信通院張海懿：云網(wǎng)/算網(wǎng)融合驅(qū)動(dòng)光傳送網(wǎng)向高速率、融合承載演進(jìn)

5月20日消息（水易）近日，在2022年世界電信和信息社會(huì)日大會(huì)上，中國(guó)信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所所長(zhǎng)張海懿發(fā)表《光傳送網(wǎng)技術(shù)熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)》的主旨演講。

張海懿指出，數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代下，光傳送網(wǎng)不僅為固定通信提供網(wǎng)絡(luò)連接，也是5G、數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)等新型基礎(chǔ)設(shè)施的“承載底座”，并形成打通“算力”和“數(shù)據(jù)”的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)支撐，是支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石，在拉動(dòng)有效投資、促進(jìn)信息消費(fèi)、賦能千行百業(yè)等方面具有重要作用。

光傳送網(wǎng)向高速率、融合承載演進(jìn)

張海懿表示，正是在新基建、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、“東數(shù)西算”等戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的時(shí)代背景下，為了適應(yīng)承載新需求，光傳送網(wǎng)在超高速大容量、支撐數(shù)據(jù)中心互聯(lián)、多維融合承載、智能協(xié)同管控等方面不斷革新發(fā)展。

超高速大容量方面，基于QPSK的單載波400Gb/s將成為下一代長(zhǎng)距離WDM的主流速率，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)日漸完善。同時(shí)800Gb/s關(guān)注度進(jìn)一步提升，國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商均已完成現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)，后續(xù)的發(fā)展還要依賴(lài)高波特率芯片和器件等。

除了單波速率的提升，容量擴(kuò)充方面，業(yè)界正在有序推進(jìn)頻譜擴(kuò)展和空分復(fù)用。頻譜擴(kuò)展產(chǎn)業(yè)關(guān)注點(diǎn)以C+L擴(kuò)展為主，C+L波段擴(kuò)展預(yù)期可實(shí)現(xiàn)總頻譜帶寬12THz（C波段和L波段各6THz），相對(duì)于80波100G，容量×3。同時(shí)，繼續(xù)向S/E/U等波段擴(kuò)展成為擴(kuò)容演進(jìn)探索新方向。此外，基于模式復(fù)用和多芯復(fù)用的SDM成為未來(lái)解決容量危機(jī)的潛在方案，目前基于多芯復(fù)用的SDM已在海纜系統(tǒng)中得以應(yīng)用。

另外，新型光纖的研究也在助力光傳送網(wǎng)的超高速大容量演進(jìn)。研究表明，光在空氣或真空核心中的傳播速度比在固體玻璃中快約30%，空芯光纖可以實(shí)現(xiàn)接近極限的低延遲、極低的非線(xiàn)性、低而平坦的色散、以及更寬的傳輸帶寬窗口。近兩年空心光纖損耗降低明顯，C波段衰耗已降至0.174dB/Km，O波段衰耗為0.22dB/Km。

支撐數(shù)據(jù)中心互聯(lián)方面，隨著“東數(shù)西算”工程的正式啟動(dòng)，構(gòu)建以數(shù)據(jù)中心為中心的光網(wǎng)絡(luò)需求迫切。目前業(yè)界大力推動(dòng)光網(wǎng)開(kāi)放解耦、云光融合等創(chuàng)新應(yīng)用。例如，隨著解耦型CPE OTN靈活開(kāi)放式組網(wǎng)能力不斷增強(qiáng)，其應(yīng)用部署逐步擴(kuò)大；支持WDM開(kāi)放解耦組網(wǎng)的DCI設(shè)備，互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)應(yīng)用廣泛，運(yùn)營(yíng)商市場(chǎng)逐步評(píng)估引入。

多維融合承載方面，云網(wǎng)融合和算網(wǎng)融合推動(dòng)融合承載技術(shù)的發(fā)展，從技術(shù)發(fā)展方向來(lái)看，TDM、以太網(wǎng)和IP融合借鑒，而確定性承載指標(biāo)成為業(yè)界關(guān)注焦點(diǎn)。為此，IMT-2020（5G）推進(jìn)組5G承載工作組提出確定性承載的兩大類(lèi)核心能力指標(biāo)的8個(gè)SLA指標(biāo)分級(jí)體系，確保確定性的性能和體驗(yàn)。

智能協(xié)同管控方面，光網(wǎng)絡(luò)SDN管控接口標(biāo)準(zhǔn)化基本完成，切片管控、OSU設(shè)備解耦管控等標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)推進(jìn)，傳接融合、云網(wǎng)/算網(wǎng)融合也在推動(dòng)協(xié)同管控持續(xù)發(fā)展。另外，智能化分級(jí)成為智能管控的熱點(diǎn)，目前關(guān)于智能化分級(jí)的測(cè)評(píng)方法正在研究，下一步重點(diǎn)圍繞對(duì)智能運(yùn)維管控接口，數(shù)據(jù)采集接口實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。

