础 资源的战略范畴，通过 将人工智能行业赋能的能力放大，从某 12 些 特 殊领域的应用到全行业全社会的赋能。未来在新基建不断推进的 背 景 下，人 工 智 能 产 业 将 围 绕 能 力 升 级 和 高 效 赋 能 的 方 向 发 展。在 新 基建的背景下，人工智能产业将与人们的生活结合的更为紧密。人 工 智能产业的发展将更深层次地渗透在人们生产生活中。在人工智 能 的核心能力建设层面，认知能力的提升将成为未来机器能够更深 刻 理解人类世界的关键。机器的学习方式也将从大量的人工输入的指导模式，转换成为高度自主的自学习模式，大量的智能设备能够 将 学习到的知识相互联通，交互认证。未来，通用标准化的人工智 能 技术使得人们能够更加便捷低成本地赋予机器智能。3.3.数字连接数字连接应用与实践应用与实践 “新基建”作为国家的 重要发展战略，把网络、云、算 力等视为 重 要的基础设施，特别对 网络和云的结合提出了更高的要求，云网 融 合已成为通信基础设施、新技术基础设施和算力基础设施之间的粘合剂，是新基建中新型信息基础设施的底座。在这一趋势下，云 网 融 合 以 及 架 构 于 其 上 的 数 字 化 平 台 成 为 未 来 技 术 发 展 的 重 要目 标。如图 3-1 所示，中国信科“一体两翼”的产业布局中以“云网一体化”为主体，从技术和产业布局上完善覆盖了以网络连接为基础 的 通信基础设施领域、以满足计算和存储需求的算力基础设施领域，和以人工智能、大数据、区块链等新技术布局下 的新技术基础设施，积极落实“双 千兆”网络协同发展、“新型数据中心”和“东数 西 算”等重大国家战略。其中以 智慧光网、智简 5G，以及低碳云数 据 中心为代表的 解决方案和产品，已在运营商网络和各行业进行广 泛 应用和部署构成了新型数字基础设施的坚固底座。13 图 3-1 中 国 信 科 云 网 一 体 化 产 业 布 局 面 向 数 字 经 济 发 展 和 行 业 应 用 的 信 息 基 础 设 施 需 要 能 有 效 整合资源，实现数字化基础设施能力的组件化、模块化封装，为企业业 务 创新提供高效、低成本 的一体化服务支撑，满足海量多样化客户 群 体的个性化需求。如何以网络连接为基础，围绕“连接+计 算+服 务”构建 新型信息服务体系，是行业 共同关注的焦点。3.1.3.1.新型新型光纤传感光纤传感技术在技术在感知基础设感知基础设施领域应用施领域应用 在物联网新型基础设施建设三年行动计划（2021-2023 年）中 重 点指出以高端传感器、物联网芯片、物联网操作系统、新型短距 离 通信等关键技术水平和市场竞争力显著提升，创新能力 要有所突 破。阵列光栅传感技术是最新一代的光纤传感技术，该技术是通过 在 光纤拉制及光纤光栅制造过程中，直接在光纤上在线不间断地刻 写 一定数量的光纤光栅。基于阵列光栅的传感光缆克服了普通光纤 光 栅和分布式光纤传感技术的缺点，大大减少了探测光缆的熔接点数量，提升了光纤的抗拉能力和使用范围，在保留传感准确且速度快、定位精度高等传统光纤光栅测温技术优势的同时，通过采用多 种 传感器阵列复用解调技术，实现大规模、长距离、高精度、高可靠的监测应用。在电厂空冷岛散热片温度监测、智能电网电缆温度监测、输煤栈桥温度监测、高压电缆高空间分辨率温度监测、大规 模 高 精 度 应 力 场 监 测 以 及 长 距 离 高 精 度 振 动 与 声 波 监 测 等 领 域市 场 潜力巨大。