8月3日消息（安迪）在今天舉行的“2022中國光網絡研討會”上，工信部通信科技委常務副主任、中國電信集團公司科技委主任、中國光網絡研討會大會主席韋樂平，為業(yè)界解析了全光傳送網的六大擴容路徑：擴展頻譜、提升速率、多芯光纖、提高譜效、延長距離、多纖光纜。
擴容路徑1：擴展頻譜
傳統(tǒng)C波段4THz：100G×80波，單纖總容量8Tb/s；
C+波段4.8THz：100G×96波，單纖容量提升20%；
擴展C+波段6THz：100G×120波，單纖容量提升50%，達12Tb/s；
擴展C++L+波段12THz：240波，單纖容量提升約200%，達16Tb/s。目前已能支持11THz的譜寬。需開發(fā)C++L+一體化光器件（新摻雜光放、激光器、WSS、CL光纖等）、解決多通道光功率的動態(tài)均衡、非線性補償等技術難點。
C+L+S波段165nm：擴展約5倍，面臨更大的挑戰(zhàn)。
韋樂平認為，進中期，頻譜擴展50%乃至達200%可望而可及；中長期，頻譜擴展5倍有技術可能，可望而難及。
擴容路徑2：提升速率
100G是目前長途主用速率，200G也已在長途規(guī)模應用。
400G中短距：400ZR/400G ZR+已能在城域DCI、城域接入、城域核心、區(qū)域骨干網等中短距場景應用。
400G長途：130G波特QPSK單波400G將是下一代長途主用速率，距離能從600公里提升至1500公里，可覆蓋99%長途網復用段距離，技術障礙oDSP即將突破（2023年）。
800G：短距可商用，中距有希望，未來1.2T-1.6T-3.2T越來越難。
韋樂平認為，近中期，長距單波速率提升2倍，短距提升4倍有望；中長期，長距單波提升4-8倍可望而難及；技術挑戰(zhàn)，主要靠oDSP和超級FEC的突破性進展。
數字經濟轉型，帶來大量新業(yè)務、新應用、新技術、新模式，對底層網絡的架構、容量、速率、性能、可用性提出了新的要求，400G時代已經開啟。韋樂平表示，數據中心（DC）率先開啟向400G的過渡，2019年400G已開啟應用，2023年將成為主導。
據韋樂平介紹，公用電信網在網絡邊緣也開啟向400G的過渡——流量驅動方面，400G是未來5年光模塊的主要增長點，復合增長率44%；標準驅動方面，OIF的4000ZR、Open ZR+和OpenRoadm MSA的400ZR+；技術驅動方面，硅、硅光和DSP進展催生了通用光模塊—數字相干可插拔光模塊，突破尺寸、成本、功能障礙，適用多系統(tǒng)、多拓撲、多場景；速率驅動方面，CTC區(qū)域/長途網多個段落容量超30T，最高超110T，用單波400G WDM替代單波100G WDM可節(jié)約大量昂貴的轉發(fā)器和光纖。
對于超400G關鍵技術oDSP的進展，韋樂平透露，目前一代的商用oDSP采用7nm、96GB波特率、64QAM調制碼型已能夠支持800G速率短距離傳輸；新一代的oDSP采用5nm、130GB波特率、QPSK調制碼型能支持400G速率1500公里的長距離傳輸；oDSP算法的三個關鍵是概率整形（PS）、高性能前向糾錯（CFEC，OFEC）、數字副載波調制（DSCM），PS可望提升光信噪比大約２dB，高性能FEC通過級聯編碼和軟判決結合多次迭達譯碼，可獲取高達約12dB的凈編碼增益。DSCM不僅可以增強高波特率信號對色散和濾波的容忍度，還能增強對非線性的容忍度。
談及800G的發(fā)展狀況和路徑，韋樂平認為分為兩個階段：第一階段，2021年底，Ciena和Infinera宣布短距離800G光模塊已經商用，采用7nm和90GB+波特率oDSP技術，由于技術制約導致的尺寸限制，目前產品依然是集成在光線路系統(tǒng)的線路板上的嵌入式光模塊；第二階段，相干數字可插拔光模塊，為支撐這一目標的實現，需要至少5nm和130GB+波特率oDSP的支撐，預計不遠的將來短距離系統(tǒng)有望。