光模塊器件高速率、集成化趨勢(shì)明顯

光模塊芯片器件作為光傳送網(wǎng)系統(tǒng)的“心臟”，呈現(xiàn)高速率、集成化的發(fā)展趨勢(shì)。

高速率方面，800Gb/s光模塊相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)及標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)成為業(yè)界研究熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)化組織競(jìng)相開(kāi)展，業(yè)界提出多種直調(diào)直檢和相干技術(shù)方案；其中，直調(diào)直檢方案預(yù)計(jì)2025年走向規(guī)模應(yīng)用。另外，對(duì)于800G光模塊，硅光和III-V族也會(huì)處于并行發(fā)展的階段。

集成化方面，硅光技術(shù)能夠助力模塊尺寸和成本降低，相關(guān)研究正在積極推進(jìn)。

分應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，相干光模塊方面，相干調(diào)制及合分波器件高度集成化，透鏡等分立元件數(shù)大量減少，同時(shí)可采用非氣密BGA接口，封裝尺寸小、成本低。硅光集成芯片的規(guī)模商用有望使相干技術(shù)向更短距離應(yīng)用下沉。

數(shù)據(jù)中心可插拔光模塊方面，圍繞100G和400G以上速率的光模塊，硅光方案具備較大優(yōu)勢(shì)。目前在500米數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的100G QSFP28 PSM4光模塊產(chǎn)品市場(chǎng)，硅光混合集成方案份額超過(guò)傳統(tǒng)分立器件方案；到了400G及以上速率，傳統(tǒng)直調(diào)接近帶寬極限，EML成本又比較高，而硅基器件不僅調(diào)制帶寬高（>30GHz），在器件尺寸、集成規(guī)模和成本方面也具有優(yōu)勢(shì)，400G硅光模塊類(lèi)型主要為DR4。

數(shù)據(jù)中心CPO方面，傳統(tǒng)的分立封裝架構(gòu)、調(diào)制器和PD異質(zhì)異構(gòu)設(shè)計(jì)無(wú)法滿(mǎn)足大容量小型化的光引擎設(shè)計(jì)需求，硅光集成技術(shù)在近年來(lái)成為CPO光引擎的主要方案。據(jù)了解，在56GBaud速率，還沒(méi)有穩(wěn)定可靠的大規(guī)模集成VCSEL陣列，硅光方案成為主流。

海纜及空間光通信應(yīng)用場(chǎng)景加速擴(kuò)展

海纜光通信作為光傳送網(wǎng)的一個(gè)重要分支，承載著全球95%以上跨洋國(guó)際數(shù)據(jù)通信流量。近年來(lái)隨著云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)的發(fā)展，對(duì)帶寬需求激增，同時(shí)，已部署的海底光纜逐漸進(jìn)入退網(wǎng)高峰期，未來(lái)幾年全球?qū)５坠饫|的新需求逐漸提高。

從海纜光通信的技術(shù)演進(jìn)路徑來(lái)看，更大帶寬、更靈活是主要方向。

更大帶寬方面，超100Gb/s線(xiàn)路技術(shù)、C+L雙波段技術(shù)等，進(jìn)一步提升海纜光通信系統(tǒng)帶寬?？辗謴?fù)用（SDM）技術(shù)傳輸能力持續(xù)提升，在海纜光通信系統(tǒng)中已實(shí)現(xiàn)一定規(guī)模的應(yīng)用。基于多芯復(fù)用技術(shù)的研究持續(xù)推進(jìn)，可率先在海纜光通信的短距系統(tǒng)中應(yīng)用。

更靈活方面，基于波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)（WSS）的ROADM網(wǎng)絡(luò)，提升海纜光通信系統(tǒng)的頻譜效率和業(yè)務(wù)調(diào)度靈活性?；诙嘈具x擇開(kāi)關(guān)（CSS）的光纖交換網(wǎng)絡(luò)，可進(jìn)一步提升基于SDM技術(shù)的海纜光通信系統(tǒng)的調(diào)度靈活性。

此外，海纜光通信系統(tǒng)不僅僅可以用于通信，目前已具備海洋氣候和海底環(huán)境監(jiān)測(cè)以及海洋災(zāi)害預(yù)警的能力，服務(wù)于整個(gè)海洋觀測(cè)網(wǎng)。

空間光通信是一個(gè)多學(xué)科交叉的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，正在加速發(fā)展。美歐日等國(guó)家從上世紀(jì)六、七十年代起，通過(guò)長(zhǎng)期的科研與實(shí)踐積累，占據(jù)主導(dǎo)地位，大型研究機(jī)構(gòu)技術(shù)路線(xiàn)規(guī)劃詳?？臻g光通信技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景向空、天、地、海范圍延伸，形成一體化、多用途組網(wǎng)。

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