中國移動張德朝：單載波400G使能下一代OTN網(wǎng)絡(luò)

4月12日消息（九九）當(dāng)今社會，算力逐漸成為推動人類生產(chǎn)生活和全社會治理方式變革的原動力，一個以算力為核心生產(chǎn)力的時代加速到來。站在“算力時代”的起點，中國移動積極探索和深入實踐，著力打造以“5G+算力網(wǎng)絡(luò)+智慧中臺”為重點的新型信息基礎(chǔ)設(shè)施。

在今天舉行的“2022中國光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇——400G技術(shù)專場”上，中國移動研究院基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所副所長張德朝表示，算力網(wǎng)絡(luò)在架構(gòu)、帶寬、業(yè)務(wù)、時延等方面對光傳送網(wǎng)提出新的需求，光網(wǎng)絡(luò)需轉(zhuǎn)型升級構(gòu)建承載算力的光底座。

張德朝進一步表示，單載波400G是下一代OTN網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)超大容量的使能技術(shù)。相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)、器件及芯片逐步成熟，助力骨干網(wǎng)由100G到400G的代際演進。

業(yè)務(wù)驅(qū)動骨干網(wǎng)技術(shù)代際演進

張德朝介紹，算力網(wǎng)絡(luò)的愿景是泛在協(xié)同、融合統(tǒng)一和一體共生，這對承載算力的光底座——光傳送網(wǎng)提出更高要求：在架構(gòu)方面，數(shù)據(jù)中心東西互訪需求增加，流量流向相對集中，需優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和組網(wǎng)方案，最優(yōu)采用一跳直達連接，提升質(zhì)量；在帶寬方面，流量急劇上升；在時延方面，“全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案”要求單向網(wǎng)絡(luò)時延在 20 毫秒范圍內(nèi)，需統(tǒng)籌規(guī)劃構(gòu)建全國低時延圈；在業(yè)務(wù)方面，算和網(wǎng)之間的資源快速聯(lián)動，對于高等級業(yè)務(wù)光傳送網(wǎng)需要智能化感知業(yè)務(wù)時延、帶寬、QoS等需求提供端到端服務(wù)。

面向算力網(wǎng)絡(luò)時代業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新特點和新需求，中國移動圍繞算力全光高速互聯(lián)、算力與光協(xié)同聯(lián)動，提出新一代基于OXC的光電聯(lián)動型全光網(wǎng)架構(gòu)。張德朝強調(diào)，提升單載波速率是下一代骨干傳送網(wǎng)深度匹配入算業(yè)務(wù)、算間業(yè)務(wù)對于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)帶寬增長需求的關(guān)鍵舉措。

中國移動已經(jīng)建成全球最大的100G OTN網(wǎng)絡(luò)，并持續(xù)對超100G技術(shù)進行研究和驗證，部分區(qū)域已部署200G。2014年首次200G（16QAM）試點測試610公里，2017年率先實現(xiàn)200G 16QAM商用；2018年完成200G（QPSK）1539公里、400G（16QAM）600公里試點，2020年率先部署200G QPSK；2021年實現(xiàn)400G（16QAM-PCS）傳輸能力由600公里提升至1000公里，推進干線速率由100G向400G的代際演進。

超400G光傳輸關(guān)鍵技術(shù)進展

單載波400G是繼100G后的下一代OTN基礎(chǔ)傳輸速率，目前國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)組織已開展相關(guān)系列標(biāo)準(zhǔn)制定。CCSA已完成長距400G光模塊、系統(tǒng)2大核心標(biāo)準(zhǔn)立項；主流國際標(biāo)準(zhǔn)組織已完成中短距400G標(biāo)準(zhǔn)制定，并已啟動800G研究。

張德朝介紹指出，相比100G，400G面臨調(diào)制格式、波段范圍、光纖設(shè)施等全方面的技術(shù)革新。

其中，調(diào)制格式是超高速傳輸?shù)淖铌P(guān)鍵技術(shù)，直接決定系統(tǒng)的技術(shù)方向。面向多種競爭方案，收斂調(diào)制格式是400G面臨的首要問題。綜合考慮傳輸性能、成本和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)至多應(yīng)用兩種調(diào)制格式。中短距傳輸已收斂至16QAM@75GHz，業(yè)內(nèi)已有成熟產(chǎn)品，滿足部分省內(nèi)干線、城域和DCI等應(yīng)用場景；長距傳輸將多種潛在競爭調(diào)制格式及不同通道間隔方案收斂至16QAM-PCS@100GHz及QPSK@150GHz兩種，需進一步研究后方可明確技術(shù)選擇和應(yīng)用場景。

