通量一体新型光网络技术探讨

通量一体新型光网络技术探讨面向高端集客业务打造高品质政企专网，量子加密专线迎来战略发展期随着数字化信息化时代的到来，政企客中国移动面向高价值用户，依托新光缆性、高可靠性等方面提出了更高要求活、智能的国际、政企客户专有网络OTN政企专网企业1CPE

OTNCPE

OTN政务2企业2政务1CPE

OTN省域/区域骨干地市网络规模：覆盖全国的扁平化一张网设备能力：线路侧100G/200G，VC/ODUK多种交叉调度机制：基于SDN统一管控平台业务定位：省际和国际政企高价值客户2政企市场已成为业务增长关键，2025年政企市场收入2404亿元，同比增长6.1%，政企客户数3617万家，净增358万家面向政务、金融、算力等领域高价值用户对更高可靠性的新需求，量子加密专线提供超高安全服务的重要应用价值凸显国家产业政策加快推进量子科技发展挑战3：设备形态挑战1：核心器件 挑战2：传输性能量子信号超低功率超高敏感抗干扰能力要求高性能要求高，研发难度大、成本高，独立产业多种设备堆叠，运维管理难，安全风险挑战4：组网能力QKD网络灵活性和鲁棒性待提升，成本高规模部署难度大《“十四五”规划和远景目标纲要》2021年3月《“十四五”

数字经济发展规划》2022年1月增强网络安全防护能力加强网络安全基础设施建设加快布局量子计算、量子通信、等前沿技术《政府工作报告》2024年03月十五五推动量子科技成为新的经济增长点支持开辟量子技术新赛道确定首批启航量子信息等新兴领域二十届四中全会2025年10月《扩大内需战略规划纲要》2022年12月增强国家广域量子保密通信骨干网络服务能力量子密钥分发QKD技术和产业快速发展，是构建量子加密专线的关键，面向规模应用仍面临诸多挑战我国出台系列政策文件，推进量子技术和产业发展，十五五规划中明确要推动量子科技成为新的经济增长点3量子QKD与OTN融合的技术探索面向高价值专线更高安全性需求，在OTN网络中探索引入QKD技术，推进量子QKD与OTN网络、量子QKD与OTN技术的深度融合量子QKD与OTN网络的融合将QKD板卡与OTN设备深度融合QKD与OTN共网管、共纤传输通过共机框共架构提高量子密钥安全性量子QKD与OTN技术的融合DV-QKD产业成熟度较高，采用专用的光电器件CV-QKD重用本地光振、概率整形、oDSP、FEC等相干光通信技术，核心器件可共享相干产业链OTNQKDQKD管控量子密钥业务运营量子密钥密钥平台

OTN网管QKDQKD业务运营OTNQKDOTNQKD密钥平台

OTN网管QKD管控OTN+QKD接收端发射端oDSP

概率整形oDSPLOFECQKD和OTN独立组网4QKD和OTN通量一体组网新型通量一体OTN技术体系QKD组网能力（面）QKD传输能力（线）QKD设备能力（点）QKD技术机制（根）多种设备堆叠

&

通量一体DV-QKD&

CV-QKD单独光纤传输

&

共纤传输创新通量一体OTN技术体系，从核心器件、融合设备、传输系统、组网技术四个维度开展技术攻关，推进QKD与OTN融合发展，构建高承载效率、低成本部署、灵活高可靠的新型量子加密OTN专线技术能力两张网络

&

融合网络传输系统B1T

+fgOTN

+

融合组网融合设备核心器件组网技术基于空芯光纤的量子传输QKD与OTN设备融合+共纤传输新型硅基外腔窄线宽激光器51.

核心器件：规模商用窄线宽激光器难以满足QKD新需求窄线宽激光器是CV-QKD核心器件，通过减少相位噪声和频率抖动，抑制过量噪声产生，实现高码率、长距离密钥分发激光器相噪是过量噪声的主要来源，同时CV-QKD对其频率稳定性、功率稳定度更加敏感积分线宽：2kHz、频率稳定性：<100

MHz/h、功率稳定度：1e-5CV-QKD共用相干光通信产业链，ITLA性能与QKD需求仍存差距规模化商用ITLA线宽在100kHz量级，远高于CV-QKD

2kHz要求ITLA方案1：激光器阵列线宽：百kHz多激光器堆叠，波段扩展代价大、线宽受限6ITLA方案2：SG-DBR线宽：百kHz单片集成选频&增益，波段扩展难度大，线宽受限ITLA方案3：微光学外腔线宽：100

kHz微光学外腔选频，宽调谐范围与精细化选频难以兼顾反向游标新型外腔结构多波段增益耦合结构低损氮化硅谐振腔1.

