韋樂平指明全光傳送網(wǎng)六大擴(kuò)容路徑

8月3日消息（安迪）在今天舉行的“2022中國光網(wǎng)絡(luò)研討會”上，工信部通信科技委常務(wù)副主任、中國電信集團(tuán)公司科技委主任、中國光網(wǎng)絡(luò)研討會大會主席韋樂平，為業(yè)界解析了全光傳送網(wǎng)的六大擴(kuò)容路徑：擴(kuò)展頻譜、提升速率、多芯光纖、提高譜效、延長距離、多纖光纜。

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)。

韋樂平認(rèn)為，進(jìn)中期，頻譜擴(kuò)展50%乃至達(dá)200%可望而可及；中長期，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是目前長途主用速率，200G也已在長途規(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)等中短距場景應(yīng)用。

400G長途：130G波特QPSK單波400G將是下一代長途主用速率，距離能從600公里提升至1500公里，可覆蓋99%長途網(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1.2T-1.6T-3.2T越來越難。

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

數(shù)字經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，帶來大量新業(yè)務(wù)、新應(yīng)用、新技術(shù)、新模式，對底層網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)、容量、速率、性能、可用性提出了新的要求，400G時代已經(jīng)開啟。韋樂平表示，數(shù)據(jù)中心（DC）率先開啟向400G的過渡，2019年400G已開啟應(yīng)用，2023年將成為主導(dǎo)。

據(jù)韋樂平介紹，公用電信網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)邊緣也開啟向400G的過渡——流量驅(qū)動方面，400G是未來5年光模塊的主要增長點(diǎn)，復(fù)合增長率44%；標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動方面，OIF的4000ZR、Open ZR+和OpenRoadm MSA的400ZR+；技術(shù)驅(qū)動方面，硅、硅光和DSP進(jìn)展催生了通用光模塊—數(shù)字相干可插拔光模塊，突破尺寸、成本、功能障礙，適用多系統(tǒng)、多拓?fù)?、多場景；速率?qū)動方面，CTC區(qū)域/長途網(wǎng)多個段落容量超30T，最高超110T，用單波400G WDM替代單波100G WDM可節(jié)約大量昂貴的轉(zhuǎn)發(fā)器和光纖。

對于超400G關(guān)鍵技術(shù)oDSP的進(jìn)展，韋樂平透露，目前一代的商用oDSP采用7nm、96GB波特率、64QAM調(diào)制碼型已能夠支持800G速率短距離傳輸；新一代的oDSP采用5nm、130GB波特率、QPSK調(diào)制碼型能支持400G速率1500公里的長距離傳輸；oDSP算法的三個關(guān)鍵是概率整形（PS）、高性能前向糾錯（CFEC，OFEC）、數(shù)字副載波調(diào)制（DSCM），PS可望提升光信噪比大約２dB，高性能FEC通過級聯(lián)編碼和軟判決結(jié)合多次迭達(dá)譯碼，可獲取高達(dá)約12dB的凈編碼增益。DSCM不僅可以增強(qiáng)高波特率信號對色散和濾波的容忍度，還能增強(qiáng)對非線性的容忍度。

談及800G的發(fā)展?fàn)顩r和路徑，韋樂平認(rèn)為分為兩個階段：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)計不遠(yuǎn)的將來短距離系統(tǒng)有望。

韋樂平介紹了最新進(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。

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)代價更高，干擾容限更?。粚?shí)踐上主要靠更高波特率支持，預(yù)計130GB+波特率oDSP問世后，可以支持400G QPSK碼型的長途傳輸。

韋樂平表示，長遠(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。

擴(kuò)容路徑4：延長距離

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)計裕度3dB左右，難度大，尚在研究階段。

在韋樂平看來，中期來看，400G達(dá)到1500公里距離，可望并可及；長期來看，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、信號監(jiān)視器等；三是光纖光纜的設(shè)計、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)計和產(chǎn)業(yè)化，代價巨大，得不償失。因此，多芯光纖的擴(kuò)容空間有限，但是代價巨大，主要適用物理空間高度受限的短距海纜系統(tǒng)。”

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)的長期擴(kuò)容途徑。簡單易行、可線性按需擴(kuò)容且擴(kuò)容幅度大（幾十倍），能滿足長期容量需求的基礎(chǔ)解決方案，結(jié)合G.654E光纖可作為長途高容量路由長期擴(kuò)容的基本架構(gòu)。對400G系統(tǒng)，光纜的成本不到總造價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，代價可控。

在韋樂平看來，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；長遠(yuǎn)期來看，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。“

韋樂平認(rèn)為，多纖光纜是最現(xiàn)實(shí)長遠(yuǎn)出路。光纜費(fèi)用占系統(tǒng)總造價比例隨芯數(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)最簡便、擴(kuò)容大、成本低，是現(xiàn)實(shí)的長期擴(kuò)容途徑，有望滿足20年以上需求。

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