未來(lái)已來(lái)，400G開(kāi)啟網(wǎng)絡(luò)新紀(jì)元

  近日，工業(yè)和信息化部、中央網(wǎng)信辦、教育部、國(guó)家衛(wèi)生健康委、中國(guó)人民銀行、國(guó)務(wù)院國(guó)資委等六部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》，提出加快400G/800G高速光傳輸網(wǎng)絡(luò)研發(fā)部署。這一行動(dòng)計(jì)劃的印發(fā)無(wú)疑為加速400G等高速光網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的發(fā)展注入“強(qiáng)心劑”。

  需求驅(qū)動(dòng)，400G高光時(shí)刻即將到來(lái)

  眾所周知，骨干傳送網(wǎng)是綜合承載各項(xiàng)業(yè)務(wù)的信息“大動(dòng)脈”，是整個(gè)信息基礎(chǔ)設(shè)施的“承重墻”。作為開(kāi)啟骨干網(wǎng)下一個(gè)周期的重大變革性代際技術(shù)，400G正蓄勢(shì)待發(fā)，為通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展“保駕護(hù)航”。

  在行業(yè)中“流傳”著這樣一種說(shuō)法，“2023年有望成為400G規(guī)模商用的元年”。這并非“空穴來(lái)風(fēng)”，中國(guó)移動(dòng)研究院基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所所長(zhǎng)李晗表示，伴隨5G-A、6G技術(shù)發(fā)展，以及“東數(shù)西算”工程等戰(zhàn)略的需求，骨干傳送網(wǎng)在超大帶寬、超長(zhǎng)距離和超低時(shí)延方面面臨更高的需求?！懊嫦颉畺|數(shù)西算’‘東數(shù)西存’等算力網(wǎng)絡(luò)典型場(chǎng)景需求，中國(guó)移動(dòng)提出構(gòu)建400G新型全光網(wǎng)，構(gòu)筑算力網(wǎng)絡(luò)的全光底座?！?

  中國(guó)聯(lián)通研究院總工程師王光全提到，目前400G需求的主要驅(qū)動(dòng)力也來(lái)自于傳輸本身，“由于骨干網(wǎng)的光纖量不足，超大規(guī)模地部署光纖光纜也不是一朝一夕能夠完成的，因此需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。”

  隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的飛速發(fā)展及“東數(shù)西算”工程的大規(guī)模建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)正經(jīng)歷著前所未有的變革。在這一變革浪潮中，全光網(wǎng)嶄露頭角，而400G作為全光網(wǎng)演進(jìn)的下一步，已然成為為算力資源提供運(yùn)力保障、助力“東數(shù)西算”戰(zhàn)略實(shí)施的重要選擇。

  當(dāng)然，400G產(chǎn)業(yè)鏈的完善和成熟，也為400G的大規(guī)模商用提供了可能。市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Omdia在報(bào)告中稱(chēng)，數(shù)據(jù)中心（DC）率先開(kāi)啟向400G的過(guò)渡，并在2019年已開(kāi)始應(yīng)用。預(yù)計(jì)到2023年，400G的銷(xiāo)售額將主導(dǎo)數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)。

  總體來(lái)看，400G的市場(chǎng)需求以及產(chǎn)業(yè)鏈的完善，使得2023年有望成為400G規(guī)模商用的元年。當(dāng)然，具體的發(fā)展情況還需看未來(lái)的市場(chǎng)變化和行業(yè)走勢(shì)。

  技術(shù)突破，QPSK逐步成熟

  當(dāng)前業(yè)內(nèi)400G主要有16QAM、16QAM-PCS、QPSK三種調(diào)制技術(shù)，具有不同的頻譜效率和傳輸距離。其中，16QAM的波特率約為67GBaud，主要用于短距傳輸；16QAM-PCS的波特率約為91GBaud，要用在部分區(qū)域干線(xiàn)、本地網(wǎng)、城域網(wǎng)；QPSK的波特率約為130GBaud，是骨干網(wǎng)絡(luò)部署較理想的選擇，能有效減少電中繼，從而降低成本和能耗。

  進(jìn)入2023年，400GQPSK技術(shù)逐步發(fā)展成熟，被產(chǎn)業(yè)界普遍認(rèn)為是引領(lǐng)骨干傳輸網(wǎng)的下一個(gè)大的技術(shù)代際，預(yù)計(jì)將持續(xù)十年。

