前言

自20世纪60年代激光器和光纤发明以来，光纤通信的研究和发展已走过了近60年的历程。在这期间，光纤通信从实验室的理论研究走向广泛应用，先后支撑了固定话音业务、移动通信业务、固定宽带业务、移动互联网业务和云计算业务的应用与发展。光网络从早期点到点简单连接发展至立体化大规模组网。光网络历经了从Mbit/s向Tbit/s及Pbit/s提速，从基础配套网络向全场景运营网络转变，从刚性管道到开放、柔性网络，从单一网络到云边网协同，从封闭到解耦，从人工配置网络到智能网络6个方面的转变，为信息通信和数字经济的发展奠定了基础。光网络的建设受到全球各发达国家的普遍重视，其发展和演进是业内研究的热点。

总体而言光网络的发展和演进有两条脉络，一条是光网络技术（如光器件、光模块、光纤光缆、调制与接收、管理与控制等技术）自身的发展与演进；另一条是光网络与SDN、人工智能、数字孪生、云计算等技术的融合。在这两条脉络的牵引下，光网络实现了从提供带宽和连接的基础管道到支持泛在连接、云网协同和算网一体的综合业务承载网络的转型。作者所在单位烽火通信于2019年5月在业内首次提出智慧光网络概念并发布《智慧光网白皮书》，在业内获得了广泛的认同与共鸣。

自2019年智慧光网络概念提出以来，经过与业内同行广泛交流、大量实践和系统性思考，作者所带领的智慧光网络研究团队于2021年系统性地提出了智慧光网络“三层三面”的立体构架，即智慧光网络由连接层、网络层、服务层3个主要层次，以及算法算力面、人工智能面、数字孪生面3个赋能面构成。智慧光网络的三层三面是一个有机整体，连接层、网络层、服务层3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、数字孪生面则贯穿了智慧光网络的三层，为三层赋能。通过三层与三面之间的相互协作，智慧光网络总体上具备泛在、超宽、开放、随需四大关键特性。

智慧光网络下层资源和能力由上层调用，连接层提供资源融合供给，网络层实行策略协同，服务层的用户可实现体验感知。三面之间相互协同，为三层赋能，提升智慧光网络整体能力。具体实现上，智慧光网络涵盖光接入网、光传送网和IP承载网，融入SDN、NFV、人工智能、数字孪生、云计算、大数据等技术，未来会向泛在光网、云网协同、算网一体演进。

本书共包括7章，对智慧光网络关键技术、典型应用和发展趋势进行了全面阐述。第1章回顾了光网络的发展历程，根据业务和技术发展总结了光网络面临的挑战，分析了光网络发展的趋势，介绍了智慧光网络的概念及其特性与目标。第2章和第3章分别介绍了智慧光网络的连接层技术和网络层技术。第4章对智慧光网络的算法算力面、人工智能面和数字孪生面的技术及应用场景进行了介绍。第5章介绍了智慧光网络面向云网协同的组网方案并深入分析了关键技术。第6章介绍了智慧光网络在跨省ROADM/OXC区域网、5G承载网、OTN政企专网、数据中心光网络、工业光网络、家庭光网络和海洋光网络的建设与应用。第7章讨论了智慧光网络面向未来的演进趋势，包括未来网络在国内外的研究概况、未来智慧光网络的关键场景和需求，从多个维度对智慧光网络的未来发展进行了展望。

本书编写成员均来自烽火通信，他们长期从事光网络标准、技术研究和产品开发工作，对光纤通信技术和光网络发展与应用有深入的研究，对该领域产业现状和技术发展趋势有着深刻的理解和认识。

在本书的编写过程中得到了中国工程院余少华院士以及工业和信息化部通信科学技术委员会常务副主任、中国电信科学技术委员会主任韦乐平先生的关心和指导，中国信息通信科技集团有限公司、烽火通信各级领导与专家的支持，在此一并表示衷心的感谢！2022年即将迎来“中国光纤之父”赵梓森院士的九十华诞，借此机会也将本书作为敬献给赵梓森院士九十大寿的礼物，希望通过本书观点和研究成果在业内的传播推动光纤通信事业继续前行。

由于光网络技术发展日新月异及编写成员的知识视野和理解的局限性，书中不足或待商榷之处，敬请广大读者批评指正。

范志文

2021年10月于武汉