2023年光網絡趨勢：全光運力多維演進提升，千兆光網應用持續推進

  作者：中國信息通信研究院技術與標準研究所 趙文玉 張海懿

  ICC訊  伴隨著國家“十四五”規劃、《“十四五”數字經濟發展規劃》、《“十四五”信息通信行業發展規劃》等相繼實施，作為信息基礎設施的關鍵承載底座，光網絡承擔著用戶、數據、算力和應用之間信息交互的橋梁連接角色，尤其是隨著國家“東數西算”工程的啟動，算力及相關應用日趨豐富，光網絡高質量運力將成為數字經濟發展和產業數字化轉型升級的重要支撐。

  回顧2022年，多樣傳送技術協同創新，網絡持續面向算力等需求優化部署，千兆光網應用逐步提速，目前已涉及國民經濟領域約56%的大類。展望2023年，光網絡將圍繞容量提升、品質承載、自智開放、多維協同、光子集成等熱點革新演進，逐步強化提升全光運力，持續助推千兆光網多樣化落地應用。

  光網絡容量提升技術持續革新，典型高速率接口試點逐步啟動

  在算力時代，伴隨著諸多新型業務和應用的強力驅動，信號速率、可用譜寬、復用方式、新型傳輸介質等多維容量提升技術持續革新發展。

  首先，從接口或通路信號速率提升來看，接入網10G PON部署規模進一步擴大，50G PON技術標準整體趨于穩定，100G/200G PON技術方案競爭激烈;傳送網以100G/200G速率為主持續擴容，數據中心內部或外部互聯400G速率占比預計將顯性提升，同時800G/1.2T/1.6T等更高速率產品研發和技術標準研究協同推進，預計更多國外光通信頭部廠商將發布1.2T或更高速率相干DSP處理芯片產品或公開研制計劃。

  其次，從傳輸可用頻譜來看，商用C波段逐步擴展為C+L波段成為業界趨同方案，預計年內實驗室傳輸性能持續改善，同時繼續開展面向S+C+L波段等更寬頻譜的研究。

  再次，從信號復用方式來看，空分復用技術將作為解決傳送容量瓶頸的遠期方案，基于光纖對復用的海纜系統將持續部署擴容，基于模式復用和(或)多芯復用的技術將繼續深入研究，重點聚焦提升傳輸距離和改善傳輸性能。

  最后，從新型傳輸介質來看，G.654E超低損光纖將成為干線網絡首選并加強部署，面向空分復用光纖(纜)持續研究，而近年來興起的空芯光纖，因其具備寬譜、低時延、低非線性效應、低色散等多重優勢，成為業界焦點，同時傳輸損耗、拉制工藝等進一步優化。另外，從技術和產品成熟度驗證、產業發展關注度等方面來看，預計國內運營商2023年將啟動DP-QPSK 400G長距性能、50G PON 雙模共存與對稱傳輸能力等高速系統的現網試驗驗證工作，進一步驗證典型高速率接口產品成熟度并為商用部署奠定基礎。

  算力時代應用驅動光網絡演進，品質化傳送和接入亮點紛呈

  算力時代的典型應用類型包括超算和大數據、實時采集決策、AI機器視覺、AR/VR和視頻渲染、工業控制等，基本承載需求聚焦在大寬帶、低時延/低抖動、高可靠、低能耗等多個維度。作為承載網絡的關鍵底座，光網絡圍繞全光組網、OSU小顆粒承載、P2MP傳送、FTTR等熱點持續革新演進，提升傳送和接入承載服務品質。

  首先，面向“東數西算”等應用需求，以ROADM/OXC技術為核心的全光網絡規模進一步擴大，結合光纖拓撲路由規劃優化等措施，進一步支持超大帶寬、低時延應用并顯著降低能耗。

  其次，OTN/WDM應用持續向城域邊緣側下沉，基于OSU的小顆粒技術研究持續推動，年內OSU技術方案和國內外標準內容有望達成共識。

  再次，隨著相干技術成熟應用，近年來聚焦低時延、低能耗和低成本的點到多點相干光學技術方案(P2MP)引起業界關注，應用場景分析、技術局限性評估、標準化研究等工作年內仍將延續。