韋樂平介紹了最新進展（1.2T），Acacia采用5nm和140GB波特率oDSP已經能夠在150GHz通道間隔下傳送1.2T速率的信號。
擴容路徑3：提高譜效
100G速率及以下：譜效率提升與速率提升基本成正比例，100G的譜效率約為2。
100G速率以上：譜效率越高，需更高OSNR，更大發(fā)送功率，光纖非線性呈現，傳輸距離縮短，譜效率提升速度趨緩；提高譜效率理論上靠更高QAM星座數，但距離縮短，實現代價更高，干擾容限更?。粚嵺`上主要靠更高波特率支持，預計130GB+波特率oDSP問世后，可以支持400G QPSK碼型的長途傳輸。
韋樂平表示，長遠看，期望256QAM結合200G+波特率技術有突破。譜效率提升受限光纖非線性，已趨飽和，拓展空間十分有限。
擴容路徑4：延長距離
傳輸距離受限因素包括香農定律，C=BW·log2（1+S/N）
增加信號功率S：空間不大，受限于光纖非線性和激光器壽命，超低損大有效面積光纖有一定空間，G.654E已標準化和實用化。
降低噪聲功率N：空間不大，受限于光纖損耗和光放噪聲系數3dB，超低損大有效面積光纖有一定空間，G.654E已標準化和實用化。
采用G.654E光纖：有望比G.652D光纖延長距離80%。
減少系統(tǒng)裕度，依靠光器件性能的改進和基于AI的認知光技術有望減少系統(tǒng)設計裕度3dB左右，難度大，尚在研究階段。
在韋樂平看來，中期來看，400G達到1500公里距離，可望并可及；長期來看，800G達到1500公里距離，可望而難及。
擴容路徑5：多芯光纖
多芯光纖（MCF）方面，據報道，多芯光纖可在同一包層內容納3-37芯，可擴容3-37倍。
韋樂平認為主要挑戰(zhàn)包括：一是為兼容125μm包層，規(guī)避密集芯間的干擾，只能容納3-4芯；二是器件和子系統(tǒng)需全面突破，含光放大器、收發(fā)器、光濾波器、光交換器件、信號監(jiān)視器等；三是光纖光纜的設計、生產、連接、施工、維護將全部重建；四是僅僅節(jié)省幾根光纖，卻需要幾乎是光通信全產業(yè)鏈的重新設計和產業(yè)化，代價巨大，得不償失。因此，多芯光纖的擴容空間有限，但是代價巨大，主要適用物理空間高度受限的短距海纜系統(tǒng)。”
擴容路徑6：多纖光纜
基于一纜多纖的空分復用是最現實的長期擴容途徑。簡單易行、可線性按需擴容且擴容幅度大（幾十倍），能滿足長期容量需求的基礎解決方案，結合G.654E光纖可作為長途高容量路由長期擴容的基本架構。對400G系統(tǒng)，光纜的成本不到總造價5%，影響不大。為了降低總成本，需要開發(fā)高密度光纜、高密度端口、高密度集成光放大器陣列等，代價可控。
在韋樂平看來，近中期，骨干光纜結合現有擴容技術能基本滿足容量需求；長遠期來看，高容量路由敷設高芯數光纜（1000芯+），結合現有擴容技術可以滿足20年以上容量需求。“
韋樂平認為，多纖光纜是最現實長遠出路。光纜費用占系統(tǒng)總造價比例隨芯數增加而下降，500芯和1000芯常規(guī)G.652D光纜占總造價比例分別為1.8%和1%左右。采用G.654E光纜后，500芯和1000芯光纜占比僅分別提升至4.8%和3.5%。多纖空分復用再結合現有擴容技術最簡便、擴容大、成本低，是現實的長期擴容途徑，有望滿足20年以上需求。
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