信通院趙文玉：算力時代，城域光通信技術(shù)將聚焦多維熱點持續(xù)加速發(fā)展

  在今天舉行的“算力時代，城域光網(wǎng)演進方向探索研討會”上，中國信通院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所副所長趙文玉發(fā)表了題為“算力時代城域光通信技術(shù)發(fā)展探討”的主題演講。

  趙文玉表示，算力時代，基于超大帶寬低時延、靈活連接、低成本、低能耗等應(yīng)用驅(qū)動下，城域光通信技術(shù)將聚焦多維熱點持續(xù)加速發(fā)展。

  高質(zhì)量光網(wǎng)絡(luò)是連接用戶、數(shù)據(jù)、算力和應(yīng)用的橋梁

  當(dāng)前，數(shù)字經(jīng)濟進入以算力為核心生產(chǎn)力的高質(zhì)量發(fā)展新階段。

  一方面，數(shù)據(jù)、算力和算法成為數(shù)字經(jīng)濟三大生產(chǎn)要素，算力對經(jīng)濟增長的拉動具有長期性和倍增效應(yīng)。另一方面，消費互聯(lián)網(wǎng)和產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進入競相發(fā)展階段，海量數(shù)據(jù)催生泛在計算，云邊端需協(xié)同調(diào)度算力。

  趙文玉認(rèn)為，高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)連接“數(shù)”與“算”，提供東數(shù)西算工程保障。“東數(shù)西算”工程是我國優(yōu)化部署資源、全面助力數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展和經(jīng)濟社會數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要工作。高質(zhì)量的光網(wǎng)絡(luò)，是連接用戶、數(shù)據(jù)、算力和應(yīng)用的橋梁，為“東數(shù)西算”國家工程高質(zhì)量發(fā)展提供基礎(chǔ)保障。

  近幾年，國家規(guī)劃和政策加快推進光纖通信技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展，聚焦的重點包括：提升網(wǎng)絡(luò)能力，加強網(wǎng)絡(luò)承載;加強技術(shù)研發(fā)，提升產(chǎn)業(yè)水平;聚焦業(yè)務(wù)應(yīng)用，推進融合創(chuàng)新;優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提升用戶體驗。

  算力時代，數(shù)據(jù)中心及應(yīng)用成為推動光通信發(fā)展的重要動力。趙文玉指出，數(shù)據(jù)中心已成為數(shù)通領(lǐng)域光模塊主要應(yīng)用場景，同時也是400G及以上速率高速傳輸系統(tǒng)和模塊發(fā)展演進的主要驅(qū)動力。數(shù)據(jù)中心互聯(lián)(DCI)市場規(guī)模平穩(wěn)增長，預(yù)計未來5年復(fù)合增長率全球為7.5%，并已占據(jù)光網(wǎng)絡(luò)全球WDM市場大約34%份額。DCI已成為光傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要推動力之一。

  城域光通信技術(shù)多維革新發(fā)展

  目前，光網(wǎng)絡(luò)全球產(chǎn)業(yè)規(guī)模平穩(wěn)發(fā)展，全球光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)規(guī)模260億美元/年。談及城域光通信若干熱點技術(shù)，趙文玉指出，城域光通信技術(shù)多維革新發(fā)展。城域光通信技術(shù)需要多維革新來適應(yīng)光層應(yīng)用和承載新需求，包括超大容量傳輸、高品質(zhì)傳送、靈活開放架構(gòu)、智能化管控、高速模塊集成，進一步支撐算力時代超大帶寬、低時延、高可靠、靈活智能、低能耗低成本等城域傳送需求。

  一是超大容量傳輸。400G應(yīng)用逐步提速，800G研究有序推動。面向數(shù)據(jù)中心等高寬帶基礎(chǔ)設(shè)施的強力驅(qū)動，超大容量傳輸技術(shù)在短距互聯(lián)(如數(shù)據(jù)中心內(nèi)部)和長距傳輸方面并行發(fā)展。

  二是高品質(zhì)傳送。算力應(yīng)用助力全光網(wǎng)絡(luò)加速發(fā)展。面向算力時代業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新特點和新需求，圍繞算力全光高速互聯(lián)、算力與光協(xié)同聯(lián)動，全光網(wǎng)架構(gòu)成為業(yè)界共識。面向多區(qū)域數(shù)據(jù)中心節(jié)點/通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，城域網(wǎng)絡(luò)除核心層外，按需下沉部署部WDM/OTN/ ROADM/全光網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)光層一跳直達，無需多次落地轉(zhuǎn)接，降低云邊互聯(lián)時延，提升確定性承載能力。

