信通院张海懿：云网/算网融合驱动光传送网向高速率、融合承载演进

最近几天，在2022年世界电信和信息社会日大会上，中国信息通信研究院技术与标准研究所所长张海义发表了题为《光传输网络技术热点与发展趋势》的主题演讲。

张海军指出，在数字经济时代，光传输网络不仅为固定通信提供网络连接，还为5G，数据中心，物联网等新型基础设施充当轴承座并形成一种打通计算力和Rdquo基础网络支撑是支撑社会经济发展的基石，在拉动有效投资，促进信息消费，赋能各行各业等方面发挥着重要作用

光网络正在向高速和融合承载演进。

张海军说，是在新基础设施，数字经济和数东数西在战略和产业数字化转型的背景下，为满足承载能力的新需求，光传输网络在超高速大容量，支持数据中心互联，多维融合承载能力，智能协同管控等方面不断创新发展。

在高速大容量方面，基于QPSK的400Gb/s单载波将成为下一代长途WDM的主流速率，相关标准也日趋完善与此同时，800Gb/s的关注度进一步提升，国内三大运营商已经完成现网试点，后续发展仍依赖高波特率芯片和器件

除了单波速率的提升和扩容，业界正在有序推进频谱扩展和空分复用扩频行业以C+L扩容为主，C+L频段扩容总频谱带宽预计为12THz，容量是80波100G的倍，3同时，继续向S/E/U等频段扩展成为了新的扩展和演进方向此外，基于模式复用和多核复用的SDM成为未来容量危机的潜在解决方案目前，基于多芯复用的SDM已经应用于海底光缆系统

此外，新型光纤的研究也在助力光传输网络的超高速大容量演进研究表明，光在空气或真空芯中的传播速度比在固体玻璃中快30%左右，空芯光纤可以实现近极限的低延迟，极低的非线性，低而平坦的色散，更宽的传输带宽窗口近两年来，空心光纤损耗明显下降，C波段损耗降至0.174dB/Km，O波段损耗为0.22dB/Km

支持数据中心的互联，用数东数西伴随着工程的正式启动，建设以数据中心为中心的光网络迫在眉睫目前，业界正在大力推进光网络开放解耦，云光融合等创新应用例如，伴随着解耦CPE OTN灵活开放组网能力的不断增强，其应用部署逐渐扩大，支持WDM开放解耦组网的DCI设备在互联网市场广泛使用，运营商市场也在逐步评估和引入

在多维融合承载方面，云网络融合和计算网络融合推动了融合承载技术的发展从技术发展来看，TDM，以太网，IP融合可供借鉴，确定性承载指标成为业界关注的焦点为此IMT—2020推进组5G承载工作组提出了确定性承载两大类核心能力指标的八个SLA指标分级体系，以保证确定性的性能和体验

在智能管控方面，光网SDN管控接口标准化基本完成，切片管控，OSU设备解耦管控等标准持续推进收发融合和云/计算网络融合也在推动协同管控的可持续发展此外，智能分类已经成为智能管理和控制的热点目前正在研究智能分类的评价方法下一步将重点推进智能运维管控接口和数据采集接口的标准化工作

光模块的高速化，集成化趋势明显。

光传输网络系统中的光模块器件:Rdquo，呈现高速化，集成化的发展趋势。

在高速方面，800Gb/s光模块相关产品的R&D和标准化推进已成为业界研究热点，国内外标准化组织竞相开展业界提出了多种直调，直检，连贯的技术方案，其中，直接调整和检查方案有望在2025年实现规模化应用此外，对于800G光模块，硅光和III—V族也将处于并行发展阶段

在集成方面，硅光技术有助于降低模块尺寸和成本，相关研究正在积极推进。

从应用场景来看，在相干光模块方面，相干调制和波分器件高度集成，透镜等分立元件数量大幅减少同时可以采用非气密BGA接口，封装尺寸小，成本低硅集成芯片的大规模商业应用有望使相干技术下沉到更短距离的应用

在数据中心的可插拔光模块方面，硅光解决方案在100G和400G以上速率的光模块方面具有很大优势目前，在500m数据中心互联的100G QSFP28 PSM4光模块产品市场中，硅光混合集成方案份额超过传统分立器件方案，在400G及以上速率，传统的直接调制接近带宽极限，EML成本相对较高而硅基器件不仅调制带宽高，而且在器件尺寸，集成规模和成本上也有优势400G硅光模块类型主要是DR4

在数据中心CPO中，传统的分立封装架构，调制器和PD异构设计已经不能满足大容量，小尺寸光引擎设计的需求，硅光集成技术成为最近几年来CPO光引擎的主要方案已知在56GBaud速率下，还没有稳定可靠的大规模集成VCSEL阵列，硅光方案成为主流

海底光缆和空间光通信的应用场景正在快速拓展。

作为光传输网络的重要分支，有线光通信承载了全球95%以上的国际数据通信流量最近几年来，伴随着云计算，人工智能和大数据的发展，对带宽的需求激增与此同时，已部署的海底光缆也逐渐进入退网高峰期未来几年，全球对海底光缆的需求将逐渐增加

从海底光缆光通信的技术演进路径来看，主要方向是更宽的带宽和更大的灵活性。

在更宽的带宽方面，超100Gb/s线路技术和C+L双频技术将进一步提升海底光通信系统的带宽空分复用技术的传输能力不断提高，在海底光缆光通信系统中已有一定规模的应用基于多核复用技术的研究不断推进，可首先应用于海底光通信的短距离系统

更灵活的是，基于波长选择开关的ROADM网络可以提高海底光通信系统的频谱效率和业务调度灵活性基于多芯选择开关的光纤交换网络可以进一步增强基于SDM技术的海底光通信系统的调度灵活性

此外，海底光缆光通信系统不仅可用于通信，还可用于海洋气候和海底环境监测及海洋灾害预警，服务于全海洋观测网络。

光通信是多学科交叉的热点研究领域，发展迅速从六七十年代开始，美欧等国家通过长期的科研和实践积累占据了主导地位，大型研究机构有详细的技术路线规划光通信技术的应用场景延伸到太空，天空，地球和海洋，形成一个综合的，多用途的网络