Al時代高品質(zhì)全光算力專線研究報告中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所2025年9月版權(quán)聲明本報告版權(quán)屬于中國信息通信研究院，并受法律保護(hù)。轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用本報告文字或者觀點(diǎn)的，應(yīng)注明“來源：中國信息通信研究院”。違反上述聲明者，本院將追究其相關(guān)法律責(zé)任。算力靈活高效調(diào)度，為分布式智算協(xié)同等場景下的AI模型訓(xùn)練及推各方凝心聚力，協(xié)同推進(jìn)OTN算力專線技術(shù) 1 2 2 6 9 12 15 21 24 29 38 4 7 5 9 1一、概述了行業(yè)應(yīng)用門檻和成本，能夠讓開發(fā)者和企業(yè)快速參與到AI研發(fā)和2二、行業(yè)智算應(yīng)用提出差異化專線服務(wù)需求（一）金融智算應(yīng)用1.金融智算應(yīng)用場景3AI理財雙錄質(zhì)檢提升理財服務(wù)合規(guī)檢查準(zhǔn)確性。AI理財雙錄質(zhì)銀行智能風(fēng)控提高了風(fēng)控反詐的及時性和準(zhǔn)確性。AI智能風(fēng)控4集團(tuán)級集團(tuán)級數(shù)據(jù)中心D省級數(shù)據(jù)中心地市級數(shù)據(jù)中心數(shù)字人大堂經(jīng)理備份數(shù)據(jù)中心質(zhì)檢分析!江Al理財雙錄質(zhì)檢ATM:智能風(fēng)控AI網(wǎng)點(diǎn)助手2.金融智算應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)需求理延遲需要小于50ms,網(wǎng)絡(luò)時延要求小于5ms。網(wǎng)點(diǎn)助手一次文本交互約50~100kbps,單網(wǎng)點(diǎn)需同時支持50臺以上終端并發(fā)，為避免高峰時段卡頓，建議預(yù)留5Mbps帶寬，確保請求無阻塞。證4K/8K高擬真畫質(zhì)和動態(tài)細(xì)節(jié)渲染，每路需要20~50Mbps帶寬，若銀行網(wǎng)點(diǎn)同時并發(fā)2~4路，總帶寬需求可達(dá)200Mbps,網(wǎng)管數(shù)字人5的理想端到端時延要求不大于15ms，圖像采集和云端渲染解碼約AI理財雙錄質(zhì)檢要求高帶寬和高安全傳輸。單個理財錄音錄像銀行智能風(fēng)控反詐系統(tǒng)對時延要求嚴(yán)苛。AI風(fēng)控反詐系統(tǒng)需實(shí)<5ms<2.5ms<5ms6<5ms1.政務(wù)智算應(yīng)用場景7智能化環(huán)境管控助力實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境問題的精準(zhǔn)及時治理。借助多模態(tài)大模型技術(shù)，綜合衛(wèi)星遙感、無人機(jī)和高清攝像頭監(jiān)控等多源數(shù)據(jù)，智能化環(huán)境管控實(shí)現(xiàn)了對城市空間的數(shù)據(jù)收集與感知分析，可以有效提升環(huán)保衛(wèi)生、垃圾監(jiān)管、用地沖突等事件的處理效率。例如，政務(wù)云市級政務(wù)云國來源：中國信息通信研究院市級政務(wù)云2.政務(wù)智算應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)需求智能化政務(wù)客服以文本交互為主，對網(wǎng)絡(luò)帶寬及時延要求均不高。以日常政策咨詢文本交互為例，帶寬需求小于5Mbps,網(wǎng)絡(luò)時延控制在8需確保全年穩(wěn)定運(yùn)行，可用率應(yīng)達(dá)到99.99%以上的高標(biāo)準(zhǔn)。為防范口部署的高清攝像頭、毫米波雷達(dá)等設(shè)備需實(shí)時回傳4K視頻及車流響交通疏導(dǎo)，網(wǎng)絡(luò)可用率需達(dá)到99.99%以上。9<500ms<20ms<500ms——1.