湖南大学 中国联通研究院 中国联通软件研究院 北京邮电大学 上海交通大学 2025 年 8 月 智算中心光电协同交换网络 全栈技术白皮书 编写说明 编写单位： 湖南大学、中国联通研究院、中国联通软件研究院 北京邮电大学、上海交通大学 编写人员： 湖南大学： 陈果、梁帮博、陈禹澎、刘璇 中国联通研究院： 程新洲、曹畅、徐博华、杨斌、文晨阳、谢志普、徐洁、 黄金超 中国联通软件研究院： 练场景下，网络性能已成为制约智算中心整体效率的关键瓶颈。当前 普遍部署的纯电交换网络在互联规模、带宽密度、端到端时延与能效 比等方面逐渐逼近物理与经济的上限：算力芯片的通信需求远超传统 网络承载能力，高功耗、高成本和复杂布线问题愈发突出。 在此背景下，光交换技术凭借超大带宽、超低延迟与低功耗等特 性，正与电交换形成互补融合的“光电协同”架构，成为新一代智算 中心网络的重要发展方向。光电协同不仅能够在物理层显著提升链路 协议机制与流量调度优化；从路由层控制平面的可扩展性，到链路层 资源的智能分配；再到物理层光交换的传输损耗与延迟难题，均对网 络架构设计、协议栈演进与资源编排提出了系统性挑战。 本白皮书面向智算中心光电协同交换网络的全栈技术体系，旨在： • 梳理国家政策、AI 发展趋势与智算中心网络需求，揭示光电 协同兴起的背景； • 分析光交换与电交换的性能差异与技术互补性； • 总结光电协同网络在应用层、传输层、路由层、链路层与物理

......9 2.3 光交换.................................................................................9 2.3.1 光线路交换.............................................................9 2.3.2 光分组交换.............. .............................................11 2.3.3 光突发交换...........................................................12 3. 智算场景下光互连技术的应用研究........................................ 13 3.1 LPO 在 AIGC AIGC 算力网络中的应用..................................... 13 3.2 CPO 交换机在智算场景下的应用................................... 14 3.3 OCS 在 AI 集群参数面的应用......................................... 15 3.4 光互连技术在 GPU 超节点的应用.

卫生 局 社保 局 交换机 广域网优 化 下一代防火墙 （基础级） 交换机 检测探针 下一代防火墙 （基础级） 交换机 下一代防火墙 （基础级） 交换机 门诊区 行政区 住院区 药房区 上网行 为管理 下一代防火 墙 （基础级） 交换机 检测探针 交换机 下一代防火墙 检测探针 （增强级） 下一代防火墙 （增强级） 交换机 数据库审计 IaaS 通信网络——网络架构及通信传输 区域边界——访问控制及检测防护 计算环境——入侵防范及数据安全 管理中心——集中管控及安全审计 “ 云安全服务平台（等保场景）”创新方案 出口网络 / 安全设备 于安全服务平台 核心交换 安全运营服务 安全运营服务 安全运营服务 下一代防火墙 上网行为管理 数据库审计 下一代防火墙 日志审计系统 杀毒软件 下一代防火墙 上网行为管理 广域网优化 负载均衡 日志审计系统 漏扫 网络防病毒 防火墙（利旧） 汇聚交换机 办公终端、 AP 办 公 区 业 务 区 运 维 区 核 心 区 亏 联 网 区 负载 均衡 下一代 防火墙 上网行 为管理 负载 均衡 下一代 防火墙 上网行 为管理 探针 下一代防火墙 探针 EDR 应用服务器 数据库服务器 核心 交换 机 核心 交换 机 下一代 防火墙 网页防篡 改（利旧） DMZ

