未來已來，400G開啟網(wǎng)絡(luò)新紀(jì)元

  近日，工業(yè)和信息化部、中央網(wǎng)信辦、教育部、國家衛(wèi)生健康委、中國人民銀行、國務(wù)院國資委等六部門聯(lián)合印發(fā)《算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展行動計劃》，提出加快400G/800G高速光傳輸網(wǎng)絡(luò)研發(fā)部署。這一行動計劃的印發(fā)無疑為加速400G等高速光網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的發(fā)展注入“強心劑”。

  需求驅(qū)動，400G高光時刻即將到來

  眾所周知，骨干傳送網(wǎng)是綜合承載各項業(yè)務(wù)的信息“大動脈”，是整個信息基礎(chǔ)設(shè)施的“承重墻”。作為開啟骨干網(wǎng)下一個周期的重大變革性代際技術(shù)，400G正蓄勢待發(fā)，為通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展“保駕護航”。

  在行業(yè)中“流傳”著這樣一種說法，“2023年有望成為400G規(guī)模商用的元年”。這并非“空穴來風(fēng)”，中國移動研究院基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所所長李晗表示，伴隨5G-A、6G技術(shù)發(fā)展，以及“東數(shù)西算”工程等戰(zhàn)略的需求，骨干傳送網(wǎng)在超大帶寬、超長距離和超低時延方面面臨更高的需求。“面向‘東數(shù)西算’‘東數(shù)西存’等算力網(wǎng)絡(luò)典型場景需求，中國移動提出構(gòu)建400G新型全光網(wǎng)，構(gòu)筑算力網(wǎng)絡(luò)的全光底座?！?

  中國聯(lián)通研究院總工程師王光全提到，目前400G需求的主要驅(qū)動力也來自于傳輸本身，“由于骨干網(wǎng)的光纖量不足，超大規(guī)模地部署光纖光纜也不是一朝一夕能夠完成的，因此需要對系統(tǒng)進行升級?！?

  隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的飛速發(fā)展及“東數(shù)西算”工程的大規(guī)模建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)正經(jīng)歷著前所未有的變革。在這一變革浪潮中，全光網(wǎng)嶄露頭角，而400G作為全光網(wǎng)演進的下一步，已然成為為算力資源提供運力保障、助力“東數(shù)西算”戰(zhàn)略實施的重要選擇。

  當(dāng)然，400G產(chǎn)業(yè)鏈的完善和成熟，也為400G的大規(guī)模商用提供了可能。市場調(diào)研機構(gòu)Omdia在報告中稱，數(shù)據(jù)中心（DC）率先開啟向400G的過渡，并在2019年已開始應(yīng)用。預(yù)計到2023年，400G的銷售額將主導(dǎo)數(shù)據(jù)中心市場。

  總體來看，400G的市場需求以及產(chǎn)業(yè)鏈的完善，使得2023年有望成為400G規(guī)模商用的元年。當(dāng)然，具體的發(fā)展情況還需看未來的市場變化和行業(yè)走勢。

  技術(shù)突破，QPSK逐步成熟

  當(dāng)前業(yè)內(nèi)400G主要有16QAM、16QAM-PCS、QPSK三種調(diào)制技術(shù)，具有不同的頻譜效率和傳輸距離。其中，16QAM的波特率約為67GBaud，主要用于短距傳輸；16QAM-PCS的波特率約為91GBaud，要用在部分區(qū)域干線、本地網(wǎng)、城域網(wǎng)；QPSK的波特率約為130GBaud，是骨干網(wǎng)絡(luò)部署較理想的選擇，能有效減少電中繼，從而降低成本和能耗。

  進入2023年，400GQPSK技術(shù)逐步發(fā)展成熟，被產(chǎn)業(yè)界普遍認(rèn)為是引領(lǐng)骨干傳輸網(wǎng)的下一個大的技術(shù)代際，預(yù)計將持續(xù)十年。