教育智算應(yīng)用場景AI智慧課堂提升教學(xué)效率和質(zhì)量。傳統(tǒng)教學(xué)課堂正在被智慧課AI通過整合學(xué)生的全流程學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，構(gòu)建動態(tài)的個體學(xué)情畫像，精準(zhǔn)標(biāo)識個人優(yōu)勢學(xué)科、興趣領(lǐng)域和薄弱環(huán)節(jié)，便于開展個性管理者從宏觀層面把握教學(xué)質(zhì)量，精準(zhǔn)識別潛在問題與AI智能監(jiān)考提升考試作弊處置的時效性。智能監(jiān)考系統(tǒng)將考場11校外教師/學(xué)生接入CERNETCERNET校外平臺互訪向智算/超算中心教育資源平臺國省市教育云平臺科學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻監(jiān)控平臺教育管理平臺校外訪問D學(xué)校學(xué)校/科研院所來源：中國信息通信研究院2.教育智算應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)需求錄播。每路視頻約占用4Mbps帶寬，一所中大型學(xué)校按照40~50個班級計算，總需求約200Mbps。根據(jù)調(diào)研顯示，75%的學(xué)校希望平臺網(wǎng)絡(luò)單向時延需控制在10~25ms,AR/VR教學(xué)等新興應(yīng)用對時延的同學(xué)?；蚱脚_之間的互訪流量呈現(xiàn)增長趨勢。根據(jù)調(diào)研顯示，68%的像頭正向超高清方向發(fā)展，單個1080P分辨率攝像頭的帶寬約為bps狀態(tài)可視醫(yī)療行業(yè)正積極擁抱智算應(yīng)用，緩解醫(yī)療資源供需矛盾。人工智療、藥物研發(fā)及患者監(jiān)護(hù)等醫(yī)療領(lǐng)域。AI技術(shù)能夠幫助醫(yī)生分析海AI遠(yuǎn)程輔助閱片提升診療效率與準(zhǔn)確率。醫(yī)院通過高速網(wǎng)絡(luò)將CT掃描、核磁影像（MRI）等數(shù)據(jù)上傳至云平臺，AI輔助閱片快速分析并標(biāo)記可疑病灶，同時將結(jié)果推送給遠(yuǎn)程專家，專家結(jié)合分析結(jié)論，即時調(diào)閱高清影像，與基層醫(yī)生開展遠(yuǎn)程會診。偏遠(yuǎn)地區(qū)患者因AI輔助診療場景改變就醫(yī)流程?；颊呔驮\時，系統(tǒng)收集整合其過往病歷、癥狀描述及各項(xiàng)檢查數(shù)據(jù)，AI算法迅速分析患者信息，快AI能結(jié)合癥狀與流行疾病趨勢，推測可能病因，依據(jù)患者的年齡和中心，實(shí)現(xiàn)核心醫(yī)療數(shù)據(jù)的集中存儲與統(tǒng)一管理。AI算力中心基于算力中心品+衛(wèi)生所衛(wèi)生所來源：中國信息通信研究院2.醫(yī)療智算應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)需求需在10秒內(nèi)完成上傳，系統(tǒng)接入帶寬約需10Gbps。系統(tǒng)端到端交互需具備99.99%以上的高可用率，并采用加密傳輸與權(quán)限隔離機(jī)制，以內(nèi)，其中網(wǎng)絡(luò)單向時延需要小于5ms。在進(jìn)行單例3D影像與基因資源共享依賴高性能網(wǎng)絡(luò)的支撐，AI訓(xùn)推一體場景下，網(wǎng)絡(luò)帶寬需病歷、影像等醫(yī)療數(shù)據(jù)需跨機(jī)構(gòu)頻繁調(diào)閱，網(wǎng)絡(luò)需達(dá)到99.99%的高1.公安智算應(yīng)用場景能客服能夠全天候解答群眾咨詢，節(jié)省警務(wù)工作的人力，提升警務(wù)工作效率，增強(qiáng)執(zhí)法效能和社會治理水平。公安智算應(yīng)用場景如圖AI視頻監(jiān)控可以有效提升風(fēng)險識別與預(yù)警能力。AI視AI警務(wù)服務(wù)智能體提供多種警務(wù)工作服務(wù)。