中國移動張德朝：單載波400G使能下一代OTN網絡

4月12日消息（九九）當今社會，算力逐漸成為推動人類生產生活和全社會治理方式變革的原動力，一個以算力為核心生產力的時代加速到來。站在“算力時代”的起點，中國移動積極探索和深入實踐，著力打造以“5G+算力網絡+智慧中臺”為重點的新型信息基礎設施。

在今天舉行的“2022中國光通信高質量發(fā)展論壇——400G技術專場”上，中國移動研究院基礎網絡技術研究所副所長張德朝表示，算力網絡在架構、帶寬、業(yè)務、時延等方面對光傳送網提出新的需求，光網絡需轉型升級構建承載算力的光底座。

張德朝進一步表示，單載波400G是下一代OTN網絡實現(xiàn)超大容量的使能技術。相關關鍵技術、器件及芯片逐步成熟，助力骨干網由100G到400G的代際演進。

業(yè)務驅動骨干網技術代際演進

張德朝介紹，算力網絡的愿景是泛在協(xié)同、融合統(tǒng)一和一體共生，這對承載算力的光底座——光傳送網提出更高要求：在架構方面，數(shù)據(jù)中心東西互訪需求增加，流量流向相對集中，需優(yōu)化網絡架構和組網方案，最優(yōu)采用一跳直達連接，提升質量；在帶寬方面，流量急劇上升；在時延方面，“全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案”要求單向網絡時延在 20 毫秒范圍內，需統(tǒng)籌規(guī)劃構建全國低時延圈；在業(yè)務方面，算和網之間的資源快速聯(lián)動，對于高等級業(yè)務光傳送網需要智能化感知業(yè)務時延、帶寬、QoS等需求提供端到端服務。

面向算力網絡時代業(yè)務和網絡發(fā)展的新特點和新需求，中國移動圍繞算力全光高速互聯(lián)、算力與光協(xié)同聯(lián)動，提出新一代基于OXC的光電聯(lián)動型全光網架構。張德朝強調，提升單載波速率是下一代骨干傳送網深度匹配入算業(yè)務、算間業(yè)務對于基礎網絡帶寬增長需求的關鍵舉措。

中國移動已經建成全球最大的100G OTN網絡，并持續(xù)對超100G技術進行研究和驗證，部分區(qū)域已部署200G。2014年首次200G（16QAM）試點測試610公里，2017年率先實現(xiàn)200G 16QAM商用；2018年完成200G（QPSK）1539公里、400G（16QAM）600公里試點，2020年率先部署200G QPSK；2021年實現(xiàn)400G（16QAM-PCS）傳輸能力由600公里提升至1000公里，推進干線速率由100G向400G的代際演進。

超400G光傳輸關鍵技術進展

單載波400G是繼100G后的下一代OTN基礎傳輸速率，目前國內外標準組織已開展相關系列標準制定。CCSA已完成長距400G光模塊、系統(tǒng)2大核心標準立項；主流國際標準組織已完成中短距400G標準制定，并已啟動800G研究。

張德朝介紹指出，相比100G，400G面臨調制格式、波段范圍、光纖設施等全方面的技術革新。

其中，調制格式是超高速傳輸?shù)淖铌P鍵技術，直接決定系統(tǒng)的技術方向。面向多種競爭方案，收斂調制格式是400G面臨的首要問題。綜合考慮傳輸性能、成本和產業(yè)發(fā)展，骨干網和城域網至多應用兩種調制格式。中短距傳輸已收斂至16QAM@75GHz，業(yè)內已有成熟產品，滿足部分省內干線、城域和DCI等應用場景；長距傳輸將多種潛在競爭調制格式及不同通道間隔方案收斂至16QAM-PCS@100GHz及QPSK@150GHz兩種，需進一步研究后方可明確技術選擇和應用場景。