  最后，FTTR助力全光網絡進一步向用戶側延伸，通過光無線協同、低時延、鏈路管理和無縫切換等關鍵技術，提升面向算網服務的端到端體驗，預計年內的實際部署規模將顯性增加。

  自智開放與多維協同持續推進，智能化分級與測評多方開展

  隨著AI技術與應用的發展，光網絡結合AI逐步提升自智化能力成為目前業界關注的熱點，同時數據中心互聯、邊緣側靈活接入等應用逐步推動網絡開放解耦，面向算力應用的差異化需求推動IP和光、傳送和接入、光電交叉、光和Wi-Fi等多維協同發展。

  首先，在自智和管控方面，重點聚焦網絡組網和應用智能化、運維智能化等方面，關注熱點側重網絡智能化分級及其對應能力的提升，輔助支撐的數字孿生和大數據分析、小顆粒業務控制協議等標準化工作逐步啟動。

  其次，在開放解耦方面，面向DCI和傳送接入層等場景將持續推動部署應用，城域核心匯聚、干線網絡等應用場景因涉及因素較多，尚待分析評估。

  最后，在多維協同方面，IP和光在協同組網、面向算力應用的網絡資源信息協同感知、IP over WDM應用探索等成為關注點，傳送與接入端到端協同組網進一步實踐，全光交叉和OTN電交叉按需協同組網，FTTR和WiFi協同提升寬帶速率和應用質量。另外，從推動網絡自智能力提升的產業實踐活動看，預計年內除運營商繼續開展傳送和接入網絡智能化分級及評估工作之外，CCSA TC610也將繼續開展傳送和接入網絡智能化分級的規范制定及評估工作，IMT-2020(5G)推進組5G承載工作組也將面向5G承載的數字孿生網絡需求和應用方案研究等，多方協同推動光網絡智能化組網和應用水平的提升。

  光模塊集成形態或將共存競爭，硅光技術發展前景持續看好

  隨著數據接口速率和交換容量的提升，更高集成度和更低能耗等成為光通信基礎單元光模塊的發展需求，尤其在典型的數據中心應用場景，當交換機容量達到51.2Tbit/s及以上時，800Gbit/s及以上速率的光模塊的集成形態或將面臨可插拔和光電合封(CPO)兩種集成形態的共存性競爭，預計年內除Intel、Broadcom、Ranovus等公司持續更新已有CPO產品及方案，并可能推出新型產品模型之外，其他硅光技術公司也將積極跟進研發或高度關注。

  另外，在以光模塊應用為主的光子集成技術方面，硅光將與III-V族半導體集成技術并存發展，鑒于硅光技術具備高集成度、高速率，以及與現有COMS工藝兼容性好等特性，硅光已在中短距可插拔光模塊中逐步應用，并成為CPO集成形態首推探索方案，業界看好硅光技術的未來發展，其在光計算等領域的應用探索也將同步開展。

  為推進國內硅光技術與產業發展，中國信通院聯合上海新微、中科光芯、中興光電子等單位，基于專項支持構建了面向5G的光電子芯片與器件技術公共服務平臺，主要開展硅光、III-V族激光器等基礎工藝和檢測驗證等共性技術研究并提供公共服務。

  綜上所述，隨著諸多新型寬帶業務和應用的驅動，作為信息基礎設施的關鍵承載底座，光網絡預計2023年發展勢頭良好，并圍繞容量提升、品質承載、自智開放、多維協同、光子集成等維度持續革新演進，逐步提升全光運力品質，助力推進千兆光網千行百業差異化應用。同時，中國信通院將支撐舉辦第二屆“光華杯”千兆光網應用創新大賽，協同業界聚力推進“追光計劃”，積極打造光網絡多樣化技術、產業和應用生態，助力數字經濟高質量發展。