韋樂(lè)平詳解全光傳送網(wǎng)六大擴(kuò)容路徑

飛象網(wǎng)訊（易歡）8月3日消息，在今天舉辦的“中國(guó)光網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)暨FTTH論壇”上，工信部通信科技委常務(wù)副主任、中國(guó)電信集團(tuán)公司科技委主任、中國(guó)光網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)大會(huì)主席韋樂(lè)平指出，全光傳送網(wǎng)的擴(kuò)容路徑包含擴(kuò)展頻譜、提升速率、多芯光纖、提高譜效、延長(zhǎng)距離、多纖光纜，并對(duì)這六大路徑進(jìn)行了詳細(xì)的解讀。

擴(kuò)容路徑1：擴(kuò)展頻譜

傳統(tǒng)C波段4THz：100G×80波，單纖總?cè)萘?Tb/s；

C+波段4.8THz：100G×96波，單纖容量提升20%；

擴(kuò)展C+波段6THz：100G×120波，單纖容量提升50%，達(dá)12Tb/s；

擴(kuò)展C++L+波段12THz：240波，單纖容量提升約200%，達(dá)16Tb/s。目前已能支持11THz的譜寬。需開發(fā)C++L+一體化光器件（新?lián)诫s光放、激光器、WSS、CL光纖等）、解決多通道光功率的動(dòng)態(tài)均衡、非線性補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)難點(diǎn)。

C+L+S波段165nm：擴(kuò)展約5倍，面臨更大的挑戰(zhàn)。

韋樂(lè)平總結(jié)稱，進(jìn)中期，頻譜擴(kuò)展50%乃至達(dá)200%可望而可及；中長(zhǎng)期，頻譜擴(kuò)展5倍有技術(shù)可能，可望而難及。

擴(kuò)容路徑2：提升速率

100G是目前長(zhǎng)途主用速率，200G也已在長(zhǎng)途規(guī)模應(yīng)用。

400G中短距：400ZR/400G ZR+已能在城域DCI、城域接入、城域核心、區(qū)域骨干網(wǎng)等中短距場(chǎng)景應(yīng)用。

400G長(zhǎng)途：130G波特QPSK單波400G將是下一代長(zhǎng)途主用速率，距離能從600公里提升至1500公里，可覆蓋99%長(zhǎng)途網(wǎng)復(fù)用段距離，技術(shù)障礙oDSP即將突破（2023年）。

800G：短距可商用，中距有希望，未來(lái)1.2T-1.6T-3.2T越來(lái)越難。

韋樂(lè)平認(rèn)為，近中期，長(zhǎng)距單波速率提升2倍，短距提升4倍有望；中長(zhǎng)期，長(zhǎng)距單波提升4-8倍可望而難及；技術(shù)挑戰(zhàn)，主要靠oDSP和超級(jí)FEC的突破性進(jìn)展。

談及800G的發(fā)展?fàn)顩r和路徑，韋樂(lè)平認(rèn)為分為兩個(gè)階段：第一階段，2021年底，Ciena和Infinera宣布短距離800G光模塊已經(jīng)商用，采用7nm和90GB+波特率oDSP技術(shù)，由于技術(shù)制約導(dǎo)致的尺寸限制，目前產(chǎn)品依然是集成在光線路系統(tǒng)的線路板上的嵌入式光模塊；第二階段，相干數(shù)字可插拔光模塊，為支撐這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，需要至少5nm和130GB+波特率oDSP的支撐，預(yù)計(jì)不遠(yuǎn)的將來(lái)短距離系統(tǒng)有望。

韋樂(lè)平介紹了最新進(jìn)展（1.2T），Acacia采用5nm和140GB波特率oDSP已經(jīng)能夠在150GHz通道間隔下傳送1.2T速率的信號(hào)。

擴(kuò)容路徑3：提高譜效

100G速率及以下：譜效率提升與速率提升基本成正比例，100G的譜效率約為2。

100G速率以上：譜效率越高，需更高OSNR，更大發(fā)送功率，光纖非線性呈現(xiàn)，傳輸距離縮短，譜效率提升速度趨緩；提高譜效率理論上靠更高QAM星座數(shù)，但距離縮短，實(shí)現(xiàn)代價(jià)更高，干擾容限更小；實(shí)踐上主要靠更高波特率支持，預(yù)計(jì)130GB+波特率oDSP問(wèn)世后，可以支持400G QPSK碼型的長(zhǎng)途傳輸。

