中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
近日，烽火通信聯(lián)合中國移動(dòng)、光通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )全國重點(diǎn)實(shí)驗室、鵬城實(shí)驗室等單位，實(shí)現了基于遷移學(xué)習的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )均衡技術(shù)在200公里標準單模光纖上突破254.7Tb/s的超高速傳輸。該技術(shù)覆蓋19.8THz頻譜帶寬，頻譜效率達到12.86bit/s/Hz，對未來(lái)光網(wǎng)絡(luò )的架構設計、應用場(chǎng)景與產(chǎn)業(yè)生態(tài)具有深刻影響，為下一代光通信系統的發(fā)展樹(shù)立了新的里程碑。
在當今數字經(jīng)濟飛速發(fā)展的時(shí)代，數據流量正呈現爆發(fā)式增長(cháng)態(tài)勢。據IDC預測，到2025年，全球數據圈將達到175-181澤字節，約為2020年的三倍之多。這股數據洪流主要由AI大模型、生成式AI和邊緣計算的爆發(fā)式增長(cháng)所驅動(dòng)。傳統光通信系統在“容量-距離-效率”三角關(guān)系中一直尋求平衡，但面對如此巨大的數據傳輸需求，這一平衡正被打破，光通信網(wǎng)絡(luò )作為數字經(jīng)濟的核心基礎設施，正面臨前所未有的機遇和挑戰。
刷新世界紀錄 光傳輸系統三項核心技術(shù)突破
此研究中的傳輸系統通過(guò)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )（NN）的均衡技術(shù)，成功實(shí)現在200公里的單模光纖上傳輸254.7Tb/s的凈數據傳輸速率。這一成果不僅打破了光纖通信領(lǐng)域的傳輸紀錄，也為未來(lái)數據傳輸的容量和效率提升提供了強有力的技術(shù)支持。
在大容量傳輸方面，通過(guò)引入密集波分復用和多波段協(xié)同傳輸（S+C+L），使傳輸系統覆蓋19.8THz的光譜帶寬，較傳統系統提升4倍以上。為確保各波段信號功率的均勻性，系統集成先進(jìn)譜平坦化技術(shù)與混合放大方案，頻譜效率達12.86bit/s/Hz，展現“長(cháng)距離+高容量”的協(xié)同優(yōu)勢，為未來(lái)網(wǎng)絡(luò )應對數據洪流提供核心技術(shù)支撐。
在傳輸質(zhì)量方面，系統設計在200公里傳輸后仍保持優(yōu)異的信號質(zhì)量，通過(guò)融合先進(jìn)偏振復用技術(shù)與概率整形高階調制方案，實(shí)現信號熵值精準優(yōu)化，并結合組合放大技術(shù)及拉曼放大技術(shù)，有效優(yōu)化信號衰減和非線(xiàn)性效應，確保傳輸的穩定性。在數據中心互聯(lián)場(chǎng)景中，能夠在保證傳輸質(zhì)量的前提下，顯著(zhù)減少網(wǎng)絡(luò )復雜度，為跨區域算力調度和海量數據協(xié)同等核心需求提供高效支撐，助力數字經(jīng)濟基礎設施建設降本增效。
在智能化傳輸方面，利用AI算法加持，以遷移學(xué)習神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )均衡技術(shù)使系統總吞吐量提升11.7%。傳統數字信號處算法在補償復雜非線(xiàn)性時(shí)面臨精度瓶頸，而基于A(yíng)I算法能夠使每個(gè)波段配備獨立的NN模型進(jìn)行信號均衡，補償和修正非線(xiàn)性誤差，系統功耗有效降低，為AI賦能綠色數字創(chuàng )新發(fā)展提供新的解決路徑。
光網(wǎng)絡(luò )+AI 遷移學(xué)習賦能高效模型訓練
本次研究的核心技術(shù)亮點(diǎn)之一，是通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )（NN）對光纖傳輸系統進(jìn)行誤差修正。傳統的光纖傳輸系統依賴(lài)于數學(xué)模型和硬件電路來(lái)補償非線(xiàn)性效應，但效率和精度往往受限，而此AI算法能夠更高效地提升系統效率。
在效率提升方面，傳統方法S、C、L波段需分別訓練獨立的NN模型，面臨數據需求量大、訓練周期長(cháng)的問(wèn)題。該研究采用“先訓練基準模型，再遷移關(guān)鍵參數”的策略，允許神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )在C波段的訓練基礎上，將經(jīng)驗應用于S和L波段，數據需求量減少70%，訓練周期縮短50%，突破性解決了光通信系統中“數據采集難、模型部署慢”的痛點(diǎn)，加速NN均衡器在現網(wǎng)落地。
在泛化能力方面，S和L波段模型在遷移C波段參數后，即使面對不同的波長(cháng)特性、功率分布與非線(xiàn)性環(huán)境，仍能保持穩定性能。L波段在引入NN均衡器后，凈數據率提升12.3%，與C波段性能提升幅度相當；并且在光背靠背配置中測試了NN均衡器，發(fā)現其對收發(fā)機內部非線(xiàn)性（如調制器帶寬限制、放大器噪聲）的補償效果顯著(zhù)。這種跨波段、跨場(chǎng)景的泛化能力，使遷移學(xué)習成為光通信系統中AI應用的關(guān)鍵使能技術(shù)，為未來(lái)光網(wǎng)絡(luò )的智能化演進(jìn)奠定了基礎。
面向未來(lái) 國產(chǎn)先進(jìn)技術(shù)引領(lǐng)P比特時(shí)代
本次傳輸紀錄的創(chuàng )新突破，標志著(zhù)光通信系統在A(yíng)I賦能下邁入新的發(fā)展階段。面向未來(lái)6G、低空經(jīng)濟等網(wǎng)絡(luò )需求，光網(wǎng)絡(luò )需具備更高容量、更低時(shí)延和更強韌性。隨著(zhù)AI技術(shù)與光通信的深度融合，我們有望看到更多“智能光網(wǎng)絡(luò )”的出現，為全球數字化進(jìn)程打造堅實(shí)的基礎設施，提供超高速、高可靠的底層傳輸支撐，尤其適用于跨洲際、跨海洋等大容量長(cháng)距離場(chǎng)景。伴隨多波段擴展、算法優(yōu)化與硬件集成的持續推進(jìn)，光網(wǎng)絡(luò )將真正邁入“智能、超寬、超高速”的P比特時(shí)代，為數字經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展打造堅實(shí)的全光底座。