核心器件：新型硅基外腔窄线宽激光器技术创新创新提出新型外腔结构、多波段增益耦合、低损氮化硅谐振腔三项技术创新系统解决超宽调谐和超窄线宽难题，为QKD奠定高性能光源基础，支撑更高码率和更远传输距离FSR扩展N倍的同时不引入额外差损突破宽谱调谐与精细化选频间矛盾一体化外腔选频，多波段无缝切换攻克传统方案单增益芯片的带宽瓶颈超低损耗氮化硅谐振腔混合集成降低激光器出射线宽，实现极低噪声目标1：提高外腔选频调谐范围突破传统双环游标结构选频调谐范围上限目标2：扩展增益芯片波段范围解决传统方案中单增益芯片对波段范围的限制目标3：降低外腔波导损耗延长光子谐振寿命，优化相位噪声71.

核心器件：新型硅基外腔窄线宽激光器实现关键性能指标突破相比现有商用产品，相位噪声降低3个量级（本征线宽从百kHz降低到百Hz）、调谐范围提升100%，为面向通量一体的窄线宽光源提供全新高性能解决方案相位噪声特性商用产品本成果芯片面积缩减90%，1.5mm×4mm，兼容标准Nano封装结构设计、参数仿真、版图布局、流片封装、原型验证全流程研发本征线宽：<100Hz调谐范围：S、C、L波段JiachenLi,Photon.Res.13(11),(2025)Editor’s

Pick82.

融合设备：QKD与OTN融合发展从物理层、协议层、管控层三个维度探索QKD与OTN融合发展技术方向，形成通量一体新型OTN设备形态关键技术一：管控层融合关键技术二：协议层融合关键技术三：物理层融合量子+OTN信号密钥应用密钥管理挑战：QKD网络与OTN网络独立管理运维方案：管控融合实现统一管理调度，基于OTN丰富的网络调度能力提升QKD灵活性挑战：OTN调用本地密钥的安全性和异厂商互通挑战：QKD设备与OTN设备 方案：QKD以板卡形式与OTN设备融合，分立，集成度低、安全风险 密钥生成与调用为内部接口提升安全性OTN管控层方案：OTN标准化协议引入密钥信息，构建系统内部安全通道，支持互联互通量子管控层量子+OTN信号密钥应用密钥管理设备A9设备B共纤传输2.

融合设备：QKD与OTN共纤传输QKD与OTN信号共光纤传输的瓶颈：拉曼散射噪声从器件、算法、系统三个方面协同开展技术攻关，提升QKD与OTN信号共纤传输性能，节省光纤资源、降低系统复杂度最难克服噪声：拉曼散射，宽谱影响前向、后向拉曼散射，正比于经典光功率和谱宽器件突破超低损、高性能窄带滤波相干接收机算法创新相干探测协同数字域匹配滤波，实现脉宽-带宽积分极限滤波系统优化系统角度统筹规划，量子信道波长选择S波段，降低拉曼散射CV-QKD10>100K光子@50ps&0dBm功率<0.5光子功率<5光子“大象”与“蚂蚁”共舞WDMDV-QKD2.

融合设备：通量一体OTN现网技术试验联合合作伙伴攻关通量一体OTN设备，实现CV-QKD和OTN融合原型样机，完成业界首次基于CV-QKD的通量一体OTN现网试点，探索了通量一体OTN新型高安全专线发展的可行性通量一体OTN现网试点（安徽合肥）将CV-QKD单板融合进OTN设备，运用共纤抗噪技术，实现量子密钥率为~60kbps的QKD信号与经典业务速率为10G的OTN信号在现网30公里距离下的共纤传输共纤传输（30公里）QKD OTN业务QKDOTN业务通量一体OTN设备通量一体OTN设备合肥移动A机房合肥移动B机房安徽省合肥芜湖宣城蚌埠国家量子骨干网量子城域网量子城域网量子城域网量子城域网业务配置：10G业务信号、C波段，量子信道S波段、协商信道O波段，采用商密加密11测试内容：OTN量子加密、共纤传输、融合组网、量子秘钥分发3.

