中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
近日，美國云計算巨頭微軟宣布，計劃在24個(gè)月內部署15000公里空芯光纖，成為業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。
國內來(lái)看，中國電信宣布啟動(dòng)首次空芯光纖集采，規模為95皮長(cháng)公里；中國移動(dòng)舉辦了空芯光纖及系統技術(shù)成果發(fā)布會(huì )，邀約產(chǎn)業(yè)鏈共同見(jiàn)證一項國際領(lǐng)先、兩項業(yè)界首次的重大成果發(fā)布，并提出了加快推進(jìn)新型光纖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的倡議。
空芯光纖，已經(jīng)走到了光纖舞臺中央。不同于現有光纖技術(shù)的“一脈相承”，空芯光纖基于全新的反諧振導光機理，可突破實(shí)芯光纖的時(shí)延極限、衰減極限和容量極限，有望在A(yíng)I時(shí)代承載算力需求的爆炸式增長(cháng)。三大運營(yíng)商以及長(cháng)飛、領(lǐng)纖科技等企業(yè)，早已提前布局，并取得了一系列成果。
那么，空芯光纖離規模商用還有多遠？國內外是否存在技術(shù)代差？規模商用還要解決哪些難題？C114近日采訪(fǎng)了多位行業(yè)專(zhuān)家，試圖描繪空芯光纖當前最真實(shí)的狀態(tài)，為產(chǎn)業(yè)鏈更多廠(chǎng)家的投資布局提供參考。
微軟為何能占據先機？
微軟本次宣布部署15000公里空芯光纖，無(wú)疑是開(kāi)創(chuàng )性的。中國電信研究院傳輸網(wǎng)絡(luò )研究中心總監霍曉莉評價(jià)，微軟這一戰略舉措預示著(zhù)光通信技術(shù)的一次重大飛躍，具有深遠意義。
這源于微軟在2022年12月收購了英國空芯光纖解決方案提供商Lumenisity。Lumenisity成立于2016年，是英國南安普頓大學(xué)光電子研究中心(ORC)的衍生企業(yè)，而南安普頓大學(xué)在空芯光纖技術(shù)研究領(lǐng)域占據重要地位。
在領(lǐng)纖科技創(chuàng )始人汪瀅瑩看來(lái)，原因主要有兩個(gè)：一是微軟通過(guò)收購Lumenisity掌握了核心的空芯光纖技術(shù)；二是微軟作為云計算巨頭，自身?yè)碛旋嫶蟮臄祿行幕A設施和海量的業(yè)務(wù)場(chǎng)景?！按饲拔④浺延行∫幠５牟渴?，本次宣布說(shuō)明空芯光纖在各個(gè)技術(shù)環(huán)節已經(jīng)成熟，達到了商用能力。微軟可能會(huì )部署幾百段、每段幾十公里空芯光纖，用于A(yíng)I數據中心之間的連接?！?/p>
長(cháng)飛公司技術(shù)總監、光纖光纜先進(jìn)制造與應用技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗室主任羅杰稱(chēng)，微軟在收購Lumenisity時(shí)就希望采用這項新技術(shù)來(lái)提升其全球云平臺的性能。本次商用在一定程度上證實(shí)了這一點(diǎn)，也進(jìn)一步預示了未來(lái)光纖通信技術(shù)的發(fā)展方向，并將進(jìn)一步促進(jìn)空芯光纖技術(shù)的研發(fā)、應用和推廣。
國內空芯光纖產(chǎn)業(yè)進(jìn)展
國內來(lái)看，三大運營(yíng)商的骨干網(wǎng)采用新型光纖的進(jìn)度并不快，常規的G.652D光纖于1983年商用，已使用超過(guò)40年，在運營(yíng)商最新一代400G骨干網(wǎng)中依舊得到廣泛使用，和超低衰減G.654.E光纖“混搭”。
但以ChatGPT為代表的AI大模型橫空出世，使得算力需求飆升，一座座智算中心拔地而起，新技術(shù)不斷應用，空芯光纖迎來(lái)了潛力巨大的使用場(chǎng)景。中國移動(dòng)研究院基礎網(wǎng)絡(luò )技術(shù)研究所副所長(cháng)張德朝表示，中國移動(dòng)將綜合考慮不同場(chǎng)景需求因地制宜地推動(dòng)空芯光纖的發(fā)展和應用，優(yōu)先考慮在智算中心的部署。從微軟發(fā)布的計劃來(lái)看，采取了相同的推進(jìn)方案?！斑@是實(shí)現空芯光纖由‘書(shū)架’走向‘貨架’的第一步?！?/p>
在智算需求驅動(dòng)下，空芯光纖進(jìn)展堪稱(chēng)神速。此前，中國聯(lián)通聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈打破了全球10.2 km空芯光纖傳輸的單波速率記錄，并實(shí)現了32x1.2 Tbit/s傳輸容量；中國移動(dòng)在20km鏈路上實(shí)現了空芯-空芯光纖熔接損耗低至0.05dB、空芯-實(shí)芯連接小于0.3dB和鋪設后光纜損耗每公里0.6dB等多項核心技術(shù)指標；中國電信達成了“單波1.2Tbit/s、單向超100Tbit/s、傳輸距離20km”的成就。