  作為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主力軍，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商攜手設(shè)備商、光通信廠(chǎng)商等產(chǎn)業(yè)鏈上下游的合作伙伴進(jìn)行相關(guān)的長(zhǎng)距傳輸測(cè)試與實(shí)驗(yàn)。2023年，中國(guó)移動(dòng)發(fā)布世界最長(zhǎng)距離400G光傳輸現(xiàn)網(wǎng)技術(shù)試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，召開(kāi)3次重大技術(shù)進(jìn)展發(fā)布會(huì)推進(jìn)創(chuàng)造400G長(zhǎng)距傳輸3大世界紀(jì)錄，分別為基于G.652.D光纖、EDFA/拉曼混合放大的寧波至貴安5616km傳輸；基于G.654.E光纖和純EDFA放大實(shí)現(xiàn)“C6T+L6T”波段400GQPSK7000km傳輸；基于G.652.D光纖完成純EDFA經(jīng)典商用場(chǎng)景80×400GQPSK1673km現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)。中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)界從無(wú)到有基本構(gòu)建了涵蓋芯片、器件、模塊、設(shè)備、系統(tǒng)的自主可控產(chǎn)業(yè)鏈，有力推進(jìn)400GQPSK技術(shù)和產(chǎn)業(yè)成熟。此外，據(jù)中國(guó)聯(lián)通相關(guān)人士稱(chēng)，近日中國(guó)聯(lián)通也聯(lián)合華為、中興、烽火3家企業(yè)完成了相關(guān)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。中國(guó)電信也在進(jìn)行相關(guān)研究。

  從運(yùn)營(yíng)商發(fā)布的信息來(lái)看，各項(xiàng)測(cè)試全面論證了基于QPSK的400G新型骨干全光網(wǎng)的可行性，核心技術(shù)參數(shù)及指標(biāo)已基本滿(mǎn)足現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用需求，400GQPSK技術(shù)具備高速數(shù)據(jù)傳輸、低誤碼率等優(yōu)點(diǎn)，使得長(zhǎng)距傳輸更加可靠和高效。據(jù)中國(guó)移動(dòng)研究院報(bào)道，中國(guó)移動(dòng)研究院副院長(zhǎng)段曉東曾表示，中國(guó)產(chǎn)業(yè)界主導(dǎo)的QPSK技術(shù)路線(xiàn)相比16QAM-PCS更具技術(shù)優(yōu)勢(shì)，經(jīng)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)各方協(xié)同攻關(guān)，目前已具備商用能力。

  挑戰(zhàn)猶存，凝心聚力共推400G產(chǎn)業(yè)發(fā)展

  400G的繁榮發(fā)展近在眼前，新技術(shù)的應(yīng)用往往是機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存，不可否認(rèn)400GQPSK還存在一些特有的問(wèn)題。中國(guó)電信首席專(zhuān)家李俊杰稱(chēng)，選擇“C6T+L6T”超寬光譜能夠助力400G系統(tǒng)單纖容量提升，但也面臨著挑戰(zhàn)：“C6T+L6T”光系統(tǒng)調(diào)優(yōu)難，需要打造“C6T+L6T”一體化高速相干光傳輸模塊、“C6T+L6T”一體化波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)（WSS）模塊、“C6T+L6T”一體化EDFA模塊等。

  在烽火通信看來(lái)，400G建設(shè)帶來(lái)了新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變革，但在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)開(kāi)通、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等方面仍有提升空間。

  不僅如此，400G的關(guān)鍵之一在于光纖技術(shù)的升級(jí)。新一代的高密度、高效能光纖不僅能夠支持更高的傳輸速率，還能降低信號(hào)衰減，提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，為未來(lái)的應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。王光全表示，超低損耗G.654.E光纖已成為400G及更高速WDM系統(tǒng)應(yīng)用的主要光纖選擇，但光纖網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本、設(shè)備的研發(fā)難度等問(wèn)題需要產(chǎn)業(yè)鏈共同努力解決。

  同時(shí)他也建議，400G系統(tǒng)架構(gòu)、性能調(diào)優(yōu)、運(yùn)行維護(hù)都對(duì)現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用提出了新的要求，運(yùn)營(yíng)商要充分利用現(xiàn)網(wǎng)光纜和機(jī)房資源，提升系統(tǒng)運(yùn)維的智能化程度，建設(shè)高速、靈活、安全、智能的400G傳輸網(wǎng)。

  面向400G技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，李晗表示，國(guó)內(nèi)主流廠(chǎng)家的ITLA、EDFA、WSS等核心器件已經(jīng)全面支持12THz，需要進(jìn)一步引導(dǎo)“C+L”雙系統(tǒng)向單系統(tǒng)演進(jìn)；此外，基于部署一代、預(yù)研一代的技術(shù)發(fā)展理念，應(yīng)圍繞單通道800G/1.2T系統(tǒng)開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)研究，提前布局下一代光通信前沿技術(shù)。

  點(diǎn)亮“高光”時(shí)刻，400G商用“列車(chē)”正全速駛來(lái)。在不久的將來(lái)，400G將引領(lǐng)數(shù)字時(shí)代的發(fā)展潮流，推動(dòng)人類(lèi)社會(huì)朝著更加數(shù)字化、智能化的方向邁進(jìn)。雖比高飛雁，猶未及青云。在400G有條不紊推進(jìn)的同時(shí)，更高速率——800G/1.6T也在研發(fā)和推進(jìn)中，這不僅夯實(shí)了新型基礎(chǔ)設(shè)施底座，也為助力我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。