4/13/2022，光纖在線訊，在近日舉行的“2022中國(guó)光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇——400G技術(shù)專場(chǎng)”上，中國(guó)電信股份有限公司研究院工程師呂凱發(fā)表《骨干網(wǎng)400G傳輸系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用展望》的主旨演講。他表示，隨著5G、AI、云技術(shù)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展和成熟，全球流量呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。數(shù)據(jù)流量的不斷增長(zhǎng)，始終驅(qū)動(dòng)大容量技術(shù)不斷發(fā)展。



呂凱介紹，目前單波400G的線路測(cè)技術(shù)，已經(jīng)完成兩次技術(shù)迭代，傳輸能力達(dá)到1000km左右，可以覆蓋城域/區(qū)域應(yīng)用。不過面對(duì)長(zhǎng)距離應(yīng)用，目前的兩代400G技術(shù)尚不能滿足，需要在芯片器件方面不斷突破。面向未來，400G一定是下一代骨干傳輸演進(jìn)的重要方向。

下一代400G需重點(diǎn)解決超長(zhǎng)距傳輸應(yīng)用挑戰(zhàn)

呂凱表示，“長(zhǎng)距離應(yīng)用，一般要求傳輸能力至少達(dá)到1500公里，因此仍需在400G技術(shù)上進(jìn)行突破，關(guān)鍵是DSP芯片以及相關(guān)高速光器件的技術(shù)突破。”

當(dāng)前，盡管7nm DSP芯片的時(shí)代已經(jīng)來臨，但400G技術(shù)在器件、算法等關(guān)鍵技術(shù)仍需突破，滿足超長(zhǎng)距離商用任重道遠(yuǎn)。預(yù)計(jì)2023或2024年，第3代400G DSP芯片在工藝、器件、算法等關(guān)鍵技術(shù)取得突破，能夠覆蓋國(guó)干全場(chǎng)景應(yīng)用需求，傳輸能力將達(dá)到2000km+。

除了芯片器件外，應(yīng)對(duì)于帶寬增長(zhǎng)的需求，400G系統(tǒng)還需擴(kuò)展光譜范圍, 以打破提速率不增容量的怪圈。主要分為三個(gè)階段，第一階段的 C+波段96波系統(tǒng)技術(shù)已成熟，開始批量應(yīng)用；第二階段的C++波段120/120+波系統(tǒng)，目標(biāo)在200G WDM系統(tǒng)距離不變前提下，容量翻一番（80x200Gb/s）；第三階段的C++&L+/L++波段~200波系統(tǒng)，目標(biāo)在400G WDM系統(tǒng)距離不變前提下，容量再翻一番（80x400Gb/s）。

呂凱表示，擴(kuò)展C+擴(kuò)展L，光放依然是關(guān)鍵，可能最終決定擴(kuò)展L的方式。目前L100和 L110波段的放大器已有樣品；L120波段需要進(jìn)一步研究，已經(jīng)有部分廠商取得技術(shù)突破，完成原型驗(yàn)證。器件方面，WSS、AWG等器件則沒有技術(shù)瓶頸。

“以上主要是400G線路側(cè)的發(fā)展現(xiàn)狀。”呂凱表示，對(duì)于400G客戶側(cè)技術(shù)，主要有兩種速率需求，一種是400GbE，一種是400G OTN。

目前，400GbE光模塊技術(shù)逐漸聚焦于單波長(zhǎng)100Gb/s PAM4方案(2km/10km)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模商用。但是400G OTN光模塊，標(biāo)準(zhǔn)完備，但產(chǎn)品缺位，市場(chǎng)上沒有兼容400GbE/400G FlxO-SR的雙速率光模塊。

400G OTN客戶側(cè)光模塊為什么重要？呂凱闡述，對(duì)于運(yùn)營(yíng)商骨干網(wǎng)，未來建設(shè)400G網(wǎng)絡(luò)，仍然會(huì)存在多張區(qū)域網(wǎng)并存的情況，跨系統(tǒng)轉(zhuǎn)接不可避免，OTN客戶側(cè)互聯(lián)是運(yùn)營(yíng)商骨干網(wǎng)跨系統(tǒng)轉(zhuǎn)接的不二選擇。

因此，400Gb/s WDM系統(tǒng)需要成熟的400G FlexO-SR接口，呼吁業(yè)界盡快提供兼容支持400GbE和400G FlexO-SR的雙速率光模塊，規(guī)格聚焦在FR4和LR4-6。此外，現(xiàn)階段沒有兼容支持53.125Gbps和55.9Gbps雙速率的PAM4 DSP芯片，亟需該芯片盡快成熟。

骨干網(wǎng)應(yīng)用400G是必然選擇，預(yù)計(jì)2024年商用

從技術(shù)演進(jìn)路線分析，130GBd左右的400G QPSK的技術(shù)方案是未來幾年400G骨干網(wǎng)的重要技術(shù)方向。呂凱表示，一是匹配400GE業(yè)務(wù)的需求，單波400G的線路速率是必要條件。二是目前的400G 16QAM及更高階的調(diào)制格式傳輸距離受限，現(xiàn)網(wǎng)傳輸距離在1000km以內(nèi)，達(dá)不到長(zhǎng)距傳輸要求。三是預(yù)測(cè)400G QPSK在現(xiàn)網(wǎng)傳輸距離達(dá)到1500km。

呂凱介紹，根據(jù)多個(gè)廠商的反饋結(jié)果判斷，預(yù)計(jì)在2023年會(huì)出現(xiàn)樣機(jī)或者是商用設(shè)備。不過，要保證良率，預(yù)計(jì)2024年，骨干長(zhǎng)距離400G產(chǎn)業(yè)具備規(guī)模部署能力。屆時(shí)運(yùn)營(yíng)商將根據(jù)400G業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

與此同時(shí)，實(shí)踐證明100G全光交換的優(yōu)勢(shì)明顯，400G時(shí)代全光網(wǎng)是理想選擇，具備一站直達(dá)時(shí)延小、交叉容量大、功耗低等特性，助力碳達(dá)峰和碳中和。

同時(shí)也要積極推進(jìn)高維度WSS的集成ROADM。32維WSS能夠滿足絕大部分場(chǎng)景的需要；零站內(nèi)連纖，光背板，部署快，易于維護(hù)；同時(shí)機(jī)房空間占用小，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只需1個(gè)機(jī)架。目前，集成ROADM，產(chǎn)業(yè)已初具部署能力，相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正在制定中。

呂凱介紹，中國(guó)電信積極推進(jìn)400G的現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)，已在上海-廣州間建成國(guó)內(nèi)首條全G.654E陸地干線光纜，全長(zhǎng)1970公里。并利用該條新建光纜完成了國(guó)內(nèi)首次在G.654E光纜上的400Gb/s超長(zhǎng)距WDM傳輸商用設(shè)備現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了超過1900公里的無電中繼傳輸。

通過現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)以及測(cè)算表明，G.654E光纖可有效提升系統(tǒng)傳輸性能、延長(zhǎng)無電中繼傳輸距離，可在骨干光纜網(wǎng)絡(luò)中推廣應(yīng)用。在G.654E光纖中，不同速率的WDM系統(tǒng)，相比較G.652D光纖而言，傳輸距離提升至少80%；當(dāng)前采用星座圖整形PM-16QAM調(diào)制碼型的400Gb/s WDM系統(tǒng)，可以在G.654E光纖中可以實(shí)現(xiàn)1500km以上的無電中繼傳輸。