C114訊 4月26日消息（焦焦）昨日，CIOE中國光博會與C114通信網聯合舉辦“2024中國光通信高質量發展論壇”第三場研討會——“400G開啟光傳送網新時代”如期舉辦。中國信息通信研究院技術與標準研究所張海懿發表了“AI時代高速光傳輸關鍵技術、應用進展及未來展望”的主題演講。
張海懿介紹，自2022年2月，我國“東數西算”工程全面啟動以來，近幾年圍繞算力基礎設施和全國一體化算力網都發布了實施意見。在2024年我國政府工作報告中，將“大力推進現代化產業體系建設，加快發展新質生產力”列為2024年政府工作首項任務，在第3項子任務“深入推進數字經濟創新發展”中明確：深化大數據、人工智能等研發應用，開展“人工智能+”行動，打造具有國際競爭力的數字產業集群。適度超前建設數字基礎設施，加快形成全國一體化算力體系，培育算力產業生態。
在這一大背景下，5G-A、智算中心、AI大模型等創新業務與應用蓬勃發展，驅動光通信持續向更高速率、更大容量、更長距離、更加智能等方向發展，協同促進全光技術產業生態發展。光傳輸持續向高速率、長距離、低時延、低能耗、智能化等方向發展演進，需要高速傳輸系統、模塊器件、光纖光纜、智能管控和評估體系等各產業環節的有效支撐。
高速傳輸系統取得重大進展
在高速傳輸方面，目前400G技術標準基本完善，我國干線已啟動規模部署。張海懿介紹，400G技術方案主要包括16QAM、PCS-16QAM和QPSK。為助力高速傳輸產業發展，400G技術標準國際和國內均取得很大進展。400G國際標準主要為400ZR（OIF）、OpenZR+、Open ROADM等；國內針對16QAM、PCS-16QAM和QPSK不同調制格式都有相關標準做了明確要求。我國400G超長距在2023年密集開展試驗驗證。2024年3月，中國移動和華為合作，開通了京蒙400G干線，這也標志著全球400G規模商用的開啟。
張海懿認為，400G C+L波段擴展的光傳輸系統將有相當長的生命周期。400G技術采用C+L波段，目前部分不同波段的器件和模塊還處于相對分離的狀態，未來C+L波段WDM系統集成和多波段器件一體化是推進重點。目前， C+L一體化WSS已商用，C+L一體化OTU預計24-25年可實現商用。
未來，國內運營商和設備商將圍繞800G、1.6T速率加快技術標準研究，啟動DCI試點驗證。目前，國內外運營商和設備廠商等已聯合開展多次800G及以上速率技術試驗驗證。從整個產業化看，基于130GBaud，16QAM調制的800G方案是目前技術研究和產品研發的重點，它可以重用400G QPSK產業鏈。1.6T還有賴于200GBaud以上光電器件的成熟。從標準化看，800G和1.6T成為ITU-T、OIF、IEEE802.3、CCSA等國內外標準組織的研究熱點，調制格式、映射技術、擴展C+L光系統、高性能FEC等是標準化的關鍵。
模塊器件加速研發應用
隨著高速傳輸系統的進展加速，模塊器件的研發應用也隨之加速。張海懿表示，整體而言，模塊器件在技術方案商，目前8x100Gb/s光模塊基本成熟，已量產商用 。4×200Gb/s和城域800Gb/s相干光模塊是當前研發重點，4×200Gb/s已研發出樣品，800Gb/s相干光模塊中96GBd（64QAM）已商用，140GBd（16QAM）已研發出樣品。在標準進展方面，8×100G、800G 80km及以內相干光模塊國內外標準基本完成，4×200G、城域800G相干光模塊產品研發及標準化正在推進中。標準化布局正向T+演進延伸，1.6Tb/s直調直檢光模塊預計明年初步商用。
圍繞著未來高速傳輸的發展，高性能芯片器件將成為關注熱點。目前單波100Gb/s直調直檢以VCSEL/EML方案為主，硅光方案功耗更低，但技術壁壘高、耦合工藝相對復雜。單波200Gb/s直調直檢的VCSEL方案正在研發驗證中，EML方案相對成熟，硅光方案帶寬（<60GHz）為技術難點，需配合大帶寬驅動技術，TFLN方案有待進一步成熟。而200+GBd相干方案方面，TFLN、TFLN+硅光集成方案或將介入。
未來，光電器件將發揮III-V族、硅基光電子、薄膜鈮酸鋰等各種材料的優異特性，實現整體最優，芯片器件將向三維集成和異質集成方向演進。
