中國移動(dòng)李晗：反諧振空芯光纖或?qū)⒊蔀槌咚俟鈧鬏斚到y(tǒng)的理想介質(zhì)

9月6日消息（九九）第24屆中國國際光電博覽會(huì)（CIOE）9月6-8日在深圳國際會(huì)展中心舉辦，在首日舉辦的“算力網(wǎng)絡(luò)與光技術(shù)發(fā)展論壇”上，中國移動(dòng)集團(tuán)級首席專家、中國移動(dòng)研究院基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所所長李晗表示，中國移動(dòng)提出“算力網(wǎng)絡(luò)”全新理念，面向算網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建、業(yè)務(wù)融合創(chuàng)新和創(chuàng)新技術(shù)引領(lǐng)三條主線，系統(tǒng)性推進(jìn)算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，加快構(gòu)建“連接+算力+能力”的新型信息服務(wù)體系。

李晗進(jìn)一步表示，超大帶寬和超低時(shí)延是東數(shù)西算等業(yè)務(wù)的核心需求，基于400G技術(shù)構(gòu)建大容量、低時(shí)延的新型全光骨干網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)算力網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)的關(guān)鍵舉措。當(dāng)前400G超長距已經(jīng)進(jìn)入規(guī)模商用的關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)，中國移動(dòng)正協(xié)同產(chǎn)業(yè)鏈推進(jìn)400G技術(shù)和產(chǎn)業(yè)成熟，迎接400G規(guī)模商用元年。

核心器件技術(shù)突破助力光通信產(chǎn)業(yè)走向?qū)捵V新時(shí)代

李晗將400G比作光傳輸網(wǎng)的5G，是開啟骨干網(wǎng)下一個(gè)周期的重大變革性代際技術(shù)。中國移動(dòng)5年來歷經(jīng)4次現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)和多次實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，就400G進(jìn)行持續(xù)性的系統(tǒng)研究和攻關(guān)。目前已經(jīng)發(fā)布世界最長距離400G光傳輸現(xiàn)網(wǎng)技術(shù)試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，召開3次技術(shù)發(fā)布會(huì)推進(jìn)實(shí)現(xiàn)400G長距傳輸3項(xiàng)試驗(yàn)紀(jì)錄，為構(gòu)建算力網(wǎng)絡(luò)的大帶寬、低時(shí)延全光底座打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

其中，基于G.652.D光纖實(shí)現(xiàn)400G QPSK浙江寧波←→貴州貴安5616km傳輸，創(chuàng)現(xiàn)網(wǎng)傳輸世界紀(jì)錄；基于G.654.E光纖實(shí)現(xiàn)400G QPSK 7000km傳輸，是目前實(shí)驗(yàn)室測試的最高水平；基于G.652.D光纖實(shí)現(xiàn)全球最長距離的經(jīng)典商用場景80×400G QPSK湖南隆回←→貴州貴安1673km現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)。

通過方案設(shè)計(jì)、理論分析、試驗(yàn)驗(yàn)證，400G QPSK相對16QAM-PCS整體性能提升2dB、傳輸距離提升50%+，明確成為骨干長距傳輸解決方案。但是定義400G骨干全光網(wǎng)進(jìn)入寬譜時(shí)代，還需統(tǒng)一和引導(dǎo)400G全產(chǎn)業(yè)鏈向C6T+L6T寬譜架構(gòu)演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)130GBd調(diào)制器、寬譜EDFA、WSS等關(guān)鍵器件和有源模塊技術(shù)突破。

李晗指出，400G調(diào)制格式的選型直接決定調(diào)制器技術(shù)方案，QPSK對調(diào)制器要求更為嚴(yán)苛。而高帶寬調(diào)制器的突破推動(dòng)信號符號率從~30GBd提升四倍至~130GBd，滿足400G QPSK高性能傳輸。當(dāng)前，C6T與L6T分體式ITLA性能已滿足規(guī)模應(yīng)用需求，線寬<150kHz，支持400G超1500km傳輸，但400G QPSK光模塊均為MSA固定模塊，以滿足長距傳輸性能為主，封裝形式有待優(yōu)化。

