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适合作为光通信领域从业者、设计人员、运维人员和研究人员关于全光网络自动化管理和控制系统设计的参考书，也适合作为高等院校通信、计算机和电子信息类专业高年级本科生、研究生的学习用书。
自智网络丛书
书名：迈向自智网络时代：全光自动驾驶网络
ISBN：978-7-115-68611-4
本书由人民邮电出版社发行数字版。版权所有，侵权必究。
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主 编 罗贤龙
副 主 编 徐子彤
责任编辑 郭 家
人民邮电出版社出版发行 北京市丰台区成寿寺路11号
邮编 100164 电子邮件 315@ptpress.com.cn
网址 http://www.ptpress.com.cn
读者服务热线：(010)81055410
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本书以自动驾驶网络概念为切入点，系统阐述在全光自动驾驶网络运营运维过程中，网络管理和维护工程师、网络设备、网管系统以及业务运营系统之间的交互过程，以及全光自动驾驶网络系统的架构建议和关键技术方案，力求清晰地呈现全光自动驾驶网络的方案和技术全貌，帮助读者深入理解全光网络面临的挑战和技术演进方案。
本书面向全光网络的运营管理人员、全光网络相关产品的设计开发人员、全光网络技术的研究人员，以及对光通信技术感兴趣的广大读者，旨在帮助读者全面了解全光自动驾驶网络，助力全光网络技术和产业的发展。
主 编： 罗贤龙
副 主 编： 徐子彤
委 员： 郑好棉 宋洪芹 孙明飞 陈春晖 杨延超
李济民 周 兵 郑 瑜 李 昂 郑 洁
刘庆鹏 赵盈盈 邓伟育 李 奇 梁大伟
李 妮 刘 静 龚德钊
技术审校： 黄 河 王富国 范剑波
罗贤龙：华为高级技术专家，先后主导华为ASON/GMPLS协议技术、TSDN管控技术、光网络ADN技术的创新和产品设计，支撑华为OTN、MSTP和NCE-T产品实现技术竞争力领先。目前负责NCE光网络解决方案架构技术研究，包括全光网络AI Agent技术、光缆同路由识别技术、光网络亚健康预测技术等。曾荣获2019年度国家科学技术进步奖二等奖，拥有数十项国内外发明专利。
徐子彤：华为公共开发部信息体验专家，专注NCE光网络领域智能化资料体系的建设，曾主导NCE光网络UC专区交付、海外员工培训等专项，在信息设计、体验评测、资料开发等多个领域有丰富的工作经验。
回望信息通信的发展长河，光通信技术的诞生与演进可谓是其中璀璨夺目的篇章之一。1966年，高锟博士发表开创性论文，首次论证玻璃纤维可用于实现长距离信息传输。1970年，美国康宁公司成功研制出全球第一根低损耗石英光纤，奠定光纤的实用化基础。1977年，首个商用45 Mbit/s光纤通信系统开通，标志着光通信正式步入工程应用时代。1981年，我国引入64 kbit/s窄带交叉连接技术，开启光通信探索。2010年，100 Gbit/s波长级超宽带交叉连接技术诞生，通信容量实现质的飞跃。2020年之后，单波800 Gbit/s相干光通信技术应运而生，已率先在骨干网、超大规模数据中心互联中部署试点，标志着超高速相干光通信正式迈入商用时代。光网络的发展史，就是一部不断突破物理极限，追求极致性能与智能化的创新史诗。
然而，随着光网络规模、复杂度与业务多样性的空前提升，光网络的规划、建设、维护与优化的难度达到了前所未有的高度。特别是在5G流量爆发式增长所引发的数据密度革命中，大量新兴应用对传输时延和可靠性的要求日益严苛。为应对这一系列挑战，业界正在积极发展F5G Advanced技术标准体系，以光纤重构连接边界，赋能千行百业。