警務(wù)行業(yè)大模型能AlAl交互Al推理警務(wù)問答智能防控警務(wù)云/視頻云公安專網(wǎng)預(yù)警中心語言識別音視頻合成大模型云服務(wù)器警務(wù)服務(wù)智能體視頻監(jiān)控攝像頭來源：中國信息通信研究院2.公安智算應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)需求常配備1至2路1080P的高清攝像頭、人臉識別模塊，并具備語音交定位信息等傳感器數(shù)據(jù)的傳輸需求。實(shí)時場景的延遲需要控制在1.文娛智算應(yīng)用場景的基礎(chǔ)底座，已經(jīng)在自然資源、數(shù)字景區(qū)、數(shù)字文物、智慧城市、應(yīng)急管理、公安、住建、環(huán)保和礦山等多個場景得到廣泛應(yīng)用。實(shí)景三維通過無人機(jī)、相機(jī)、掃描儀等采集設(shè)備，對現(xiàn)有場景進(jìn)行多角度環(huán)視拍攝，以三維視覺重建技術(shù)為核心，結(jié)合數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)和人工智能技術(shù)，將采集場景快速還原為三維形態(tài)，真實(shí)再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界。影視制作上云需滿足專業(yè)級影視渲染和高刷新率要求。視效和剪輯作為影視制作的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，在操作過程中需要實(shí)時查看效果，影視制作企業(yè)需要具備高分辨率、高刷新率和高精度操作性能的云電腦產(chǎn)品，同時配套快速讀寫文件存儲池、歸檔存儲池以及支持并行渲染的高性能算力池，以呈現(xiàn)逼真細(xì)膩的顯示色彩，無損還原圖像的色彩和亮度，滿足專業(yè)級影視剪輯和影視設(shè)計渲染需求，以及在高速動態(tài)視頻場景下的流暢體驗(yàn)。無人機(jī)采集數(shù)據(jù)回傳邊緣算力機(jī)房云端渲染遠(yuǎn)程游戲企業(yè)存儲服務(wù)器硬盤數(shù)據(jù)導(dǎo)入存儲服務(wù)器模型數(shù)據(jù)讀取修模/建模用戶遠(yuǎn)程操作云電腦硬盤000:二多機(jī)位影視制作拍攝現(xiàn)場邊緣算力機(jī)房云網(wǎng)吧實(shí)景三維企業(yè)影視制作企業(yè)來源：中國信息通信研究院2.文娛智算應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)需求繪企業(yè)通過本地連接云端電腦，實(shí)時展示圖像效果并進(jìn)行優(yōu)化處理,道需與其他通道實(shí)現(xiàn)物理隔離，并支持國密加密傳輸,考慮到傳輸帶1.工業(yè)智算應(yīng)用場景用戶可以隨時訪問和使用。AI技術(shù)的引入和更強(qiáng)大的算力支持，能23云端仿真系統(tǒng)云端仿真系統(tǒng)HPC服務(wù)器GPU集群工業(yè)大模型訓(xùn)練企業(yè)智能云平臺城域網(wǎng)仿真結(jié)果回傳企業(yè)研發(fā)中心智慧工廠A智慧工廠B工業(yè)質(zhì)檢安防及物流控制2.工業(yè)智算應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)需求據(jù)傳輸量達(dá)到TB級別。在智能駕駛研發(fā)過程中，需要大量數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，百臺路測車的數(shù)據(jù)量為百TB/天，實(shí)現(xiàn)百TB以內(nèi)數(shù)據(jù)的小時級傳輸，需要10~100Gbps的帶寬支持。企業(yè)對專線資費(fèi)較為敏感，提供帶寬彈性調(diào)整服務(wù)模式，企業(yè)在接入側(cè)提供10Gbps級別的帶寬態(tài)調(diào)整至10~100Gbps的帶寬，并按使用時長進(jìn)行收費(fèi)，以滿足大帶AI智慧工廠檢要求帶寬、時延及數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇_定性。