此前L6T放大器尚屬空白，鉺離子在L波段長波增益難以提升、放大效率低，體積相比C6T放大器提升60%。當(dāng)頻譜擴(kuò)展至12THz C6T+L6T后，受激拉曼散射效應(yīng)（SRS）帶來的功率轉(zhuǎn)移問題凸顯，但也減小了L波段長波的等效跨損，補(bǔ)償L長波由于NF和增益較差丟失的性能，緩解對L波段放大器性能要求。李晗介紹，中國移動(dòng)聯(lián)合產(chǎn)業(yè)集中攻關(guān)，國內(nèi)主流廠家已支持分立式12THz EDFA，后續(xù)向小型化、C+L一體化演進(jìn)，但他同時(shí)指出，400G 80波系統(tǒng)性能目前受限于L波段EDFA的噪聲系數(shù)，需進(jìn)一步提升L6T-EDFA性能。

此外，L6T波段WSS技術(shù)趨于成熟，性能已達(dá)到C6T波段WSS水平；C+L波段WSS由采用分體式設(shè)計(jì)向一體化的12THz C+L波段WSS演進(jìn)。

反諧振空芯光纖是未來超高速光傳輸系統(tǒng)可能的理想介質(zhì)

李晗進(jìn)一步指出，下一代光通信進(jìn)一步提升性能需要前沿性、顛覆性技術(shù)發(fā)展，并需適時(shí)進(jìn)行技術(shù)收斂和標(biāo)準(zhǔn)化。

例如反諧振空芯光纖，它能夠在波導(dǎo)內(nèi)實(shí)現(xiàn)空氣/真空導(dǎo)光，突破現(xiàn)有實(shí)芯單模光纖的固有時(shí)延極限和非線性香農(nóng)極限，為智算網(wǎng)絡(luò)和分布式大模型提供全新的高性能底座，有望改變半個(gè)世紀(jì)以來基于實(shí)芯光纖的光通信行業(yè)。

李晗介紹，反諧振空芯光纖自2002年發(fā)明以來，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，損耗已從500dB/km降至0.138dB/km，超越了實(shí)芯光纖0.142dB/km的損耗極限，是未來超高速光傳輸系統(tǒng)可能的理想介質(zhì)。并且，反諧振空芯光纖降損曲線與50年前石英玻璃光纖趨勢類似，極具潛力。相關(guān)光傳輸系統(tǒng)研究也在快速推進(jìn)，國內(nèi)外基本處于同一起跑線。

李晗強(qiáng)調(diào)，在通信領(lǐng)域，光纖作為大規(guī)模商用的產(chǎn)品必須標(biāo)準(zhǔn)化。以往實(shí)芯光纖只需統(tǒng)一模場直徑等關(guān)鍵特性，無需限定摻雜和結(jié)構(gòu)，即可實(shí)現(xiàn)互連互通。但反諧振空芯光纖變?yōu)橐越Y(jié)構(gòu)決定光纖特性，結(jié)構(gòu)不同則無法直接互連，必須實(shí)現(xiàn)歸一與標(biāo)準(zhǔn)化，為大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)鋪平道路，從而實(shí)現(xiàn)低成本規(guī)模量產(chǎn)。

當(dāng)前，中國移動(dòng)正在與北京大學(xué)、暨南大學(xué)等伙伴從光纖設(shè)計(jì)與拉制、面向空芯光纖的光通信系統(tǒng)攻關(guān)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)化等方面深度合作，聯(lián)合推進(jìn)空芯光纖及其光傳輸系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展。并提出利用高階調(diào)制測量非線性相移的空芯光纖超低非線性系數(shù)測量方法，首次實(shí)現(xiàn)空芯光纖克爾非線性系數(shù)的上限測定。

在28dBm入纖下，190m長空芯光纖800G PCS-64QAM實(shí)時(shí)信號傳輸，掃波后均未觀察到明顯的非線性代價(jià)（<0.2dB），而等長單模光纖已經(jīng)超過BER門限，進(jìn)一步驗(yàn)證了空芯光纖的超低非線性效應(yīng)。

演講的最后，李晗倡議整個(gè)光通信行業(yè)聯(lián)合起來，光產(chǎn)業(yè)成立FNPP或者FNF（Fixed Network Partner Project/Fixed Network Forum），形成合力，推動(dòng)整個(gè)光通信的代際演進(jìn)及產(chǎn)學(xué)研結(jié)合。

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