中 国 信 科 旗 下 武 汉 理 工 光 科 股 份 有 限 公 司 专 注 于 光 纤 传 感 技 14 术 的研究、开发和应用，是 国内最早从事光纤传感及物联网技术智能 化 应用的企业，在光纤敏感材料、关键核心器件、智能化仪表以及 先 进传感系统等方面拥有核心自主知识产权支撑，并已形成系列化 光 纤 传 感 监 测 系 统 与 物 联 网 应 用 解 决 方 案,是 国 内 外 领 先 的 光 纤传 感技术研发与规模化产品生产基地。公司推出 的光纤传感系列产品 已 广 泛 应 用 于 油 气 储 罐/交 通 隧 道 火 灾 监 测、重 要 场 所 周 界 入 侵报警、桥梁结构健康监测与综合管 养、重大装备状态监测与故障诊断、电力设施/电缆廊道综合监测、城市综合管廊 监测与安全管理、轨 道 交通全时全域灾害监测预警等多种应用场景。其中光纤光栅油罐 火 灾报警系统、光纤光栅隧道火灾报警系统的全国市场占有率位居前列，公司在石油化工行业率先完成了镇海、舟山、大连等国家七 大 战略储备油库火灾报警系统建设；在交通隧道行业完成了世界上 最 长 的 跨 海 大 桥 港 珠 澳 大 桥 及 世 界 规 模 最 大 的 公 路 隧 道 秦岭 终 南 山 隧 道 火 灾 安 全 监 测 报 警 系 统 等 众 多 国 家 重 点 工 程 建 设 项目，服务范围遍及中国 30 多个省、自治区、直辖市。图 3-2 城 市 物 联 网 消 防 远 程 监 控 平 台 如图 3-2 所示，在消防领域，利用物联网、移动互联网、图像识别等技术，建立城市物联网消防远程监控平台，对联网单位消防设 备 设 施、消 防 水 源、重 点 区 域 和 部 位 等 进 行 远 程 实 时 集 中 监 测，建立火灾识别、隐患追踪、安全监控、风险评估等模型，实现对数据的动态追踪、转换和挖掘分析，高效支撑社会火灾防控、公众消 15 防服务等应用。在联网单位安装水压监测终端、水位监测终端、用户 信 息传输装置等消防物联设备，基于城市物联网消防远程监控系统软件，实时将联网单位消防控制室值班状态、消防设施运行状态及完好率、视频监控、维护管理及维修作业等监测数据传至监控中心，实现对联网单位火 警和消防设施故障信息的动态化监控。随 着 信 息 化、数 字 化 社 会 的 高 速 发 展，物 联 网 产 业 快 速 崛 起，新 一 代光纤传感器、大数据和云计算等新技术逐渐步入成熟应用阶段，武汉理工光科 股份有限公司 面向行业客户及新兴市场业务需求，以“感、传、知、用”等物联网技术为手段，完成了大数据云平台开发，该平台可全面实现指挥调度“智能化”、安保防控“精细化”、隐患监测“动态化”、战力管理“科学化”，尤其是智慧消防软件平台 通 过信息整合与数据挖掘可以实现动态火灾风险评估，并已率先在业界实现省、市、重点企业园区三级管理试点的应用示范,并成功服 务 于综合性国际军事体育赛 事活动，获得用户高度认可。3.2.3.2.智慧智慧光网光网构建数字构建数字连接连接坚实底座坚实底座 当前光网络支撑了 5G 应用和行业市场发展，FTTR 等家庭网络技 术 开 辟 了 智 慧 家 庭 物 联 网，机 器 连 接 还 将 逐 步 扩 展 到 工 业 生 产、家 庭 生活、社会生活更多方面；OTN 专线承载为高品质业务和运营商 业 务增收提供新的路径；用户入云、云内和云间网络连接均离不开 光 网络的支撑；海洋光网络的快速发展，拉近了世界各国、各大经 济 体之间距离，促进了全球经济的共同繁荣。光 网 络 具 有 业 务 网 络 以 及 电 信 基 础 设 施 主 要 组 成 部 分 的 双 重身份，在带宽、容 量、时延、可靠性、灵活性、安全性、建设运营成 本 等方面对云业务的供给和运营具有较大甚至决定性影响，构建面 向 云业务的全光底座 既满足了电信业务开展，又有利于云网一体化的实施，对推动包括运营商在内的数字化转型和数字经济发展起到 了 关键作用。