传输系统：反谐振空芯光纤SiO2

n2GeO2+SiO2

n1“全内”反射导光材料结构“反谐振”

反射导光石英空气实芯石英光纤 反谐振空芯光纤超低时延节省传输时延

>30%接近真空光速时延敏感应用AI大模型、智算、高品质专线超低损耗<0.1dB/km突破石英损耗极限决定传输根本性能超大跨段、更低建网成本超低非线性降低

~1000倍致密石英

→

稀薄气体突破非线性限制超低复杂度、超低功耗、高信噪比扩宽

>10倍理论覆盖近红外窗口超宽频谱自由选择适宜频谱1um、O/E/S/C/L/U、2um2容量

↑

=

带宽

↑

×log 𝟏

+信号功率↑ASE噪声

↓+非线性噪声↓反谐振空芯光纤具备低损耗、低时延、低非线性的优势，是光通信产业的一次全面颠覆与根本性变革12133.

传输系统：基于空芯光纤的超大容量、超长距离传输协同合作伙伴实现377.6Tb/s百km空芯光纤传输、单波1T

10713km空芯光纤传输纪录性成果，充分验证反谐振空芯光纤超低受激拉曼散射效应、超低克尔效应的传输能力优势10713km>1/4赤道周长020004000 60008000 10000 120008009001000110012001300Signalrate

(Gb/s)Distance

(km)999.28Gb/s@

2219.6kmG.652.D低IMI

DNANF-5高IMI

DNANF-51001.15Gb/s@

10713.5km1013.8Gb/s@

3459.8km挖掘HCF超低Kerr效应潜能，单波1T传输距离较实芯光纤提升10倍377.6Tb/s百km 单波1T

10713km利用HCF超低SRS效应，实现百km下S+C+L波段最大容量1460 1480 1500 1520 1540 1560 1580 1600 1620 164012001000800600400200S波段C波段L波段净速率

(Gb/s)119.57Tb/s

(270波)139.80Tb/s

(136波)118.24Tb/s

(120波)码型：144QAM-PCS波段：S+C+L，共18.7THz带宽（259个波长通道）链路：46.7km+53.3km码型：36QAM-PCS •

单波功率：22dBm链路：91.93km+54.84km，离线环路3.

传输系统：空芯光纤量子技术探索联合产学研完成基于空芯光纤的CV-QKD、纠缠光子技术试验，表明空芯光纤的性能优势可显著提升CV-QKD的传输距离以及纠缠光子的成码率CV-QKD+空芯光纤现网试点（浙江金华）4043210-156OSNRpenaltycausedbyFUTnonlinearity(dB)5 10

15

20

25

30

35Launch

power

into

FUT

(dBm)-BATB-SMRF-1kpatchcm

(w/oordpatchcord)G.654.G.652.E-1kmD-1km结合空芯光纤超低损耗、超低非线性优势，首次实现CV-QKD

空芯光纤40公里现网传输，密钥生成率~100kbps，有望显著拓展CV-QKD传输距离40公里空芯光纤损耗降到0.1dB/公里非线性降低3-4个数量级CV-QKD CV-QKD纠缠光子+空芯光纤实验验证（四川成都）通过PPLN产生的纠缠光子对，

18公里空芯光纤传输，

取得91.07%的可见度，等效于理论密码率620bps。相比实芯光纤，相同损耗下空芯光纤成码率提升约5倍143.

传输系统：基于空芯光纤的CV-QKD双工传输协同合作伙伴实现基于空芯光纤的同波长CV-QKD双工传输，单纤实现2×100

kbps安全密钥率且双向串扰可忽略，为量子–经典融合传输和高效利用光纤资源提供技术支撑DNANF-5空芯光纤双向传输链路波长：1530nm，±700MHz反射：双向分别为-53.9/-55.6dB，导频反射信号低于量子信号20dB+链路：20km，端到端损耗11.5dB同波长双工传输 单纤双向密钥生成双向SKREN水平SKR：密钥率稳定达到2×100

kbps，相比单向提升一倍EN：双工传输过程始终低于0.05，±700MHz范围保持稳定，串扰可忽略15B1T

OTN是继400G后未来10年光网络的关键标准，提出面向以太网优化新容器、简洁映射复接等技术机制，获ITU-T

G.709.5编辑人职位，是T比特标准唯一中国公司编辑人提出T比特通道层加密开销及加密机制，支持量子加密应用，在2025年10月ITU-T全会上被采纳4.