工業(yè)質(zhì)檢硬管道隔離，加密視支持彈性帶——1.AI大模型智算應(yīng)用場景開源大模型的應(yīng)用熱潮正在席卷全行業(yè)，吸引了國內(nèi)外眾多企業(yè)爭相接入，其應(yīng)用價值主要體現(xiàn)在專業(yè)領(lǐng)域知識問答的精進(jìn)上，用戶重點(diǎn)關(guān)注如何高效整合行業(yè)專屬知識庫來提升問答精準(zhǔn)度。目前多個行業(yè)但由于普遍面臨算力建設(shè)成本過高和數(shù)據(jù)保密需求嚴(yán)格的雙重制約，迫切需要一套安全高效的實(shí)施方案，在嚴(yán)格保證數(shù)據(jù)不出園區(qū)的前提分布式訓(xùn)練通過模型拆分與存算分離兩種方式，確保訓(xùn)練過程的該模式將模型首尾層部署在企業(yè)本地，中間層部署在云端，樣本數(shù)據(jù)和模型訓(xùn)練過程中的損失值在本地分別轉(zhuǎn)換為激活值或梯度值后上傳至云端，云端處理完成后再回傳至本地。在典型應(yīng)用場景中，分布式訓(xùn)練的傳輸距離不超過300公里，為保障模型計算時間與網(wǎng)絡(luò)通信時延更好匹配，最大傳輸距離建議不超過2000公里。存算分離通過數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程讀取不落盤的方式保障訓(xùn)練數(shù)據(jù)安全，通過將企業(yè)數(shù)據(jù)存儲在本地并遠(yuǎn)程掛載到智算中心，訓(xùn)練時智算中心遠(yuǎn)程讀取掛載數(shù)據(jù)且存算分離在數(shù)據(jù)讀寫存儲過程中需要大量信令交互，為保障遠(yuǎn)程讀寫存儲的IO性能，防止RTT過長導(dǎo)致遠(yuǎn)程讀寫性能急劇下降，建議部云端完成計算后返回隱變量并由本地轉(zhuǎn)換為最終推理結(jié)果，確保原始輸入與輸出均保留在企業(yè)本地。該模式下推理返回的token間時延間建議部署距離不超過300公里。分布式RAG推理將模型全部部署在遠(yuǎn)端算力中心遠(yuǎn)端算力中心遠(yuǎn)端算力中心遠(yuǎn)端算力中心遠(yuǎn)端算力中心訓(xùn)練結(jié)果廣域網(wǎng)推理組合問題分布式推理(RAG協(xié)同)分布式推理(模型拆分)分布式訓(xùn)練分布式訓(xùn)練(模型拆分)(存算分離)廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)推理結(jié)果廣域網(wǎng)隱變量廣域網(wǎng)中間數(shù)據(jù)訓(xùn)練結(jié)果遠(yuǎn)程讀取圖8分布式推理訓(xùn)練業(yè)務(wù)示意圖2.AI大模型智算應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)需求型分布式訓(xùn)練場景需要100Gbps互連帶寬，推理帶寬范圍在百M(fèi)bps至10Gbps之間。企業(yè)在使用模型時經(jīng)常需要結(jié)合自身行業(yè)數(shù)據(jù)微調(diào)輸視輸視視三、面向智算應(yīng)用的高品質(zhì)算力專線五大特征28定義呈現(xiàn)差異化趨勢。面向AI時代智算行業(yè)應(yīng)用，高品質(zhì)算力專線五大關(guān)鍵特征為具備多維智能感知、業(yè)務(wù)確定性體驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)彈性按需、安全、經(jīng)濟(jì)、差異化服務(wù)。高品質(zhì)算力專線目標(biāo)架構(gòu)如圖9所示，在運(yùn)維能力，保障專線業(yè)務(wù)確定性體驗(yàn)、彈性按需調(diào)度和光算協(xié)同編排。企智能運(yùn)維彈性調(diào)度智能體IAI-CPEOTNAlXAI-OTN任務(wù)式管道鉆石級管道金級管道銀級管道XAlXAI-OTNXAlXAI-OTNAIXAIXAIX圖9高品質(zhì)全光算力專線目標(biāo)架構(gòu)配好光纜資源和光層網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)差異化保障。