  作為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主力軍，國內(nèi)運營商攜手設(shè)備商、光通信廠商等產(chǎn)業(yè)鏈上下游的合作伙伴進行相關(guān)的長距傳輸測試與實驗。2023年，中國移動發(fā)布世界最長距離400G光傳輸現(xiàn)網(wǎng)技術(shù)試驗網(wǎng)絡(luò)，召開3次重大技術(shù)進展發(fā)布會推進創(chuàng)造400G長距傳輸3大世界紀(jì)錄，分別為基于G.652.D光纖、EDFA/拉曼混合放大的寧波至貴安5616km傳輸；基于G.654.E光纖和純EDFA放大實現(xiàn)“C6T+L6T”波段400GQPSK7000km傳輸；基于G.652.D光纖完成純EDFA經(jīng)典商用場景80×400GQPSK1673km現(xiàn)網(wǎng)試驗。中國移動聯(lián)合國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界從無到有基本構(gòu)建了涵蓋芯片、器件、模塊、設(shè)備、系統(tǒng)的自主可控產(chǎn)業(yè)鏈，有力推進400GQPSK技術(shù)和產(chǎn)業(yè)成熟。此外，據(jù)中國聯(lián)通相關(guān)人士稱，近日中國聯(lián)通也聯(lián)合華為、中興、烽火3家企業(yè)完成了相關(guān)技術(shù)的實驗室測試。中國電信也在進行相關(guān)研究。

  從運營商發(fā)布的信息來看，各項測試全面論證了基于QPSK的400G新型骨干全光網(wǎng)的可行性，核心技術(shù)參數(shù)及指標(biāo)已基本滿足現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用需求，400GQPSK技術(shù)具備高速數(shù)據(jù)傳輸、低誤碼率等優(yōu)點，使得長距傳輸更加可靠和高效。據(jù)中國移動研究院報道，中國移動研究院副院長段曉東曾表示，中國產(chǎn)業(yè)界主導(dǎo)的QPSK技術(shù)路線相比16QAM-PCS更具技術(shù)優(yōu)勢，經(jīng)國內(nèi)產(chǎn)業(yè)各方協(xié)同攻關(guān)，目前已具備商用能力。

  挑戰(zhàn)猶存，凝心聚力共推400G產(chǎn)業(yè)發(fā)展

  400G的繁榮發(fā)展近在眼前，新技術(shù)的應(yīng)用往往是機遇和挑戰(zhàn)并存，不可否認(rèn)400GQPSK還存在一些特有的問題。中國電信首席專家李俊杰稱，選擇“C6T+L6T”超寬光譜能夠助力400G系統(tǒng)單纖容量提升，但也面臨著挑戰(zhàn)：“C6T+L6T”光系統(tǒng)調(diào)優(yōu)難，需要打造“C6T+L6T”一體化高速相干光傳輸模塊、“C6T+L6T”一體化波長選擇開關(guān)（WSS）模塊、“C6T+L6T”一體化EDFA模塊等。

  在烽火通信看來，400G建設(shè)帶來了新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變革，但在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)開通、運營維護等方面仍有提升空間。

  不僅如此，400G的關(guān)鍵之一在于光纖技術(shù)的升級。新一代的高密度、高效能光纖不僅能夠支持更高的傳輸速率，還能降低信號衰減，提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，為未來的應(yīng)用提供堅實的基礎(chǔ)。王光全表示，超低損耗G.654.E光纖已成為400G及更高速WDM系統(tǒng)應(yīng)用的主要光纖選擇，但光纖網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本、設(shè)備的研發(fā)難度等問題需要產(chǎn)業(yè)鏈共同努力解決。

  同時他也建議，400G系統(tǒng)架構(gòu)、性能調(diào)優(yōu)、運行維護都對現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用提出了新的要求，運營商要充分利用現(xiàn)網(wǎng)光纜和機房資源，提升系統(tǒng)運維的智能化程度，建設(shè)高速、靈活、安全、智能的400G傳輸網(wǎng)。

  面向400G技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，李晗表示，國內(nèi)主流廠家的ITLA、EDFA、WSS等核心器件已經(jīng)全面支持12THz，需要進一步引導(dǎo)“C+L”雙系統(tǒng)向單系統(tǒng)演進；此外，基于部署一代、預(yù)研一代的技術(shù)發(fā)展理念，應(yīng)圍繞單通道800G/1.2T系統(tǒng)開展關(guān)鍵技術(shù)研究，提前布局下一代光通信前沿技術(shù)。

  點亮“高光”時刻，400G商用“列車”正全速駛來。在不久的將來，400G將引領(lǐng)數(shù)字時代的發(fā)展潮流，推動人類社會朝著更加數(shù)字化、智能化的方向邁進。雖比高飛雁，猶未及青云。在400G有條不紊推進的同時，更高速率——800G/1.6T也在研發(fā)和推進中，這不僅夯實了新型基礎(chǔ)設(shè)施底座，也為助力我國數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)。