正是在这样的背景下，本书应运而生。本书由华为资深工程师团队编写，立足行业需求与挑战，结合多年从业经验，向读者呈现F5G Advanced时代全光自动驾驶网络的演进路径与核心技术体系。全书不仅深入剖析全光自动驾驶网络的系统架构、关键技术及系统安全技术，而且聚焦于网络规划、建设、维护与优化等典型应用场景。通过本书，读者将全面了解全光自动驾驶网络的原理、技术以及实践。
全光自动驾驶网络的愿景是构建一个“系统自动执行、预测主动维护、机器自主决策、网络及业务体验可承诺”的自智网络，从而开启“高品质、绿色、高效、高可靠”的全光自智网络时代。相信本书的出版，能够为全光自动驾驶网络的发展提供强劲的思想动力以及清晰的实践指南。
谨以此序，热忱推荐本书给所有关心光网络未来、深耕光网络智能化转型领域的读者，希望本书能够为光通信行业的发展注入新的活力。
中国通信标准化协会理事长
管理和控制系统是通信网络的重要组成部分，是智能化信息基础设施稳定运行的关键。一直以来，通信网络的管理和控制系统，尤其是面向光网络的自动化管理和控制系统的研究，属于专业性强且交叉性、创新性很强的学科领域，与业务需求和应用场景的耦合紧密，行业关注度持续提升。许多业界同仁建议我们从自动驾驶网络这一理念出发，梳理通信网络的管控架构与实现，为新型全光网络的建设和运维工作提供指导和帮助。
本书向读者完整地呈现了F5G Advanced背景下全光自动驾驶网络的发展历程。对于如何在光网络体系结构中引入自动化配置与编排能力，如何将支持全光互联的静态管道变为灵活的动态管道，如何在保持业务透明承载的技术优势的基础上，更好地回应大带宽、高品质、低成本、易运维的用户诉求，本书通过对全光自动驾驶网络原理与技术的阐述给出了
解答。
本书立足行业需求与挑战，结合编者多年从业经验，阐述全光自动驾驶网络的原理、核心技术和标准研究进展，分析全光自动驾驶网络对重塑全光管道价值及创新运维方式的意义，总结F5G Advanced网络中自动化管理和控制系统的业界实践与思考。此外，本书不仅介绍全光自动驾驶网络的基础知识，还希望从还原论的角度揭示该项技术发展的本源和动因，包括全光自动驾驶网络采用现有实现方案的原因等。本书试图通过对这些问题的解答，帮助读者深刻理解并掌握全光自动驾驶网络的发展历程和设计理念。本书的编者在写作过程中参阅了大量的研究论著、行业报告与标准文献，力求素材全面、翔实，引用准确、具体。希冀本书的出版，能够为推动我国F5G Advanced技术及产业的发展贡献绵薄之力。
本书以F5G Advanced全光网络为背景，详细介绍全光自动驾驶网络的原理、系统架构、业界实践和关键技术，着重解读全光自动驾驶过程涉及的网络规划 、网络建设、网络维护及网络优化等场景的技术实现，并对全光自动驾驶网络的系统安全进行简要分析。
参与本书编写的人员包括罗贤龙、徐子彤、郑好棉、宋洪芹、孙明飞、陈春晖、杨延超、李济民、周兵、郑瑜、李昂、郑洁、刘庆鹏、赵盈盈、邓伟育、李奇、梁大伟、李妮、刘静、龚德钊等。由于编者的水平和经验有限，本书不足之处在所难免,敬请广大读者批评、指正。
从世界形成的那一刻开始，光就与我们同在。当新生儿睁开双眼时，映入视野的光影蕴含了来自大千世界的第一缕讯息。
古人传递军情使用的烽火台就是原始的光通信方式之一，这种方式携带的信息量少且传输距离受限于视距范围。人类信息文明的快速发展促使了现代光通信的诞生。
1966年，高锟博士发表了具有划时代意义的研究成果，证明了玻璃纤维可长距离传递信息，开启了光纤通信的新纪元。