与此同时，运营商如何整合自身在基础资源上的优势，提升跨域、跨层资源为用户按需调用，在服务上快速进行创新，16 如 何 让 传 统 网 络 更 加 智 能 化 从 而 提 升 外 部 用 户 感 知 和 内 部 运 营 效率 等 是业内普遍关注的焦点。为应对 上述 挑战，烽火自 2019 年业内首个提出“智慧光网”概念以来，持续围绕业务发展、技术演进和网络转型对智慧光网络体系 架 构进行丰富，并于 2021 发布了 智慧光网络“三层三面”体系架构。如图 3-3 所示，智慧光网络由连接层、网络层、服务层三个主要层次，以及算法算力面、人工智能面、数字孪生面三个赋能面构成，也称作“三层三面”。智慧光网络的三 层三面是一个有机的整体，连接层、网络层和服务层三个层次的关系分别是下层资源和功能为上层所调用，算法算力面、人工智能面和数字孪生面则贯穿了智慧光网络的三层，为三层进行赋能。通过三层与三面之间的相互协作，智 慧 光 网 络 在 整 体 上 具 备 泛 在、超 宽、开 放、随 需 四 大 关 键 特 性。图 3-3 智 慧 光 网 络 的“三 层 三 面”智慧光网络“三层”是网络功能与服务的构成主体，三层之间下 层 资源和功能为上层所调用，各层具备不同功能和特性，通过相互 协 作为用户提供服务。（1 1）连接层连接层：融合资源供给融合资源供给 智慧光网络连接层涵盖媒质、光器件、传送层、段层、隧道层等子层。智慧光网络连接层提供融合资源供给，为 云边端提供高速、可靠连接，满足数据高效、无损、安全传输。用户可通过泛在接入享 受 智慧光网络带来的极致服务。（2 2）网络层：路由、控制策略协同网络层：路由、控制策略协同 智慧光网络网络层对连接层融合 资源进行统一抽象、统一管理 17 和 统 一编排，可 屏蔽 连接层在物理硬件、设备 等底层基础设施的差异，将其抽象为通用的能力与服务，支持网络 能力对外 开放，支撑服 务 层应用实现实时、按需、动态化的部署。智慧光网络网络层从全 局 的角度对连接层资源具备 全域资源感知、快 速 部署、弹性伸缩和 灵 活编排的特性，满足上 层业务对网络能力的按需定制、快速开通 等 要求。（3 3）服务层：用户差异化体验感知服务层：用户差异化体验感知 智慧光网络服务层在连接层和网络层基础上，通过节点间相互协作、节点内部资源灵活组合，为用户提供应用和服务，并 从用户或 业 务视角具备让用户 感知到的服务 差异化 体验的能力。对服务层来说，只需要专注 于用户 需 求，而不关心具体的实现，应用的支持不 再受限于 复杂的协议与网络交互 以及海量数据的处理能力。智慧光网络的“三面”是指算法算力面、人工智能面和数字孪生面，“三面”贯穿于“三层”并对其进行赋能，以支撑智慧光网络的 泛 在、超宽、开放、随需特性。上海某运营商以智慧光网构建全光底座，已 建成全球最大规模的 全 光城域网和超大规模的 OTN 光传送网，在全市建设了 35 个城域 全 光节点和超过 500 个 OTN 光传送节点，支持城区 1 毫秒、外环1.5 毫 秒、上海全境 2 毫秒的稳定低时延圈，已覆盖超过 1.1 万栋A/B 类 商务楼宇，市区企业 接入缩短到 100 米。同时构建了 0.2 毫秒 的 浦东金融时延圈，支撑 金融行业用户迈入毫秒时代。以智慧光网络为底座，有力地支撑了智慧家庭、智慧金融、智慧城市、智慧教育、智慧医疗、智慧交通、智慧工业等应用为智慧城市美好生活描 绘 了新蓝图。光网络 夯实了 信息基础设 的底座，满足新型基础设施建设所需的固定、移动、固移融合等各类高质量互联需求，支撑了 家庭、企业用 户的高品质泛在联接。