实现数据共享 2 企业数字化转型需求分析 Part Page18 企业数字化转型总体架构 历史数 据查询 数据交换平台 应用集市数据区 商城零售 供应链企业 人人贷系统 基金系统 …… 系统 企业内外部半结构化、非结构化数据 大数据交换组件 数据库数据交换组件 数据区数据交换组件 数据计 算层 大数据区 沙盘演练数据区 数据应 用层 实 时 数 据 区 客户主题 协议主题 产品主题 企业数字化转型总体架构——数据交换层 数据交换层设计目标 传输组件是根据数据源存储的不同分类而设计的，本质是通过分析数据存储结构和数据存储 库的特点来针对性的设计工具，以追求卓越的性能 保证数据在平台内高速流转 保证数据交换过程中不失真 保证数据交换过程中不丢失 保证数据交换过程安全可靠 数据区数据交 换组件 数据库数据交 换组件 大数据交换组 件 消费企业系统 数据服务层 NAS 存储 ETL 程 序 区 Page21 企业数字化转型总体架构——数据交换层 NAS 存储 Hadoop 集群元 数据区 数据平台 ETL 数 据处理程 序 区 数据平台临时数 据区 存储数据平台各个 Hadoop 集群的元数据信息，如： HDFS 文件 系统元数据 集团数据交换平台每日获取运输局推送平台提供的业务系统变 化数据，暂存在 NAS 临时数据区 企业数

3 政务信息资源交换平台............................................................................188 7.3.1 政务信息资源交换方式......................................................................188 7.3.2 数据交换工具..... ................................................................................190 7.3.3 数据交换管理.....................................................................................193 7.3.4 集成对接的系统 ........................................................................................209 7.7 数据交换技术标准...................................................................................210 7.7.1 机构编码规范

 信息接入系统需满足医院医疗业务信息应用的需求；  2 间，每间 17 平方米，位于医疗综合楼负一层；  由通信运营商负责设计施工。 信息设施系统 信息接入 综合布线 移动覆盖 电话交换 无线对讲 信息网络 公共广播 会议系统 导引及发布 时钟系统 有线电视  包括三套综合布线系统：  医院信息内网（有线、无线）；  外网数据（有线、无线）及语音；  智能化设备专网。 核心采用十二芯单模万兆光纤；  智能化设备专网：接入至汇聚、汇聚至核心均采用十 二芯单模千兆光纤 。  水平铜缆：六类非屏蔽双绞线； 信息设施系统 信息接入 综合布线 移动覆盖 电话交换 无线对讲 信息网络 公共广播 会议系统 导引及发布 时钟系统 有线电视  布点原则  每个工作位： 2 个内网点、 2 个外网点（数据、语音 ) ；  手术室： 6 个内网点；  个内网点；  门 / 急诊大厅预留内网及外网点。 信息点共计 7200 个（详见点表数） 信息接入 综合布线 移动覆盖 电话交换 无线对讲 信息网络 公共广播 会议系统 导引及发布 时钟系统 有线电视 信息设施系统 信息接入 综合布线 移动覆盖 电话交换 无线对讲 信息网络 公共广播 会议系统 导引及发布 时钟系统 有线电视 信息设施系统 楼 层 弱电井 2TO （双外 网）

基础能力 基础 能力 机房环 境 硬件设 备 基础软 件 数据中 心安全 网络安 全 终端安 全 灾备 人员组 织架构 技术 能力 计算能力 存储能力 交换能力 安全能力 安全架构 • 应用安全、系统安全、数据安全、网络安全、物理安全的架构图 网络拓扑架构 信息交互架构 生产业务全闪存存储 ( 华为华 DoradoG2) 数据中心 B 平台设计  平台设计  基础能力  信息平台  新技术、新模式、新业态  智慧应用 一级目录 二级目录 三级目录 信息平台 信息资源平台 临床数据中心、运营数据中心、科研数据中心 信息交换平台建设标准 消息传输、数据整合、服务集成、管理监控 信息服务平台建设标准 注册服务、文档共享服务、文档存储服务、 业务协同服务、安全与隐私保护服务 互联互通 概述、基本功能 信息平台 信息平台 为医院复杂的多元异构信息化环境提供基于 SOA ESB 和标准体系的规范化系统集成解决方案。 信息资 2. 医院各信息资源（数据、系统、基础设施等）在 平台架构下得以有效整合、充分共享和扩展应用。 3. 获得高效的数据交换和流程管理能力，有效实现 医院内外的数据共享和业务协同。 4. 实现系统间的语义互操作性和语用互操作性，为 医疗大数据、智能医疗、互联网等应用奠定基础 基于电子病历的医院信息平台 以患者电子病