張德朝介紹，400G 16QAM-PCS技術(shù)已基本成熟，在滿足工程余量的前提下，實現(xiàn)400G從600km城域傳輸能力到~1000km骨干傳輸能力的跨越。400G 16QAM-PCS系統(tǒng)采用G.652.D+EDFA實現(xiàn)~1000km傳輸，G.654.E+EDFA提升至1300km/1700km（現(xiàn)網(wǎng)/實驗室）以上；使用拉曼混合放大，同距離G.652.D提升ONSR可提升2.3~3.3dB， G.654.E提升3.0~4.5dB；40波（C4T波段）/60波（C6T波段）點對點系統(tǒng)傳輸能力已可基本滿足骨干需求，OTU、OA、WSS 等80波系統(tǒng)及OXC組網(wǎng)關(guān)鍵器件已支持C4T+L4T，可進一步評估證80波16QAM-PCS@100GHz傳輸能力。

400G QPSK技術(shù)也已取得突破進展：一方面，優(yōu)化400G QPSK傳輸方案并完成實驗室離線系統(tǒng)驗證，沿用常規(guī)EDFA放大+G.652.D，首次實現(xiàn)滿足工程余量前提下的2000km傳輸；另一方面，驗證了128GBaud調(diào)制器等高速率光電核心器件及DSP算法的成熟度，后續(xù)將進一步推動先進制程工藝DSP研發(fā)，預(yù)計年底具備預(yù)商用產(chǎn)品測試能力。

在載波調(diào)制方面，業(yè)界存在單載波調(diào)制與數(shù)字子載波調(diào)制兩條技術(shù)路線，單載波方案更具優(yōu)勢。單載波與數(shù)字子載波研究與驗證表明，兩種方案傳輸性能相近，但在OXC組網(wǎng)下具有顯著的濾波代價差異。經(jīng)過10級WSS，單載波方案濾波代價0.32dB，數(shù)字子載波方案濾波代價1.66-1.75 dB。

在頻譜范圍擴展方面，80波系統(tǒng)是OTN骨干網(wǎng)基本需求。但現(xiàn)有C6T波段不能滿足400G 80波長距離系統(tǒng)需求，需要擴展波段至C+L。張德朝指出，調(diào)制格式的選擇及應(yīng)用直接決定波段擴展的范圍：QPSK的波特率為~130GBd，波道寬度達137.5GHz或150GHz，80波系統(tǒng)需將波段擴展至C6T+L6T；16QAM-PCS的波道寬度為100GHz，80波系統(tǒng)需將波段擴展至C4T+L4T，若考慮與QPSK共光層，則建議將波段擴展至C6T+L6T。

在新型光纖系統(tǒng)方面，中國移動優(yōu)選國內(nèi)起步早、進展快的弱耦合少模技術(shù)開展研究。該方案既支持各空間信道使用直檢方案，又可以使用較低階數(shù)的MIMO實現(xiàn)高速相干傳輸，能夠兼容現(xiàn)有單模設(shè)備，適用場景廣泛。據(jù)介紹，中國移動已完成全球首個三模實時弱耦合模分傳輸系統(tǒng)，傳輸距離提升3倍，創(chuàng)造了業(yè)界紀(jì)錄。此外，中國移動首次提出少模光纖中各LP模式的模內(nèi)DMD概念，分析并給出模內(nèi)DMD成因理論模型，對模內(nèi)DMD效應(yīng)損傷進行了理論分析，并設(shè)計模內(nèi)DMD測量方案，完整參數(shù)精準(zhǔn)測量。

張德朝進一步介紹，中國移動已經(jīng)開展800G前沿技術(shù)研究，并首次實現(xiàn)單載波800G 1000km傳輸?；趡90GBd的800G系統(tǒng)仍不是長距傳輸?shù)睦硐敕桨?，須采用更高波特率來降低傳輸損傷。具體而言，基于90GBd的64QAM-PCS單載波800G，采用G.654.E+混合放大，實現(xiàn)1000km+極限傳輸；基于95GBd的64QAM-PCS 800G，采用G.654.E+拉曼放大，實現(xiàn)2000km+極限傳輸。此外，C+L波段不能滿足80波800G系統(tǒng)需求，需要加快對新波段（E/S/U等）的研究，包括放大器、相應(yīng)波段光纖傳輸性能、截止波長等。

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