張德朝介紹，400G 16QAM-PCS技術已基本成熟，在滿足工程余量的前提下，實現(xiàn)400G從600km城域傳輸能力到~1000km骨干傳輸能力的跨越。400G 16QAM-PCS系統(tǒng)采用G.652.D+EDFA實現(xiàn)~1000km傳輸，G.654.E+EDFA提升至1300km/1700km（現(xiàn)網/實驗室）以上；使用拉曼混合放大，同距離G.652.D提升ONSR可提升2.3~3.3dB， G.654.E提升3.0~4.5dB；40波（C4T波段）/60波（C6T波段）點對點系統(tǒng)傳輸能力已可基本滿足骨干需求，OTU、OA、WSS 等80波系統(tǒng)及OXC組網關鍵器件已支持C4T+L4T，可進一步評估證80波16QAM-PCS@100GHz傳輸能力。

400G QPSK技術也已取得突破進展：一方面，優(yōu)化400G QPSK傳輸方案并完成實驗室離線系統(tǒng)驗證，沿用常規(guī)EDFA放大+G.652.D，首次實現(xiàn)滿足工程余量前提下的2000km傳輸；另一方面，驗證了128GBaud調制器等高速率光電核心器件及DSP算法的成熟度，后續(xù)將進一步推動先進制程工藝DSP研發(fā)，預計年底具備預商用產品測試能力。

在載波調制方面，業(yè)界存在單載波調制與數(shù)字子載波調制兩條技術路線，單載波方案更具優(yōu)勢。單載波與數(shù)字子載波研究與驗證表明，兩種方案傳輸性能相近，但在OXC組網下具有顯著的濾波代價差異。經過10級WSS，單載波方案濾波代價0.32dB，數(shù)字子載波方案濾波代價1.66-1.75 dB。

在頻譜范圍擴展方面，80波系統(tǒng)是OTN骨干網基本需求。但現(xiàn)有C6T波段不能滿足400G 80波長距離系統(tǒng)需求，需要擴展波段至C+L。張德朝指出，調制格式的選擇及應用直接決定波段擴展的范圍：QPSK的波特率為~130GBd，波道寬度達137.5GHz或150GHz，80波系統(tǒng)需將波段擴展至C6T+L6T；16QAM-PCS的波道寬度為100GHz，80波系統(tǒng)需將波段擴展至C4T+L4T，若考慮與QPSK共光層，則建議將波段擴展至C6T+L6T。

在新型光纖系統(tǒng)方面，中國移動優(yōu)選國內起步早、進展快的弱耦合少模技術開展研究。該方案既支持各空間信道使用直檢方案，又可以使用較低階數(shù)的MIMO實現(xiàn)高速相干傳輸，能夠兼容現(xiàn)有單模設備，適用場景廣泛。據(jù)介紹，中國移動已完成全球首個三模實時弱耦合模分傳輸系統(tǒng)，傳輸距離提升3倍，創(chuàng)造了業(yè)界紀錄。此外，中國移動首次提出少模光纖中各LP模式的模內DMD概念，分析并給出模內DMD成因理論模型，對模內DMD效應損傷進行了理論分析，并設計模內DMD測量方案，完整參數(shù)精準測量。

張德朝進一步介紹，中國移動已經開展800G前沿技術研究，并首次實現(xiàn)單載波800G 1000km傳輸?；趡90GBd的800G系統(tǒng)仍不是長距傳輸?shù)睦硐敕桨福毑捎酶卟ㄌ芈蕘斫档蛡鬏敁p傷。具體而言，基于90GBd的64QAM-PCS單載波800G，采用G.654.E+混合放大，實現(xiàn)1000km+極限傳輸；基于95GBd的64QAM-PCS 800G，采用G.654.E+拉曼放大，實現(xiàn)2000km+極限傳輸。此外，C+L波段不能滿足80波800G系統(tǒng)需求，需要加快對新波段（E/S/U等）的研究，包括放大器、相應波段光纖傳輸性能、截止波長等。

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