中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
10/16/2024，2024年世界光纖光纜大會(huì )期間，中國電信研究院院長(cháng)張成良表示，以人工智能為代表的新興業(yè)務(wù)對流量的需求高速增長(cháng)，要求超大容量的光傳輸系統。
為此，需要通過(guò)多維度實(shí)現容量的提升，包括采用擴展波段技術(shù)，在保證傳輸性能的情況下，不斷增加單纖傳輸容量；采用新型光纖，在物理層面降低時(shí)延、損耗、非線(xiàn)性或提升傳輸通道數，目前多芯光纖、空芯光纖正逐漸走向商用。
S波段將是下一代多波段系統擴展方向
波段擴展技術(shù)可以在保持傳輸性能的前提下,有效擴展系統傳輸容量。張成良表示，隨著(zhù)流量的提升，面向海量數據的大帶寬互聯(lián)，多波段系統向著(zhù)全波段（O、E、S、C、L、U）持續擴展，已有相關(guān)實(shí)踐驗證全波段擴展的可行性，但需解決多波段器件、系統優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)成熟度等各類(lèi)問(wèn)題。
當前，國內運營(yíng)商正在現網(wǎng)積極推進(jìn)超長(cháng)距400G擴展C+L波段傳輸系統的商用進(jìn)程。與此同時(shí)，擴展C+L波段仍有發(fā)展空間，比如實(shí)現擴展C+L的一體化，支持擴展C+L全波段的光波長(cháng)調度，但需要權衡一體化的成本和優(yōu)勢。
張成良指出，擴展C+L之后,最有希望應用的波段是S波段，配合800G、1.2T或1.6T，實(shí)現更大的容量，不過(guò)系統方案選擇與性能優(yōu)化仍是挑戰，例如S波段的SRS效應加劇，需進(jìn)行深度的功率優(yōu)化等等。與此同時(shí)，目前S波段的OTU、光放大器、WSS等關(guān)鍵器件也在不斷發(fā)展中。
據了解，中國電信完成S+C+L多波段大容量傳輸實(shí)驗，最高實(shí)時(shí)單波速率1.2Tbit/s，單根光纖單個(gè)方向容量超120Tbit/s。同時(shí)，結合S/C/L三波段光纖損耗和功率轉移特性，提出通過(guò)符號速率、通道間隔、調制碼型的自適應匹配，最大化系統吞吐量。此外，采用業(yè)內先進(jìn)的光電合封技術(shù)，單波信號波特率超130GBd，比特速率達到1.2Tbit/s，大量節省光電組件的數量。
空芯光纖是傳輸介質(zhì)的潛在顛覆性創(chuàng )新
光纖作為光網(wǎng)絡(luò )基礎設施的核心組成部分，扮演著(zhù)至關(guān)重要的角色。光網(wǎng)絡(luò )向更高速率升級演進(jìn)的同時(shí)，也需要并行推進(jìn)新型光纖的發(fā)展。從傳輸介質(zhì)出發(fā)，引入空分復用、多波段傳輸等能力，優(yōu)化損耗、非線(xiàn)性損傷，增強傳輸性能。
張成良介紹，目前有兩種新型光纖可從多維度提升傳輸能力。多芯光纖可實(shí)現一根光纖多路傳輸，降低空間體積、增加單纖容量?？招竟饫w具備低損耗、低非線(xiàn)性、低時(shí)延、低回損、大帶寬等特性，可增加傳輸距離、容量，降低時(shí)延。
對于多芯光纖也有兩種方案，強耦合多芯光纖需要改進(jìn)DSP MIMO算法處理芯間串擾，而弱耦合多芯光纖更貼近現有傳輸系統，從與現有系統兼容、光纖產(chǎn)能以及成品率等角度來(lái)看，逐漸收斂至涂覆層直徑與單模光纖相同，國內外大多數光纖廠(chǎng)商基本具備多芯光纖制備能力。
從試點(diǎn)情況來(lái)看，多芯光纖系統的傳輸容量倍增效應顯著(zhù)，不過(guò)需要解決工程接續帶來(lái)的損耗挑戰，短距互聯(lián)前景更大。張成良介紹，中國電信聯(lián)合長(cháng)飛使用多芯光纖代替單模光纖實(shí)現400G DR4信號承載，驗證了一根多芯光纖代替多根單模光纖實(shí)現數據中心短距互聯(lián)的可行性。
反諧振空芯光纖以空氣為傳輸介質(zhì)，采用特殊設計的包層結構將能量限制在空氣中傳輸，極大地降低了光纖材料特性對其性能的影響，可從根本上避免傳統石英玻璃光纖的本征限制問(wèn)題。
張成良表示，空芯光纖損耗的最小極限低至0.1dB/km以下，理論上可支持全波段傳輸。另外還具備低非線(xiàn)性、低時(shí)延、低背向散射、低色散和高色散平坦度，是傳輸介質(zhì)的潛在顛覆性創(chuàng )新。
基于國內制造業(yè)優(yōu)勢和企業(yè)大力投入，空芯光纖性能選代速度極快，國內運營(yíng)商今年開(kāi)啟空芯光纜部署。中國電信完成全球首個(gè)單波1.2Tbit/s、單向超100Tbit/s、傳輸距離達20km的空芯光纖光纜傳輸系統現網(wǎng)示范工程。張成良表示，中國電信將豐富空芯光纖光纜鏈路試點(diǎn)，對金融業(yè)務(wù)、數據中心互聯(lián)承載業(yè)務(wù)進(jìn)行驗證。
試點(diǎn)過(guò)程中，中國電信積累了豐富的部署經(jīng)驗。通過(guò)多種方案結合有效規避空芯光纜部署過(guò)程中光纖進(jìn)水風(fēng)險，如光纜端頭采用阻水膠和雙層塑料帽隔絕大氣、利用帶旋轉頭網(wǎng)套進(jìn)行布纜減少端帽磨損、熔接點(diǎn)使用炮筒式防水接頭盒；部署過(guò)程中幾乎沒(méi)有引起額外損耗；可使用商用熔接機熔接，但熔接時(shí)間長(cháng)需改善以適配后期運維，SMF與HCF的連接器可放置在盤(pán)纖盒中，無(wú)需對盤(pán)纖盒/ODF架改造。
當然，空芯走向實(shí)際應用還需解決多項工程問(wèn)題，例如提升光纖、光纜制備工藝，降低光纜損耗、成本，提升批量供貨能力；光纖參數測試方案、系統傳輸能力、標準化工作亟需進(jìn)一步研究；結合國內實(shí)際現網(wǎng)情況，針對性改善部署運維技術(shù)，爭取早日進(jìn)行商用。
