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

 统一性原则：按照医院的业务发展规划，在网络中将存在多种不同的业务， 如话音，图像，IP 数据流等。这些业务的接入方式及在网络上的传输方式 各不相同。因此，最理想的组网方式应是建立一个统一的交换平台，能支 持多种不同业务。这样能大大的减少网络的连接复杂度，人员培训的难度， 以及网络管理的压力，并提高网络的可靠性，简而言之，就是在建网的过 程中利用尽可能少的网络设备提供尽可能多的网络业务，努力避免在一个 本节主要包括核心交换机、汇聚交换机、楼层接入交换机相关技术介绍。 网络系统相关技术 以太网交换机技术发展趋势 近几年来，随着企业数据通信业务以及相关的融合业务的迅猛发展，以太 网交换机作为不可或缺的关键设备不仅在数量上获得了极大的提高，而且在质 量、性能等方面不断完善。企业的信息应用正在全面走向宽带化和融合化，在 这一背景下，传统的实现简单连接和数据传输功能的以太网交换机已成为过去， 纵观当前整个发展势，我们发现以太网交换机正朝着高速化、智能化的方向前 进。 首先，速度是我们衡量网络性能的一个重要标准，从而也就成为以太网交 换机等设备发展的一个重要方向。从最初的百兆到千兆再到万兆，以太网不断 满足着人们快速增长的需求，给人们带来超乎寻常的体验。目前，人们对带宽 的要求正在迅速提高，如迅猛发展的存储网络必需的海量数据传输通道;大量高 带宽汇聚的城域网络;不断丰富的宽

......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

信息技术明确的列为支持医改成功实现的八个主要支柱之一，这是从未有过的事情,我国医 疗卫生信息化面临从未有过的机遇与挑战。方案还明确要求启动建立居民健康档案和电子 病历，实现医疗信息的整合、共享和交换，以缓解医疗信息化发展的不平衡，系统分割独 立、连续性和协调性差,业务流程不统一等问题。 医疗行业信息化正在走向如何利用信息化技术减少医疗差错,如何利用信息化技术进行 医疗服务的创新,如何将分 要求配置一台专门的高端核心交 换机／数据中心交换机,且双万兆链路与核心互联。 （4）网络出口设计需要考虑四条出口,一是社保局的Ｖ PN 出口，二是医保Ｖ PN 出口,三是 银行机构Ｖ PN 出口、四是干保 VPN 出口,且各条Ｖ P Ｎ出口均是独立的电信或者联通线路。 出口设计要求安全、可控。 2.3 网络拓扑图 网络设计依照“万兆核心、千兆支干、千兆交换桌面”的要求采用三层结构，重要部分 双链路冗余 双链路冗余,双设备冗余，核心层采用两台 RG-Ｓ 86 １０系列交换机，门诊大楼汇聚层采 用两台 R Ｇ-Ｓ 6 ５ 06 系列交换机,门诊大楼各层接入层采用 R Ｇ－S ２ 90 ０系列可堆叠交 换机,在数据中心部分采用两台 RG-S ５ 750 系列交换机,除接入层到终端使用千兆以太网链 路外，其他全部使用万兆光纤链路。除接入层到终端不进行冗余外,其他部分均有冗余。汇 聚层、核心层互联均使用双万兆光纤聚合

1. 医院信息系统建设情况 医院信息系统在运行中结合网络设备的强大功能，对医院实际业务进行了不断完善、 优化、改进，使信息系统更加适合医院工作需要和患者需求。医院信息系统基于灾难恢 复的核心交换机通信，实现了双机镜像热备、定期异地备份模式，各个模块相互关联、 环环相扣，将传统的事后控制转变为事中控制。 基于网络平台的数据交互，打破传统的信息孤岛模式，实现了就诊 “一卡通”、检查 图像 建设方案建议书  外网、内网采用核心、汇聚、接入三层网络结构，配线间交换机端口留有余量； 设备网采用核心、接入二层网络结构。  将门诊综合楼 5 层信息中心作为 XX 人民医院北院区网络中心机房；汇聚交换机 放置在五层网络中心机房。  汇聚和核心链路都采用双备份模式；接入层交换机采用堆叠方式。  核心交换机采用虚拟化配置，再根据造价确定汇聚层、接入层是否采用虚拟化 配置。  通配置相应的网 络安全设备来保障网络信息安全。 （2）综合楼与分院外、内网互通目前只有一根光缆在核心交换机采用逻辑隔离 方式网络容易被攻击，需要配置相应的网络安全设备来保障网络信息安全。  从便于维护的角度配置网络系统： （1）便于网络设备终端的管理。 （2）能快速的配置网络交换机等设备、提交故障、取消配置等功能。 （3）便于对接入的网络计算机、移动终端设备的控制。 16 建设方案建议书

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）

市大数据中心，提供数据目录。  满足市大数据中心的日志交换要求，提供 FR 、 RK 办件数据服务。  对接市大数据中心下发数据需求，对数据 编目整理、归集，以及日常事务。  市区两级交换平台级联开发，满足区别数 据交换业务，市区两级数据交换业务。  维护区别大数据中台平稳运行。  当前区大数据系统已具备资源目录管理、数据交换管理、交换监控管理、数据交换异常检测、表与字段权限管理、数据归集管理、数 35 家单位接入政务云，共承载 340 个业务应用。 政务云配置虚拟机 580 台，政务网区和互联网区差不多各一半。 目前 m 区政务外网骨干结构为“核心 - 汇聚 - 接入”的三层结构，接入交换机—汇聚交换机间实现双链路互联，汇聚—核心 间实现网状互联。由于整个网络有了明确的层次划分，汇聚层与核心层也将承担各自的功能。 汇聚层实现所有接入单位三层网关功能。 核心层实现核心应用服务器群、 Internet 拟建区级大数据资源平台（一期）项目是 加快整合本区现有数据共享交换平台、数 据资源目录和基础数据库等与大数据资源 平台相关的平台的基础上，进行整体架构 的重新部署和功能模块的全面升级，在满 足与市大数据资源平台的对接，并承接市 大数据资源平台的落地数据资源，同时， 归集全区内各单位公共数据资源，按需实 现共享交换，逐步构建集区级公共数据汇 聚、整合、共享、应用、展示、评价六位