套网络全物理隔离（物 理隔离充分保障业务的数据安全）。 建立一个万兆主干，千兆桌面，核心和楼层 交换之间采用光纤互连，工作区采用六类非屏蔽 布线系统。按核心层、汇聚层、接入层的三层网 络架构设计，外网设无线 AP ，内网双核心热备 保证系统稳定运行；全千兆交换机接入；数量按 需配置。 本项目为涉密军工企业 根据《涉及国家秘密的计算机信息系统分级 等级保护三级的要求，信息系统达到分级保护的 技术标准；涉密网络原则上使用国产品牌。 核心交换机 网络安全管理区 防火墙 汇聚交换机 接入交换机 路由器 内网拓扑图： 办公楼 宿舍 1 汇聚交换机 接入交换机 宿舍 2 汇聚交换机 接入交换机 职工之家 汇聚交换机 接入交换机 汇聚交换机 接入交换机 生产厂区 网闸 集团专网 数据中心区 （数据库审计、日 志审计、数据备 核心交换机 汇聚交换机 接入交换机 路由器 外网拓扑图： 办公楼 宿舍 1 汇聚交换 机 接入交换机 宿舍 2 汇聚交换机 接入交换机 职工之家 汇聚交换机 接入交换机 汇聚交换机 接入交换机 生产厂区 AC 控制器 上网行为管理 防火墙 核心交换机 汇聚交换机 接入交换机 设备网拓扑图： 办公楼 宿舍 1 汇聚交换机 接入交换机 宿舍

大数据分析平台一期实施重点 4 智慧税务大数据质量管理平台 5 6 Page 11 大数据分析平台总体架构 历史数 据查询 数据交换平台 应用集市数据区 集团零售 供应链金融 人人贷系统 基金系统 …… 系统 企业内外部半结构化、非结构化数据 大数据交换组件 数据库数据交换组件 数据区数据交换组件 数据计 算层 大数据区 沙盘演练数据区 数据应 用层 实 时 数 据 区 客户主题 协议主题 产品主题 大数据分析平台总体架构——数据交换层 数据交换层设计目标 传输组件是根据数据源存储的不同分类而设计的，本质是通过分析数据存储结构和数据存储 库的特点来针对性的设计工具，以追求卓越的性能 保证数据在平台内高速流转 保证数据交换过程中不失真 保证数据交换过程中不丢失 保证数据交换过程安全可靠 数据区数据交 换组件 数据库数据交 换组件 大数据交换组 件 智慧税务大数据系 统 NAS 存储 ETL 程序 区 Page 14 大数据分析平台总体架构——数据交换层 NAS 存储 Hadoop 集群元数 据区 数据平台 ETL 数 据处理程序区 数据平台临时数 据区 存储数据平台各个 Hadoop 集群的元数据信息，如： HDFS 文件 系统元数据 集团数据交换平台每日获取运输局推送平台提供的业务系统变 化数据，暂存在 NAS 临时数据区 金融数据平台加工计算结果返回给业务系统，暂存在

套网之间设置安全隔离防火墙 ，只允许授权的数 据相互流通 ，保证信息安全 u 以办公楼网络中心为中枢 ，通过万兆网络实现所有 楼层互联互通 ，计算机网络系统采用两层网络架 构 , 通过万兆主干光纤链路上行至核心交换机 ， 接入层 千兆 到桌面； 设备网采用单核心双电源； 办公网 、 采用双核心双电源。 mmln 计算机网络系 统 采用 ONU 部署到房间或者到桌面的形式 ， OLT 与 ONU 之间全程无源（一级架构） 无线网络控制器 Server/DB/SAN 核心交换机 负载均衡 入侵检测 路由器 防火墙 mmln 办公外网拓扑 图 汇聚交换机 汇聚交换机 汇聚交换机 汇聚交换机 汇聚交换机 ISP 服务器 、存储设备 、数据库 、运维 … … 业务网络拓扑图 千兆电缆 万兆光纤 广域网区域 服务器区 接入交换机 接入交换机 接入交换机 接入交换机 接入交换机 接入交换机 汇聚交换机 核心交换机 接入交换机 接入交换机 接入交换机 接入交换机 接入交换机 接入交换机 mmln 办公内网拓扑 图 办公内网络拓扑图