全光 网络 在高效支撑移动互联网、物联网、工业互联网、云计算、大数据、人工智能等新兴领域高速发展的同时，也为城市经济社会的发展提供了强大的运力和算力，助力 18 传 统 领域智能化升级，不断 催生新技术与新业态，促进互联网应用进一步优化，打造先进开放的新一代互联网技术产业生态，驱动数字 经 济高质量发展。3.3.3.3.构建构建绿色、低碳绿色、低碳新型新型数据中心数据中心 当前各行业数字化转型升级进度加快，特别是 5G 等新 技术的快速普及应用，全社会数据总量爆发式增长，数据资源存储、计算和 应 用需求大幅提升，迫切 需要推动数据中心合理布局、供需平衡、绿 色 集约和互联互通，构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型 算 力网络体系，促进数据 要素流通应用，实现数据中心绿色高质量 发 展。为缓解生存环境压力，实现绿色可持续发展，世界各主要经 济 体皆已承诺了“碳中和”目标。去年 9 月 22 日，我国在第 75届 联 合国大会上提出力争在 2030 年前实现碳达峰，在 2060 年前实现碳中和。此外，不少企业、行业组织、非政府组 织亦纷纷在推行节 能 减排措施。今年正值“十四五”开局之年，面对数字中国建设以及“双碳”目 标，中国信科旗下 烽火通信这一长期深耕 ICT 基础设施的“国家队”，提出了“0 碳”的价值主张。“0 碳”价值主张包含两方面内容。烽火通信一方面立足自身，基于自身能力在研发、制造各个环节 力 争实现低碳化，包括通过智能制造减少生产过程中产生的不必要 能 耗；另一方面面向产业，致力于为客户提供“0 碳化”的产品与 解 决方案，同时牵引供应链、生态圈走向绿色。19 图 3-4 云 数 据 中 心 解 决 方 案 烽火通信积极响应国家号召，面对国家提出的“碳达峰、碳中和”理念，如图 3-4 所示，以全局思维构建数据中心解决方案，引入 再 生能源、降低 CEF，从 源头做到低碳排放。通过近端制冷、自然 冷 却及 AI 运行，有效降低数据中心能耗，提高制冷能效；采用高效 UPS、HVDC 智能 休眠功能，提高电力转换效率，利用母排直连、分 布 式服务器电源，降低电力传输损耗。目前，湖北长阳大数据中心 总 包项目已全面应用烽火绿色低碳数据中心解决方案，该项目依托 国 家电网的网架优势，并 充分利用自然资源优势，纳入光伏协同发电；数据机房采用先进制冷方案，为机房带来 PUE 值低于 1.2 的优 异 表现，节能效率高达 10%。加强绿色数据中心建设，强化 节能降耗要求 是实现低碳目标的关键路径之一。此外，我们认为从网络与数据中心和云计算的协同的 总 体角度来进行规划和建设也是实现碳目标的重要路径。促进新型 数 据中心与网络协同，一 是从骨干网层面推进建设布局和优化升级，降低网络时延，提升网间互联质量。二是加强互联组网，既要关 注 区 域 新 型 数 据 中 心 集 群 的 直 联 互 通，支 撑 高 频 实 时 交 互 业 务，也 要 关 注 新 型 数 据 中 心 与 边 缘 数 据 中 心 组 网 互 联，促 进 协 同 发 展。如“全 国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案”中就明 确 提 出 布 局 全 国 算 力 网 络 国 家 枢 纽 节 点，启 动 实 施“东 数 西 算”工 程，构建国家算力网络体系。20 烽火通信数据中心 DCI 解决方案以高速率、大容量、低功耗、高 集 成度等特性满足了数据中心之间短距离光互连需求，单波 800 Gbit/s 速率和 C+L 波段应用为数据传输提供了强大的运力。智慧光网 的 应用为数字经济发展提供了持续的动力，在“云网一体化”趋势下，烽火通信承建的 中国电信华南和东北区域 ROADM 骨干网，覆盖