长期以来光网络作为网络流量承载的基础管道网络，体现在“大容量、高速率、长距离”刚性管道能力提供方面；然而近期随着4k视频、云网融合、 “东数西算”等应用和需求的普及和发展，光网络正向高品质综合业务网演进，特色为“智能化、小颗粒、精细化”灵活业务处理方面。伴随通信网络几乎每10年一代的行业周期，如图1.1所示，从3G、4G到5G甚至6G时代，光网络也经历了一系列的转变和演进，本章节将分析总结其演进升级的
内在逻辑与基本规律。
1.1.网络流量持续增长，承载接入面临带宽和时延压力网络流量的快速增长给承载接入带来的巨大带宽压力，始终是光网络提速扩容的最根本动力。根据Cisco预测2017-2022年全球IP流量复合年增长速率(CAGR)为26%,其中到2022年视频类业务占比达71%”。相比于固网，移动网络流量年增速更快达到46%,而平均移动接入带宽年增速仅27%,Omdia预测2019-2024年网络流量预测结果“也表明近几年流量增速CAGR接近30%,ITU更是预测在2020-2030年移动流量的复合年增长速率高达55%,如图1所示，可见未来几年网络带宽增长需求十分强劲。网络流量的激增主要得益于宽带中国、FTTx、东数西算、数字经济等国家战略或重大工程驱使下，以大视频、多用户、高突发为主要特征的新应用和新业务需求大幅增长，当前主要以云计算、
物联网、高清视频、工业互联等应用为主，面向未来6G,网络应用将进一步关注3D沉浸式体验，以扩展现实(XR)、智慧交互、全息通信、数字孪生等为代表的新应用将成主流。
新的应用和业务，在进一步丰富我们生活、方便我们工作的同时，反过来也对网络的带宽，时延，可靠性等指标提出了更高的要求。研究表明，这些面向6G的新应用对显示、带宽、时延和可靠性方面的要求如表1.1所示。海量数据、宽带连接是未来应用的基本属性，网络应该提供大容量传输，同时确保低时延和高可靠，保证业务实时性和安全性，这些指标需要新的通信技术、网络架构、运维系统支持，因此网络升级演进是必然的。
1.2.传输距离不变速率容量翻番，持续降低单比特成本光传送、接入网络因采用高频光载波调制信号可在低损耗光纤信道中多路同时传输，具有带宽高、容量大、抗干扰强、绿色节能、无电中继距离长等优点，作为通信网络和信息社会的基石，在数据信息承载和传送方面发挥着越来越重要的作用。回顾光通信技术、产业发
展里程，如表1.2所示，长距光通信系统基本遵循着4-5年一代的发展规律，新一代系统相比于上一代在单波速率、单纤容量上都有2-4倍的提升。在100G以前，光模块主要依赖强度调制直接探测技术，线路上采用色散补偿模块或色散补偿光纤来克服色散的影响实现长距传输。自100G开始，QAM调制结合数字相干探测成为业界主流趋势，利用强大的数字信号处理(DSP)技术补偿信号在光纤传输及模块收发信道中的各种线性损伤，如色散、
PMD、 带宽限制、skew等，这使得单波高速信号长距传输成为可能，并且通过扩展波特
率和调制码型阶使得单波速率还能持续演进。
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