骨干傳輸進入400G時代 有力支撐數(shù)字經(jīng)濟蓬勃發(fā)展

　　近年來，隨著算力網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心等數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施和創(chuàng)新業(yè)務(wù)應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，對網(wǎng)絡(luò)的需求不斷增長，催生了跨區(qū)域節(jié)點和中心間的大流量互聯(lián)需求，推動骨干傳輸技術(shù)進一步演進升級。在此契機下，近年來400G骨干全光網(wǎng)技術(shù)被學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界廣泛討論，這一技術(shù)也被普遍認為是骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展的趨勢。本期聚焦400G傳輸技術(shù)，探索未來光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展方向。

　　400G助力構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)時代的“光底座”

　　當前，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)飛速發(fā)展及“東數(shù)西算”工程大規(guī)模建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)正經(jīng)歷著前所未有的變革。2008年前后，全光網(wǎng)概念在中國首次出現(xiàn)，建設(shè)全光網(wǎng)、全光城市成為全國各地的愿景。2013年起，100G OTN開始被廣泛應(yīng)用，至今使用時長已經(jīng)達10年。然而，算力網(wǎng)絡(luò)的核心要求是大帶寬、低時延、廣連接，以此實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)無所不達、算力無所不在、智能無所不及。面對當下巨大的算力網(wǎng)絡(luò)市場需求，傳統(tǒng)的100G顯然已無法滿足用戶相關(guān)業(yè)務(wù)的新需求。在此背景下，產(chǎn)業(yè)鏈各端都在積極推進技術(shù)、標準化等方面的迭代發(fā)展，為更高速率、更大容量、更低能耗的光網(wǎng)絡(luò)尋求更加堅實的底座。而當前備受業(yè)界關(guān)注的400G被普遍認為是骨干網(wǎng)下一個重大變革性的代際技術(shù)，有望成為算力網(wǎng)絡(luò)時代的“光底座”。

　　“數(shù)據(jù)表明，全球互聯(lián)網(wǎng)流量每年以26％的速度持續(xù)增長；而互聯(lián)網(wǎng)用戶同樣大量增長，使得海量5G互聯(lián)設(shè)備、新型帶寬密集應(yīng)用出現(xiàn)。”在中國電信研究院院長張成良看來，目前的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架正發(fā)生著變化：CDN下沉、DCN新建、東西向流量增加?；ヂ?lián)網(wǎng)顯現(xiàn)以視頻業(yè)務(wù)為主體，中端距城域網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心流量超過長途骨干網(wǎng)的新特征?；ヂ?lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的快速增長驅(qū)動了大容量傳輸技術(shù)的發(fā)展，下一代骨干網(wǎng)將采用400G QPSK@150GHz這一技術(shù)方案。

　　作為下一代骨干網(wǎng)的核心承載技術(shù)，400G與100G OTN相比，系統(tǒng)帶寬提升了4倍，將傳輸“單車道”變成“四車道”，功耗節(jié)省10％以上，時延降低10％，相當于在“算網(wǎng)高速”鋪設(shè)了一座“高架橋”，能夠?qū)崿F(xiàn)算力跨區(qū)域高效循環(huán)，真正做到以網(wǎng)強算。

　　目前，骨干光傳輸正在進入400G時代。400G產(chǎn)業(yè)鏈的完善和成熟，為400G的大規(guī)模商用提供了可能。同時，新波段、新器件、新光纖等全面支撐400G傳輸技術(shù)實現(xiàn)廣泛應(yīng)用。近年來，中國電信進行了多次400G長距以及現(xiàn)網(wǎng)傳輸?shù)脑囼灒瑫r全力推動骨干“全光網(wǎng)2.0”持續(xù)演進，充分驗證了400G的傳輸能力。“中國移動已經(jīng)確定400G技術(shù)的可用性，并將在今年年底啟動400G產(chǎn)品集采，推動400G進入商用階段。”中國移動研究院基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所所長李晗表示。

　　近年來，全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施加速建設(shè)，推動骨干傳輸技術(shù)進一步演進升級。今年10月，工信部等六部門聯(lián)合印發(fā)《算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展行動計劃》，提出加快400G/800G高速光傳輸網(wǎng)絡(luò)研發(fā)部署，提升樞紐網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，這無疑為加速400G等高速光網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的發(fā)展注入了強大動能，也將為中長期面向算力的高品質(zhì)、確定性運力網(wǎng)絡(luò)構(gòu)筑堅實的“光底座”，廣大用戶對算力網(wǎng)絡(luò)傳輸智能高效、靈活敏捷、按需隨選的迫切需求將有望在短期內(nèi)變成現(xiàn)實。

