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

5月20日消息（水易）近日，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懿发表《光传送网技术热点及发展趋势》的主旨演讲。

张海懿指出，数字经济时代下，光传送网不仅为固定通信提供网络连接，也是5G、数据中心、物联网等新型基础设施的“承载底座”，并形成打通“算力”和“数据”的基础网络支撑，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、赋能千行百业等方面具有重要作用。

光传送网向高速率、融合承载演进

张海懿表示，正是在新基建、数字经济、“东数西算”等战略和产业数字化转型的时代背景下，为了适应承载新需求，光传送网在超高速大容量、支撑数据中心互联、多维融合承载、智能协同管控等方面不断革新发展。

超高速大容量方面，基于QPSK的单载波400Gb/s将成为下一代长距离WDM的主流速率，相关标准日渐完善。同时800Gb/s关注度进一步提升，国内三大运营商均已完成现网试点，后续的发展还要依赖高波特率芯片和器件等。

除了单波速率的提升，容量扩充方面，业界正在有序推进频谱扩展和空分复用。频谱扩展产业关注点以C+L扩展为主，C+L波段扩展预期可实现总频谱带宽12THz（C波段和L波段各6THz），相对于80波100G，容量×3。同时，继续向S/E/U等波段扩展成为扩容演进探索新方向。此外，基于模式复用和多芯复用的SDM成为未来解决容量危机的潜在方案，目前基于多芯复用的SDM已在海缆系统中得以应用。

另外，新型光纤的研究也在助力光传送网的超高速大容量演进。研究表明，光在空气或真空核心中的传播速度比在固体玻璃中快约30%，空芯光纤可以实现接近极限的低延迟、极低的非线性、低而平坦的色散、以及更宽的传输带宽窗口。近两年空心光纤损耗降低明显，C波段衰耗已降至0.174dB/Km，O波段衰耗为0.22dB/Km。

支撑数据中心互联方面，随着“东数西算”工程的正式启动，构建以数据中心为中心的光网络需求迫切。目前业界大力推动光网开放解耦、云光融合等创新应用。例如，随着解耦型CPE OTN灵活开放式组网能力不断增强，其应用部署逐步扩大；支持WDM开放解耦组网的DCI设备，互联网市场应用广泛，运营商市场逐步评估引入。

多维融合承载方面，云网融合和算网融合推动融合承载技术的发展，从技术发展方向来看，TDM、以太网和IP融合借鉴，而确定性承载指标成为业界关注焦点。为此，IMT-2020（5G）推进组5G承载工作组提出确定性承载的两大类核心能力指标的8个SLA指标分级体系，确保确定性的性能和体验。

智能协同管控方面，光网络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，传接融合、云网/算网融合也在推动协同管控持续发展。另外，智能化分级成为智能管控的热点，目前关于智能化分级的测评方法正在研究，下一步重点围绕对智能运维管控接口，数据采集接口实现标准化。

光模块器件高速率、集成化趋势明显

光模块芯片器件作为光传送网系统的“心脏”，呈现高速率、集成化的发展趋势。

高速率方面，800Gb/s光模块相关产品研发及标准化推进成为业界研究热点，国内外标准化组织竞相开展，业界提出多种直调直检和相干技术方案；其中，直调直检方案预计2025年走向规模应用。另外，对于800G光模块，硅光和III-V族也会处于并行发展的阶段。

集成化方面，硅光技术能够助力模块尺寸和成本降低，相关研究正在积极推进。

分应用场景来看，相干光模块方面，相干调制及合分波器件高度集成化，透镜等分立元件数大量减少，同时可采用非气密BGA接口，封装尺寸小、成本低。硅光集成芯片的规模商用有望使相干技术向更短距离应用下沉。

数据中心可插拔光模块方面，围绕100G和400G以上速率的光模块，硅光方案具备较大优势。目前在500米数据中心互联的100G QSFP28 PSM4光模块产品市场，硅光混合集成方案份额超过传统分立器件方案；到了400G及以上速率，传统直调接近带宽极限，EML成本又比较高，而硅基器件不仅调制带宽高（>30GHz），在器件尺寸、集成规模和成本方面也具有优势，400G硅光模块类型主要为DR4。

数据中心CPO方面，传统的分立封装架构、调制器和PD异质异构设计无法满足大容量小型化的光引擎设计需求，硅光集成技术在近年来成为CPO光引擎的主要方案。据了解，在56GBaud速率，还没有稳定可靠的大规模集成VCSEL阵列，硅光方案成为主流。

海缆及空间光通信应用场景加速扩展

海缆光通信作为光传送网的一个重要分支，承载着全球95%以上跨洋国际数据通信流量。近年来随着云计算、人工智能、大数据的发展，对带宽需求激增，同时，已部署的海底光缆逐渐进入退网高峰期，未来几年全球对海底光缆的新需求逐渐提高。

从海缆光通信的技术演进路径来看，更大带宽、更灵活是主要方向。

更大带宽方面，超100Gb/s线路技术、C+L双波段技术等，进一步提升海缆光通信系统带宽。空分复用（SDM）技术传输能力持续提升，在海缆光通信系统中已实现一定规模的应用。基于多芯复用技术的研究持续推进，可率先在海缆光通信的短距系统中应用。

更灵活方面，基于波长选择开关（WSS）的ROADM网络，提升海缆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（CSS）的光纤交换网络，可进一步提升基于SDM技术的海缆光通信系统的调度灵活性。

此外，海缆光通信系统不仅仅可以用于通信，目前已具备海洋气候和海底环境监测以及海洋灾害预警的能力，服务于整个海洋观测网。

空间光通信是一个多学科交叉的热点研究领域，正在加速发展。美欧日等国家从上世纪六、七十年代起，通过长期的科研与实践积累，占据主导地位，大型研究机构技术路线规划详。空间光通信技术的应用场景向空、天、地、海范围延伸，形成一体化、多用途组网。

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