  為此，中國電信推出“全光網(wǎng)2.0”，提出到2030年形成一張架構(gòu)穩(wěn)定、全網(wǎng)覆蓋、低碳節(jié)能、行業(yè)領(lǐng)先的全光網(wǎng)絡(luò);中國移動推出“光電聯(lián)動全光網(wǎng)”，圍繞算力全光高速互聯(lián)、算力與光協(xié)同聯(lián)動，提出新一代基于OXC的光電聯(lián)動型全光網(wǎng)架構(gòu);中國聯(lián)通提出“算力時代全光底座”，提出建成覆蓋全域的全光大網(wǎng)，與已有的深度覆蓋的金融/政企精品網(wǎng)，以雙平面架構(gòu)形成算力時代全光底座。

  同時，高品質(zhì)傳送方面，OTN小顆粒承載技術(shù)逐步推進，例如精品專線、專網(wǎng)驅(qū)動OTN網(wǎng)絡(luò)下沉，支持OSU的OTN，OSU技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚待業(yè)界共同努力。

  此外，高品質(zhì)傳送方面，點到多點相干光學(xué)方案(P2MP)引起關(guān)注。例如，相干Point to Multipoint，中心節(jié)點通過無源光分路器連接到多個邊緣節(jié)點，邊緣節(jié)點的低速率模塊通過控制接收子載波的數(shù)量，實現(xiàn)P2MP連接。與接入節(jié)點利用傳統(tǒng)的點對點WDM光學(xué)器件直接連接情況相比，光接口的總數(shù)從2N+2減少到N + 1(1個高速端口+N個低速端口)。應(yīng)用場景包括移動前傳、城域匯聚、光接入等場景。

  三是靈活開放架構(gòu)。多重需求驅(qū)動光網(wǎng)開放解耦，DCI成典型應(yīng)用場景。除了部分DCI等應(yīng)用場景之外，干線和城域的開放解耦應(yīng)用需要綜合探索，按需選擇，涉及到網(wǎng)絡(luò)運維模式、綜合成本、核心器件研制、產(chǎn)業(yè)發(fā)展競爭和利益博弈等多種交叉因素。

  四是智能化管控。南向接口標(biāo)準(zhǔn)化趨于完成，業(yè)務(wù)感知及智能化成為焦點。目前，南向接口標(biāo)準(zhǔn)化工作基本完成，多維感知面向業(yè)務(wù)需求實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源精細管控，AI和數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建數(shù)智化城域光網(wǎng)。

  五是高速模塊集成。高速率、集成化、低成本是未來發(fā)展趨勢。

  目前，400G直調(diào)直檢光模塊標(biāo)準(zhǔn)體系趨于完備，目前研究熱點為4X100G光模塊的2km(4對SMF光纖)、30km/40km距離規(guī)格和以太網(wǎng)/OTN雙速率;以及2X200G光模塊的500m距離規(guī)格。

  與此同時，400G相干光模塊向多目標(biāo)發(fā)展演進。城域網(wǎng)(含數(shù)據(jù)中心互聯(lián))和骨干網(wǎng)是400G相干模塊的主要應(yīng)用場景。運營商、互聯(lián)網(wǎng)公司及設(shè)備商等已開展系列系統(tǒng)級實驗驗證/現(xiàn)網(wǎng)試點/應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)制定多組織關(guān)注并啟動，超長距關(guān)鍵技術(shù)、產(chǎn)業(yè)鏈仍存挑戰(zhàn)。

  800G光模塊方面，正在積極開展標(biāo)準(zhǔn)化及產(chǎn)品研制。800G光模塊相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)及標(biāo)準(zhǔn)化推進成為業(yè)界研究熱點，國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)化組織競相推動開展。

  1.6T光模塊開啟需求、應(yīng)用場景和標(biāo)準(zhǔn)研究。目前，業(yè)界已對1.6T發(fā)展需求、應(yīng)用場景和技術(shù)方案進行討論，并開展收發(fā)芯片等相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)研究，推動高速光模塊技術(shù)持續(xù)演進。

  另外，高速模塊集成方面，光電合封(CPO)成為高集成重要發(fā)展方向。數(shù)據(jù)中心內(nèi)部流量快速增長，交換機容量、端口密度、功耗等均面臨挑戰(zhàn)，CPO成為重要發(fā)展方向。CPO數(shù)據(jù)中心市場于2022年正式起步，到2028年銷售額將超過27億美元。出貨量主為800G和1.6T端口，2027年CPO端口將占其近30%。CPO相較于可插拔，帶寬密度提升一個數(shù)量級，能量效率優(yōu)化40%以上。此外，CPO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范工作正有序推動。