　　基礎(chǔ)電信企業(yè)積極推進400G OTN部署

　　算力需求激增，對運力提出了更高要求。400G全光運力底座能夠?qū)崿F(xiàn)大容量、低時延，目前基礎(chǔ)電信企業(yè)正在積極推進相關(guān)技術(shù)、現(xiàn)網(wǎng)試點成熟完善。

　　中國電信方面，世界首條省際骨干全G.654E光纜（上?！鹑A—河源—廣州光纜）已于2021年4月建成。中國電信利用該線路完成了業(yè)界首次在G.654E光纜上的400Gb/s超長距WDM傳輸商用設(shè)備現(xiàn)網(wǎng)試驗，實現(xiàn)了超過1900公里的無電中繼傳輸，驗證了G.654E超低損耗及有效面積新型光纖的實際性能，證明其可有效提升系統(tǒng)傳輸性能、延長無電中繼傳輸距離。2022年12月，廣東電信聯(lián)合華為打造了粵港澳大灣區(qū)首張400G全光運力網(wǎng)絡(luò)，部署先進的全光交叉OXC、超高速400G、自動交換光網(wǎng)絡(luò)ASON、iMaster NCE等解決方案，為韶關(guān)、廣州、深圳三地提供超低時延、超大帶寬、超高可靠、超強智慧、綠色低碳的高品質(zhì)運力。

　　早在2018年，中國移動就啟動了400G中短距離試點，2021年實現(xiàn)了1000公里400G傳輸。目前中國移動已經(jīng)建成橫跨浙江、江西、湖南、貴州四省的400G全光試驗網(wǎng)并完成400G QPSK試驗，預(yù)計2023年底準備啟動相關(guān)的部署和實施。近期，中國移動發(fā)布《“九州”算力光網(wǎng)目標架構(gòu)白皮書》，提出了“光電貫東西、一網(wǎng)通九州”的理念，《白皮書》提到可滿足“東數(shù)西算、東數(shù)西備、東數(shù)西訓(xùn)、東數(shù)西渲”，并帶來跨地域、跨層次、跨架構(gòu)的海量數(shù)據(jù)調(diào)度需求，將推進400G QPSK（正交相移鍵控）技術(shù)成熟和產(chǎn)業(yè)鏈完善。按照中國移動公布的“九州”算力光網(wǎng)整體規(guī)劃，2023年至2024年，推動算力樞紐節(jié)點按需部署400G OTN；2024年至2025年，推動所有算力樞紐節(jié)點全面部署400G OTN，同時按需引入其他大帶寬技術(shù)；2025年以后，將推動按需部署800G OTN。

　　中國聯(lián)通目前已經(jīng)在浙江、河南、廣東、山東等建設(shè)多個16QAM 400G新技術(shù)試驗網(wǎng)，并與多家設(shè)備商進行現(xiàn)網(wǎng)試驗。今年3月，浙江聯(lián)通與中國聯(lián)通集團研究院聯(lián)合華為建成全國最大規(guī)模的400G OTN實驗網(wǎng)，并基于該網(wǎng)絡(luò)完成業(yè)務(wù)功能、保護倒換、應(yīng)用場景等關(guān)鍵項目驗證。中國聯(lián)通在去年5月發(fā)布了《算力時代的全光底座白皮書》，其中超大帶寬是重要組成部分。中國聯(lián)通相關(guān)專家介紹，此次實驗網(wǎng)后續(xù)頻譜可平滑擴容到Super C120+Super L120波段，單纖容量可達48T，其結(jié)果表明400G s16QAM碼型的商用已經(jīng)走向成熟。

　　骨干網(wǎng)從100G向400G演進實則是傳送網(wǎng)的5G發(fā)展。目前中國經(jīng)濟的發(fā)展驅(qū)動力已經(jīng)轉(zhuǎn)變到數(shù)字經(jīng)濟領(lǐng)域，結(jié)合國家“東數(shù)西算”戰(zhàn)略布局，運營商積極推進400G OTN是現(xiàn)實要求，也是自身轉(zhuǎn)向新的業(yè)務(wù)潮流的必然選擇。

　　持續(xù)推進400G向商用發(fā)展

　　為光網(wǎng)絡(luò)演進奠定堅實基礎(chǔ)

　　隨著新興算力和AIGC等創(chuàng)新業(yè)務(wù)應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，對網(wǎng)絡(luò)運力提出了更高的要求。全光運力作為信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的底座，為上層的業(yè)務(wù)應(yīng)用提供了良好的承載。目前，100G是被廣泛采用的最快的以太網(wǎng)連接，并且還在穩(wěn)步增長，但是，隨著流量持續(xù)增長，以及視頻等大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笤鲩L，400G以太網(wǎng)將成為發(fā)展趨勢。