另外，在模塊器件方面，光電合封（CPO）線性驅動（LPO）也是重要發展方向。CPO的特點是光引擎靠近ASIC，減少電通道損耗和阻抗不連續性，能量效率優化40%，匹配高速低功耗互連需求，據Yole數據，2033年市場規模將達到2.87億美元，年復合增長率69%。LPO無需DSP或CDR，依靠高性能SerDes、以及高線性度和具備均衡能力的Driver和TIA實現相關功能，具備低能耗、低延時等優勢。未來，LPO與CPO殊途同歸，終極形態是線性直驅的合封版本。
此外，張海懿認為，C+L波段光器件一體化也有待持續推動。目前，相干光收發器件方面，CDM和ICR C+L寬譜技術已突破，可采用硅光、薄膜鈮酸鋰等方案；ITLA C+L一體化挑戰較大，當前處于研究階段，商用時間待定。光放大器方面，受鉺纖增益譜約束，當前EDFA無法實現C+L一體化，正在研究鉺鉍共摻等方案，通過改變增益光纖摻雜元素和工藝條件等實現一體化，拉曼放大器原理上可行，但功耗、成本、集成度更高。波長選擇開關（WSS）方面，C+L一體化WSS正處于攻堅階段，32維產品即將突破。陣列波導光柵（AWG）等，OSC/OPM等無技術障礙，部分參數重新定義，面向L波段寬譜和高波特率的AWG等器件重新開發和規范。
超低損、空分復用和空芯光纖是關注熱點
在光纖光纜方面，張海懿表示，超低損光纖、空分復用光纖和空芯光纖均是業內關注的熱點。
超低損光纖已成為400G高速光傳輸的優配，可滿足超長距傳輸和算間互聯的需要。G.652D光纖持續向超低損耗方向優化提升，仍是長途干線大規模部署的主流光纖；G.654E光纖已具備規模生產能力，進入工程應用階段，東數西算建設推動G.654E光纖在骨干長途光傳輸的部署；G.654系列超低損光纖已成為海纜系統跨洋超長距傳輸的應用首選。張海懿認為，我國G.654E光纜部署還需提速，光纖產業還具有性能提升空間，仍需加速提質，構建算力網全光骨架。
空分復用光纖應用試驗加快，多芯+少模光纖成為單纖容量倍增的可行路徑。2023年，中國信息通信科技集團利用19芯單模多芯光纖實現總傳輸容量4.1Pbps光傳輸系統。同年，日本NICT在歐洲光通信會議上報道了基于38芯3模的多芯少模光纖，實現22.9 Pbps 光傳輸系統。而空分復用技術標準整體處于研制階段，在國內CCSA TC6已立項3項空分復用研究課題，研究內容涉及光纖特性及應用、光器件、傳輸技術；國際上，ITU-T SG15會議通過并發布GSTR.SDM技術報告和G.sup.G.65x立項。
空芯光纖具備超寬帶、超低時延、傳輸損耗低和超低非線性等固有優點，有望孕育光網絡傳輸介質的根本性變革。但目前，空芯光纖的標準化尚處研究起步階段，還有待突破的技術瓶頸和待提高的產業鏈布局。技術瓶頸方面，需解決光纖空間幾何結構標準化和工藝穩定性，現網部署工程化等問題，預估仍需至少5年以上的持續攻關。產業鏈布局方面，需加快原材料技術、設備技術和器件技術、中繼放大技術等產業鏈聯動和推進試驗驗證，逐步向實用化演進。標準化研究方面，國內CCSA已立項3項空芯光纖研究課題，研究內容涉及關鍵技術、光器件、超高速光傳輸。
張海懿表示，在智能管控方面，多業務融合承載需求推動算網協同管控、網絡數字孿生和AI大模型、L4+智能化技術創新發展。
目前，我國傳送網數字孿生應用場景主要聚焦在故障與災害模擬、數字化運維、業務割接演練和性能評估優化等方面。傳送網數字孿生標準體系也已建立，包括傳送網數字孿生的架構、測試與評估、運營管理等。同時，相應的傳送網數字孿生能力的評估體系也已建立完成。
張海懿還表示，近兩年網絡大模型的興起也進一步推動了AI大模型的加速應用，推動了傳送網智能化向L4+演進。AI大模型為網絡智能化提供推理和決策支撐，網絡數字孿生系統對預測決策進行仿真推演。目前來看，傳送網應用AI大模型的需求場景主要在于知識問答、方案生成、離網預測等方面。
構建運載力指數評估體系，強化算力網絡質量監測
最后，張海懿表示，在評估體系方面，我國已構建算力網絡的運載力指數評估體系，加速推進規范化開展算力網絡質量監測工作，持續開展全光運力和算力網絡質量監測評估分析工作，為算力提供更強大的承載和運輸平臺。
展望未來，張海懿期望各企業聚焦AI+時代算力基礎設施高質量發展需求，支撐雙千兆+行動計劃賦能千行百業數智化發展。聯合產業各方協同推進高速光通信技術攻關、產業生態創新、網絡質量監測，推動我國新質生產力發展。 