“長(zhǎng)遠(yuǎn)看，期望256QAM結(jié)合200G+波特率技術(shù)有突破。譜效率提升受限光纖非線性，已趨飽和，拓展空間十分有限。”韋樂(lè)平表示。

擴(kuò)容路徑4：延長(zhǎng)距離

傳輸距離受限因素包括香農(nóng)定律，C=BW·log2（1+S/N）

增加信號(hào)功率S：空間不大，受限于光纖非線性和激光器壽命，超低損大有效面積光纖有一定空間，G.654E已標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)用化。

降低噪聲功率N：空間不大，受限于光纖損耗和光放噪聲系數(shù)3dB，超低損大有效面積光纖有一定空間，G.654E已標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)用化。

采用G.654E光纖：有望比G.652D光纖延長(zhǎng)距離80%。

減少系統(tǒng)裕度，依靠光器件性能的改進(jìn)和基于AI的認(rèn)知光技術(shù)有望減少系統(tǒng)設(shè)計(jì)裕度3dB左右，難度大，尚在研究階段。

在韋樂(lè)平看來(lái)，中期來(lái)看，400G達(dá)到1500公里距離，可望并可及；長(zhǎng)期來(lái)看，800G達(dá)到1500公里距離，可望而難及。

擴(kuò)容路徑5：多芯光纖

多芯光纖（MCF）方面，據(jù)報(bào)道，多芯光纖可在同一包層內(nèi)容納3-37芯，可擴(kuò)容3-37倍。

韋樂(lè)平認(rèn)為主要挑戰(zhàn)包括：一是為兼容125μm包層，規(guī)避密集芯間的干擾，只能容納3-4芯；二是器件和子系統(tǒng)需全面突破，含光放大器、收發(fā)器、光濾波器、光交換器件、信號(hào)監(jiān)視器等；三是光纖光纜的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、連接、施工、維護(hù)將全部重建；四是僅僅節(jié)省幾根光纖，卻需要幾乎是光通信全產(chǎn)業(yè)鏈的重新設(shè)計(jì)和產(chǎn)業(yè)化，代價(jià)巨大，得不償失。因此，多芯光纖的擴(kuò)容空間有限，但是代價(jià)巨大，主要適用物理空間高度受限的短距海纜系統(tǒng)?！?/p>

擴(kuò)容路徑6：多纖光纜

基于一纜多纖的空分復(fù)用是最現(xiàn)實(shí)的長(zhǎng)期擴(kuò)容途徑。簡(jiǎn)單易行、可線性按需擴(kuò)容且擴(kuò)容幅度大（幾十倍），能滿足長(zhǎng)期容量需求的基礎(chǔ)解決方案，結(jié)合G.654E光纖可作為長(zhǎng)途高容量路由長(zhǎng)期擴(kuò)容的基本架構(gòu)。對(duì)400G系統(tǒng)，光纜的成本不到總造價(jià)5%，影響不大。為了降低總成本，需要開發(fā)高密度光纜、高密度端口、高密度集成光放大器陣列等，代價(jià)可控。

韋樂(lè)平表示，近中期，骨干光纜結(jié)合現(xiàn)有擴(kuò)容技術(shù)能基本滿足容量需求；長(zhǎng)遠(yuǎn)期來(lái)看，高容量路由敷設(shè)高芯數(shù)光纜（1000芯+），結(jié)合現(xiàn)有擴(kuò)容技術(shù)可以滿足20年以上容量需求?！?/p>

韋樂(lè)平強(qiáng)調(diào)，多纖光纜是最現(xiàn)實(shí)長(zhǎng)遠(yuǎn)出路。光纜費(fèi)用占系統(tǒng)總造價(jià)比例隨芯數(shù)增加而下降，500芯和1000芯常規(guī)G.652D光纜占總造價(jià)比例分別為1.8%和1%左右。采用G.654E光纜后，500芯和1000芯光纜占比僅分別提升至4.8%和3.5%。多纖空分復(fù)用再結(jié)合現(xiàn)有擴(kuò)容技術(shù)最簡(jiǎn)便、擴(kuò)容大、成本低，是現(xiàn)實(shí)的長(zhǎng)期擴(kuò)容途徑，有望滿足20年以上需求。

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