　　近期，中國移動發(fā)布最長距離400G光傳輸現(xiàn)網(wǎng)技術(shù)試驗網(wǎng)絡(luò)，并提出加快推進400G高速光傳輸產(chǎn)業(yè)發(fā)展的倡議。此次400G全光網(wǎng)超長距光傳輸試驗的成功驗證了400G QPSK的技術(shù)性能，為后期商用化做好了技術(shù)準備，將助力算力網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)400G高速互聯(lián)，支撐“東數(shù)西算”等典型應(yīng)用。中國移動研究院副院長段曉東表示，本次發(fā)布400G技術(shù)試驗階段性成果，提出了長距400G QPSK技術(shù)路線，是光傳輸技術(shù)從100G向400G代際演進的重要里程碑。今年是400G發(fā)展的重要元年，我們將與產(chǎn)業(yè)合作共同發(fā)力，持續(xù)推進400G向商用發(fā)展，并做好國產(chǎn)化布局，助力構(gòu)建算力網(wǎng)絡(luò)堅實底座，為算間流量增長保駕護航，高效支撐公司價值運營。

　　如今，骨干光傳輸正進入400G時代，近年來進行了多次400G長距的實驗室以及現(xiàn)網(wǎng)傳輸試驗，充分驗證了其傳輸能力。綜合比較后，400G PMQPSK被認為是更適用于骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)選擇，結(jié)合“C6T+L6T”超寬光譜，可以構(gòu)建80波、單纖總?cè)萘窟_32Tbit/s的光傳輸系統(tǒng)。

　　據(jù)了解，400G主要用于算間網(wǎng)絡(luò)傳輸，給網(wǎng)絡(luò)運維帶來了新的挑戰(zhàn)：第一，過去算間網(wǎng)絡(luò)更關(guān)注資源傳輸?shù)倪B通性，現(xiàn)在要在連通基礎(chǔ)上關(guān)注業(yè)務(wù)，這需要實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)可視、可管、可控、可調(diào)，才能時刻做到網(wǎng)隨業(yè)動，給業(yè)務(wù)提供最優(yōu)的路徑，滿足業(yè)務(wù)需求；第二，需要強化自動化能力建設(shè)，這與此前的AI能力主要為業(yè)務(wù)服務(wù)不同，從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備側(cè)就要具有內(nèi)生AI能力，保障網(wǎng)絡(luò)調(diào)度從局部最優(yōu)轉(zhuǎn)向全局最優(yōu)；第三，對運維人員的能力也提出了更高要求，需要維護人員在設(shè)備升級和技術(shù)升級方面更好地保證網(wǎng)絡(luò)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)運行。

　　“總的來說，400G是下一代骨干傳輸演進的必然選擇。但以2024年作為400Gb/s系統(tǒng)部署的起始時間考慮，電信骨干光纜網(wǎng)將仍以G.652D光纜為主，需采用更高波特率的QPSK調(diào)制碼型作為400G長距傳輸?shù)募夹g(shù)選型。G.654E光纖在現(xiàn)網(wǎng)測試中部分性能優(yōu)于G.652D光纖，使其可對400G應(yīng)用提供助力?！敝袊娦叛芯吭涸洪L張成良總結(jié)道。

　　中國信息通信研究院標準所所長張海懿表示：“400G/800G技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)界關(guān)注的熱點，各方都在積極推進技術(shù)產(chǎn)業(yè)、標準化等方面的迭代發(fā)展，為未來更高速率、更大容量、更低能耗的光網(wǎng)絡(luò)的演進奠定了堅實的基礎(chǔ)?！毕Ｍ麡I(yè)界共同聚力全光運力技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用生態(tài)協(xié)同發(fā)展，有力支撐算力時代我國數(shù)字經(jīng)濟和新型工業(yè)化進一步發(fā)展。

　　展望未來，隨著400G光模塊的大規(guī)模部署，以及網(wǎng)絡(luò)帶寬和性能需求的不斷增長，數(shù)據(jù)中心互聯(lián)800G也將成為全新需求，將應(yīng)用在超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心、云計算及人工智能算力中心等。華為公司光系統(tǒng)首席專家張德江表示，在800G時代，光通信依然面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，要想繼續(xù)實現(xiàn)容量翻倍，基于“C6T+L6T”光系統(tǒng)，需要大量突破系統(tǒng)端到端的關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)容量向64T演進。

　　轉(zhuǎn)自：人民郵電報

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