當前，中國移動(dòng)方面，在其最新召開(kāi)的空芯光纖技術(shù)成果發(fā)布會(huì )上，宣布實(shí)現了國際領(lǐng)先的0.1dB/km超低損耗和2.6萬(wàn)倍高階模抑制比，并試驗部署。同時(shí)完成兩個(gè)業(yè)界首次：一是在深圳龍崗-東莞鳳崗，基于空芯光纖完成160波×800G傳輸系統技術(shù)試驗；二是在實(shí)驗室基于空芯光纖完成S+C+L超寬譜同波長(cháng)單纖雙向377.6Tb/s百公里傳輸。
中國電信方面，今年6月份在杭州的義橋IDC數據中心和杭州大數據中心之間部署了10km的空芯光纖光纜，作為基于空芯光纖試驗驗證平臺的第一期?；魰岳蚪榻B，2024年下半年，空芯光纖的制備技術(shù)水平快速提升，特別是損耗大幅下降，因此適時(shí)啟動(dòng)了基于空芯光纖試驗驗證平臺的第二期，也就是此次現網(wǎng)試驗項目的采購。
可以看到，國內空芯光纖研究和產(chǎn)業(yè)化正在不斷取得進(jìn)展。但相比微軟的大手筆，國內步伐略慢，一個(gè)客觀(guān)情況是國內智算產(chǎn)業(yè)起步發(fā)展略遜于國外云計算巨頭，因此對于1.6T光模塊以及空芯光纖等新產(chǎn)品新技術(shù)的應用，在節奏上確實(shí)慢半拍。
“從現網(wǎng)試點(diǎn)運行的情況來(lái)看，規模商用在技術(shù)層面是可行的，關(guān)鍵看國內需求的時(shí)間節點(diǎn)?！蓖魹]瑩表示。
羅杰也認同，國外空芯光纖在產(chǎn)業(yè)化應用層面略微領(lǐng)先于國內，而在這一點(diǎn)上，國內也正在加速追趕，并在三大運營(yíng)商的支持下，在現網(wǎng)試點(diǎn)應用推進(jìn)方面取得了比較亮眼的進(jìn)展。
藤倉中國光通信技術(shù)中心主任趙麟則提到，空芯光纖對熔接機的需求類(lèi)似于熔接保偏光纖，“現在保偏光纖熔接機的成本的確是遠遠高于一般的通信用單模熔接機，一個(gè)主要原因是相較于單模熔接機，其需求量要少很多，配件不能大量生產(chǎn)，相信伴隨著(zhù)未來(lái)空芯光纖的鋪開(kāi)，相應熔接機的需求量大幅增加，其成本也會(huì )得到降低?！碧賯}推出的保偏熔接機產(chǎn)品已經(jīng)過(guò)市場(chǎng)考驗，可以快速響應客戶(hù)對新型光纖熔接應用需求。
國內外沒(méi)有技術(shù)代差
具備商用化條件，并不代表產(chǎn)品已完全成熟。實(shí)際上，空芯光纖還存在一系列技術(shù)難題等待業(yè)界攻克。
張德朝列舉了三個(gè)：一是空芯光纖制造工藝成熟之路任重道遠，為大規模應用提供基本前提；二是空芯光纖低損快速熔接、氣體光譜吸收抑制等多項關(guān)鍵問(wèn)題亟待攻克；三是空芯光纖在損耗以外的關(guān)鍵指標，如偏振模色散、可用譜寬規劃等方面仍待探索。
霍曉莉則表示，目前研制的空芯光纖衰減系數已經(jīng)低于0.1dB/km，突破了單模光纖最低損耗值，而且非線(xiàn)性也被驗證低于普通單模光纖3-4個(gè)數量級，能夠極大地延長(cháng)光信號的傳輸距離，減少光放站和電中繼站的需求，從而降低通信網(wǎng)絡(luò )的建設和維護成本。但空芯光纖仍存在成本很高、標準缺失、機械強度和水汽敏感等挑戰。
廠(chǎng)商角度看，汪瀅瑩認為，國內空芯光纖技術(shù)與國外領(lǐng)先者英國基本相當，部分領(lǐng)域保持領(lǐng)先。其中，領(lǐng)纖科技已經(jīng)取得10項世界第一的研發(fā)成果，包括2024年實(shí)現的國內首個(gè)0.1dB/Km空芯光纖和在2024年ECOC PDP報導的國際首個(gè)<0.14dB/Km的空芯光纖光纜鋪設。
羅杰亦表示，基于多年來(lái)光纖光纜大規模制備的經(jīng)驗、技術(shù)優(yōu)勢和研發(fā)投入，長(cháng)飛在長(cháng)段長(cháng)、超低損耗（<0.1dB/km）空芯光纖的規模制造能力已處于行業(yè)領(lǐng)先，為三大運營(yíng)商的現網(wǎng)試點(diǎn)項目、多家設備商的空芯光纖長(cháng)距離傳輸試驗驗證、以及逐漸開(kāi)啟的商業(yè)應用，提供了優(yōu)質(zhì)的空芯光纖、光纜和連接解決方案?！邦?lèi)似于微軟這樣規模和場(chǎng)景的商業(yè)應用，長(cháng)飛已經(jīng)完全有能力提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品?！?/p>
通過(guò)訪(fǎng)談，C114認同國內空芯光纖的發(fā)展進(jìn)度快于預期，技術(shù)挑戰正在逐一突破，現網(wǎng)試點(diǎn)驗證態(tài)勢良好。微軟的15000公里部署計劃，更是鼓舞了業(yè)界的士氣。從應用場(chǎng)景來(lái)看，受限于初期的高成本，空芯光纖將聚焦智算互聯(lián)，瞄準金融等時(shí)延高度敏感的業(yè)務(wù)應用，并隨著(zhù)制備工藝成熟、成本下降，向骨干網(wǎng)等更多領(lǐng)域拓展。這可能是5到10年的時(shí)間維度。