组网技术：推进B1T大带宽技术支持QKDB1T支持量子加密技术创新LO

FlexO-p（加密能力）HO

FlexO-p（加密能力）FlexO-sX00GE/TE ODUCnODU4、ODUflex(X00GE)业务映射支持通道层加密通道层段层提出通道层帧结构预留加密开销区支持Authentication

tag(AT)身份认证、Frame

number

(FN)帧计数器、Key

index

(KI)密钥索引等加密开销在通道层开销处理前对净荷进行量子加密B1T帧结构加密开销问题分歧方案二B1T沿用B100G技术路线、仅速率扩展以点对点应用为主多速率并存、单通道层电交叉的问题愈加凸显将B1T作为重大代际，解决累积的深层次问题面向以太业务优化、增强OTN组大网能力方案一16V.S.面向1G以下小颗粒业务高效承载的高价值专线主要需求，

创新提出细颗粒fgOTN核心技术机制，历时6年主导构建完整国际国内标准体系提出fgOTN支持量子QKD加密方案，创新fgOTN密钥开销模式支持跨厂家密钥协商fgOTN支持量子加密技术创新4.

组网技术：推进fgOTN小颗粒技术支持QKD提出fgOTN

reserve区域承载密钥开销支持Frame

number

(FN)帧计数器、Key密钥协商、KCC通信等加密开销支持跨厂家开销密钥协商和单厂家KCC密钥协商的双模模式ODU帧CBRfgODUflexGMPPKTIMPSub1G业务fgODU开销OPUODUfgODU净荷fgOTN帧结构及加密开销OPU源端管控平面宿端（1）管控配置（2）开销密钥协商流程（3）切换流程原有技术fgOTN技术设计新型fgODUflex帧结构，最小支持10M颗粒业务传统ODU0(1.25G)为最小容器， 传统GMP映射对于低速业务，时延高、承载小颗粒业务效率低 芯片资源消耗高提出fgGMP映射，采用16字节固定映射粒度，实现低时延映射传统无损带宽调整方案，调整时间长（几十秒量级）提出fgHAO，支持带宽一步速率调整，调整时间降至数百ms量级17完成首个基于fgOTN的量子加密全光专线技术试验，实现fgOTN承载10M小颗粒业务的量子加密，有力推动了高价值专线场景引入QKD的技术发展支持量子QKD的fgOTN技术试验4.

组网技术：fgOTN小颗粒业务量子加密技术试验完成首次fgOTN小颗粒业务量子加密技术试验，实现10M主流专线业务的量子加密传输QKDfgOTN

源端fgOTN

宿端实验内容：双模密钥协商模式（开销密钥协商模式、KCC协商模式）、10M小颗粒业务量子加密、分钟级密钥更新周期、微秒级加密时延等关键功能性能QKD密钥协商SM4加密182025年8月4.

组网技术：QKD与OTN融合网络基于现有OTN网络管控平面的成熟技术体系，构建可管可控、灵活调度、鲁棒性强的QKD与OTN融合组网模式，实现量子密钥资源的高效共享与网络保障，提升QKD网络的可用性与服务质量QKD与OTN独立组网QKD与OTN融合组网现有挑战基于OTN已有的调度、保护恢复能力赋能QKD密钥设备内分发，减少网络间传输风险QKD与OTN管控融合组网方案组网灵活性和保护能力较弱两张独立网络管理复杂多种设备间的QKD密钥分发安全性194.

组网技术：量子虚拟骨干网与网络跨域互联创新提出量子虚拟骨干网架构，联合产业伙伴完成通量一体设备跨厂家、跨城域组网试验，基于标准化接口实现量子密钥资源跨域协同调度和业务连续承载量子虚拟骨干网跨域互联技术试验中国移动虚拟骨干网连接示意图① 连接虚拟化：借助第三方QKD网络提供骨干连接，仅部署外围对接节点，加快网络能力形成② 节点轻量化：外围节点无需全部配置QKD板卡，同安全域内通过KM直接对接，降低建设成本① 标准化接口：基于

ETSI/ITU-T

国际标准内核构建新型量子网络接口，统一不同厂家设备间业务交互② 跨域组网验证：联合国内主流光网络企业开展组网试验，打通异厂家互联与量子密钥跨域协同，攻克跨域组网难题20面向行业客户差异化安全需求，构建普安、中安、高安（准高安）三级量子加密专线产品，形成通量一体组网、平台与网络融合等全场景解决方案4.

组网技术：量子加密专线分类

普安需求

中安需求

高安、准高安需求 量子密码服务中心终端终端量子加密通信终端终端量子加密通信量子密码服务中心A量子密码服务中心B量子通信网络通量一体设备量子加密通信

I