光传输迎来重大变革性技术,400G“勇立潮头”,这类光纤成核心产品
100G规模应用已历经10年,400G是光传送网的下一项重大变革性代际技术。400G通过提升信号波特率和采用高阶调制格式,使单纤传输容量提升4倍,单比特成本有望降低至60%。
华为光通信传输专利曝光
据国家知识产权局公告,华为技术有限公司申请一项名为“一种用于光通信的传输方法、接收方法及相应设备“,公开号CN117118524A,申请日期为2022年1月。
专利摘要显示,本申请公开了一种用于光通信的传输方法,可应用于400Gbps以上(包含600Gbps、800Gbps等)的城域、骨干网、数据中心互连等多个场景。该方法通过特定训练符号和导频符号的设计,在多个互相垂直的偏振方向上的数目满足特定要求,可实现直流均衡,利于接收端恢复信号。
400G光传输三大提升
目前业界在三大维度上协同提升,加速骨干光网向80×400G代际演进。
第一,速率提升。骨干网从10G向100G再向200G演进,距离基本不变,容量持续倍增。当下在路由器端口提速的背景下已进入400G端口时代,且国内外运营商均展开测试验证,2023年将迎来骨干400G OTN的应用。
第二,容量提升。骨干光网提速到200G时占75GHz谱宽,当发展到400G QPSK(正交相移键控)时将占150GHz谱宽,400G相比200G的频谱效率并未提升,打破了原来10G到100G频谱不变而容量提升10倍的规律;受香农极限影响,提升整体光纤传输容量需要开辟新的路径,当前最切实的方案是C+L波段频谱拓展,主要包括:C6T & L5T 11THz频谱扩展方案,已完成现网测试;以及C6T& L6T 12THz频谱扩展方案,目前已具备实验室测试能力,即将完成现网测试,并持续进行系统性能优化。在80×800G系统中,将进一步考虑频谱扩展到S+C+L+U段波。同时随着骨干网速率提升,需要多芯光纤、少模光纤、空芯光纤等新型光纤技术配合使用以保证干线传输距离。
第三,效益提升。400G/800G时代采用新型DSP技术,支持多种波特率和调制模式切换,以软件定义方式实现不同距离下不同容量的最佳适配,最大化容量距离积和频谱效率。
中国移动:400G研发和商用提速
目前国内三大运营商中,中国移动已建成全球最大的100G/200G光传送骨干网,省际带宽超过800T。不过随着千兆家庭宽带、政企专线等业务的日渐普及,以及AI大模型和服务的发展、东数西算战略的落地,国内骨干网面临的升级压力依然巨大。为此中国移动一直在积极推动400G技术的研发和应用,提出了构建基于400G+OXC的新型全光网。
400G是指单波长能够承载400G类型业务的传输技术,中国移动从国内市场趋势和国家数字化战略的需求出发,确定了400G和OXC全光组网技术方案,并采用400G QPSK(正交相移键控)作为长距骨干技术方案,并通过增加C+L波段来实现3倍带宽提升。这种技术方案实现起来难度大,对芯片和光器件的要求也比较高,为此中国移动主动联合主流设备厂家以及模块、器件和芯片厂家,开展联合开发和验证工作。2023年,中国移动发布了全球最长距离400G光传输现网技术试验网,创造三项400G长距传输世界纪录,同时还带动国内产业打造了从芯片、器件、模块到设备、系统的自主可控能力。这些成果不仅验证了400G QPSK全光网的可行性、先进性能,也让400G距离规模商用越来越近。
2023年10月底,中国移动启动了省际骨干传送网400G OTN新技术试验网设备集中采购招标,计划新购OTN设备1910台、400G线路OTU端口11190个,这意味着400G规模商用已经进入了倒计时。
中国联通:新一代光网服务“东数西算”
根据国家“东数西算”战略规划,前期主要投资建设枢纽数据中心,2024-2025年重点建设服务于“东数西算”的远距离高速直连网络。中国联通作为“东数西算”工程的主要承建者,近年来一直致力于打造一体化布局、全光互联、低时延、高带宽的全光算力网络,其中超高速、大容量、长距离的全光传输技术是关键环节。为此中国联通与产业伙伴开展了广泛的联合开发和测试,先后完成了多项400G技术测试,包括现网300多公里的波分系统测试,目前已开通400G波长传输业务。
2023年上半年,中国联通在多地分别与华为、烽火通信、中兴通讯和上海诺基亚贝尔四家厂商联合完成了PCS-16QAM 400G实验网测试,验证了400G的传输性能和系统功能。下半年中国联通继续推进400G QPSK技术的实验室验证,并启动400G QPSK试验网的建设。
在推进400G技术开发和测试的同时,中国联通还在2021-2022年开展了多个800G现网试点测试,取得了丰富的研究成果,为后续800G技术发展提供了坚实基础。
400G和G.654.E光纤双双进入高速发展期
中国移动面向算力网络等新业务发展需求,以构建技术先进的基础网络为己任,目前已完成省际400G新型骨干网建设方案的规划和决策,开始构建全球首个最大规模、最广覆盖的400GOTN骨干网,同时加快技术应用、网络演进,助力算力业务、数字经济发展。此外,结合流量增长,预计2024年400G技术将进一步向省域骨干、城域核心层延伸应用。
G.654.E光纤相比传统G.652.D光纤具有超低损耗和低非线性的技术优势,对于400G系统可以带来至少2dB的性能提升。中国移动与产业界正在协同推进扩大G.654.E光纤的部署应用。面向800G及更高速率系统演进,G.654.E对系统性能提升的必要性更加凸显,具有更为广阔的应用空间。
从技术发展来看,400G QPSK光模块当前均为MSA固定模块,未来两三年应在传输性能基本不变或满足系统要求的前提下向可插拔、小型化、低功耗演进;在超宽谱器件方面,国内主流厂家的ITLA、EDFA、WSS等核心器件已经全面支持12THz,需要进一步引导“C+L”双系统向单系统演进;在自主可控方面,应进一步加强高速光管芯、先进oDSP芯片等关键组件的国产化攻关突破和完善。此外,基于部署一代、预研一代的技术发展理念,应围绕单通道800G/1.2T系统开展关键技术研究,提前布局下一代光通信前沿技术。
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