（2）確定性體驗(yàn)：根據(jù)不同應(yīng)用提供實(shí)時按周期占用到按小時級、天級分時復(fù)用，光網(wǎng)絡(luò)具備“波長級敏捷建鏈四、面向智算應(yīng)用的高品質(zhì)算力專線關(guān)鍵技術(shù)（一）智能感知關(guān)鍵技術(shù)30進(jìn)行監(jiān)控；通過引入分布式光聲波傳感(DAS)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對光纖外時間、頻率、空間模型對接收的相位和強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，異常識纖芯質(zhì)量可視閃斷定位同纜/同溝檢測光纜纖芯質(zhì)量可視閃斷定位同纜/同溝檢測光纜GIS路由還原Al智能體光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用大模型設(shè)備/端口數(shù)字化采集設(shè)備/端口數(shù)字化采集OPM人口井OA人口井OA節(jié)點(diǎn)人口井節(jié)點(diǎn)OTN/WDM節(jié)點(diǎn)來源：中國信息通信研究院（二）確定性體驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)級級（三）彈性調(diào)度關(guān)鍵技術(shù)從以年為周期占用到按小時級、天級分時復(fù)用，要求光網(wǎng)絡(luò)具備“波由協(xié)同計算，提供滿足業(yè)務(wù)需求的多條OCh可選路徑；二是實(shí)現(xiàn)光35光電跨層協(xié)同算路光電交叉協(xié)同配置光層參數(shù)自動調(diào)測調(diào)測后光電業(yè)務(wù)調(diào)測前調(diào)測后同步打通樹樹食5線路5線路線路ODU線路OChOChOCh立OChOChOCh線路線路線路線路線路來源：中國信息通信研究院OSU/fgOTN技術(shù)實(shí)現(xiàn)靈活帶寬接入及彈性帶寬調(diào)整。絡(luò)運(yùn)維效率。36開放智能接口統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集分布式網(wǎng)絡(luò)控制圖12光網(wǎng)絡(luò)智能運(yùn)維架構(gòu)步確認(rèn)、細(xì)化用戶意圖，實(shí)現(xiàn)用戶業(yè)務(wù)需求的自動理解。基于意圖驅(qū)多廠商業(yè)務(wù)發(fā)放。分析技術(shù)與GIS地圖結(jié)合，獲取源宿GIS位置之間的最優(yōu)路網(wǎng)路由，38(五)光算協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)為解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與智算資源協(xié)同問題，需要實(shí)現(xiàn)智算資源與高品質(zhì)算力專線的協(xié)同感知和調(diào)度。通過物理層、協(xié)議層、管控層的光算協(xié)同，可顯著提升客戶體驗(yàn)以及協(xié)同計算的效率和可靠性。管控層管控層協(xié)議層物理層介來源：中國信息通信研究院物理層協(xié)同通過實(shí)時感知光鏈路狀態(tài)、計算節(jié)點(diǎn)資源使用情況，為上層協(xié)議和管控提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。光網(wǎng)絡(luò)實(shí)時監(jiān)控技術(shù)支撐算間數(shù)據(jù)高效傳輸，將光鏈路拓?fù)洹鬏攷?、鏈路時延、光傳輸信噪比、光纖類型等多項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)控識別，實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)信息的實(shí)時感知，