1970年，美国康宁公司研制出世界上第一根实用石英光纤。1976年，美国在亚特兰大建成了世界上第一个光纤通信实验系统。1988年，连接美国与英国、法国的第一条横跨大西洋海底光缆敷设成功。20世纪80年代，EDFA（Erbium-Doped Fiber Amplifier，掺铒光纤放大器）的发展使得无电中继环境下的长距离光传输成为可能，极大地推动了波分复用系统的广泛应用。
1990年，我国宁汉光缆工程建设完工，由此拉开了我国大规模骨干传输网发展的序幕。1998年底，“八纵八横”光缆骨干网络全面建成，从根本上改变了我国通信干线紧张的局面，为经济社会发展提供了可靠、强大的通信保障。进入21世纪，随着宽带用户规模的高速增长，家庭宽带（简称家宽）普及率大幅提升，宽带信息应用加速向经济社会各领域广泛渗透，2013年提出的“宽带中国”战略助推了我国以光纤接入为代表的新一轮网络建设，建成了全球规模最大的宽带网络基础设施。据工业和信息化部发布的统计数据，截至2023年底，我国光缆线路总长度已达6432万千米。
综上所述，光纤通信作为20世纪人类社会取得的最伟大的技术成就之一，是人类迈向信息化时代的重要基石。如果没有光纤通信的发展与普及，就不可能有今天的信息社会。未来，绿色、高效、可靠的全光网络是新型基础设施的重要组成和承载底座，既要连接千家万户，又要赋能千行百业，将深刻影响和改变我们的生产、生活方式。
工业和信息化部信息通信科学技术委员会前常务副主任韦乐平教授在分析全光网络发展趋势时曾经做出如下三方面判断。
第一，在需求侧，摩尔定律进入并行时代，微处理器从单核发展到数百上千核的Tera级计算；视频成为第一流量，流量接近骨干网络的2/3，4K/8K 超高清视频和VR（Virtual Reality，虚拟现实）/AR（Augmented Reality，增强现实）的崛起对带宽提出更多需求；其他潜在新需求正浮出水面，包括云计算、大数据、自动驾驶等，一旦形成规模，将对带宽提出更高要求。因此，容量是网络迈向全光网络的最大驱动力，容量的需求和提升永无止境。
第二，在供给侧，从1977年全球首个商用45 Mbit/s的光传输系统在美国芝加哥市开通起，到2020年48波400 Gbit/s系统试商用为止，光通信容量提升了约42万倍，相当于年增速达35%。
第三，节点交叉的连接颗粒趋向光。我国1981年开始引入64 kbit/s窄带交叉连接技术；20世纪80年代后期，引入140 Mbit/s和155 Mbit/s宽带交叉连接技术；2010年开始出现100 Gbit/s波长级超宽带交叉连接技术。40多年来，网络节点疏导的业务带宽颗粒从话音速率（如64 kbit/s）发展至各种速率专线、以太网和路由器的各种接口速率（Gbit/s量级），业务带宽颗粒大小提升了约150万倍，相当于年增速达42%。
然而，光网络的带宽增速依然无法应对5G流量爆发式增长下的数据密度革命，尤其是大量的新兴应用对传输时延和可靠性提出了更高要求。为了有效支撑以5G为代表的一系列新技术、新应用的广泛部署，实现光联万物的目标，业界积极发展F5G（the 5th Generation Fixed Network，第五代固定网络）和F5G Advanced技术标准体系，规范固定网络演进由碎片走向融合的代际路线，推动固定网络产业的整体繁荣。面向未来，随着F5G、F5G Advanced等突破性技术创新在现网中的规模应用，光网络的业务调度、系统运维方向将面临更大的挑战。为了推动全光网络、极简网络的发展，实现更优性能、更高效率和商业敏捷的网络，构建自动调度、智能分析的全光网络智能操作系统势在必行。
