2599
引言：上個星期，小棗君去深圳參加了CIOE中國光博會，獲得了一些光通信領域的最新技術動態(tài)進展。今天，我來和大家做一個分享。
這次光博會，整個行業(yè)的參與熱情很高。據(jù)主辦方統(tǒng)計，為期三天的展會，現(xiàn)場參展商超過3000家，累計參觀人數(shù)超過10w人。
總的來看，目前國內(nèi)光通信行業(yè)的關注重點，集中在以下幾個方向：
1、400G的全面落地
2、G.654.E光纖的加速部署
3、LPO的崛起
4、FTTR和50G PON
5、高性能算力集群網(wǎng)絡
接下來，小棗君就逐一向大家進行解讀。
█?400G的全面落地
經(jīng)過產(chǎn)業(yè)鏈上下游的多年準備，今年，國內(nèi)光通信骨干網(wǎng)終于要迎來400G的全面落地。
根據(jù)與會專家提供的信息，在“東數(shù)西算”戰(zhàn)略的帶動下，在“算力網(wǎng)絡”的建設愿景下，運營商側正在積極布局全光運力建設，開展400G建設和試運行：
中國電信方面，建成了大灣區(qū)首張400G全光運力網(wǎng)，ChinaNet骨干網(wǎng)完成了400GE IP+光長途傳輸現(xiàn)網(wǎng)試點。
中國移動方面，建成橫跨浙江、江西、湖南、貴州四省的400G全光試驗網(wǎng)，2023年底準備啟動相關的部署和實施。（據(jù)透露，省內(nèi)400G的集采會在10月份開啟。）
中國聯(lián)通方面，在山東、浙江、上海等多地建成400G試驗網(wǎng)。
400G高速互聯(lián)，是全光運力的再次升級，是全光轉發(fā)低時延、高速光模塊等多種技術的合力。它的目標，就是為了提供確定性的承載，以及品質(zhì)入算的能力。
目前的現(xiàn)實情況，隨著數(shù)據(jù)中心的大量建設，骨干網(wǎng)帶寬需求持續(xù)增加。省際出口帶寬，整體來看會達到超百T的量級。
在時延方面，我們國家東數(shù)西算戰(zhàn)略提出的基本要求，是：城市內(nèi)部要做到1毫秒，城市到樞紐節(jié)點5毫秒，樞紐節(jié)點和樞紐節(jié)點保持20毫秒。
所以這些，都意味著骨干網(wǎng)升級400G迫在眉睫。
經(jīng)過多年的摸索，基于130GBaud波特率、QPSK調(diào)制方式的單波400Gb/s系統(tǒng)，已然成為國內(nèi)長距離干線建設的首選。
CCSA現(xiàn)在已經(jīng)完成了城域400G和長距400G的標準發(fā)布，城域800G和400G超長距的標準也在編制的過程當中。
在波段擴展方面，C6T+L6T波段（共12個T）也已成為共識。
值得一提的是，除了400G之外，800G、1.6T的技術研究和標準建設也在穩(wěn)步推進中。部分廠商都已推出了樣品，并進行試點。
800G和以上的光模塊，在多個標準組織中都在持續(xù)的開展。像IPEC、800GPortal和CCSA，已經(jīng)有了部分標準的發(fā)布。大部分的標準可能會在2024-2025年陸續(xù)發(fā)布。
速度升級看上去很簡單，但牽扯到頻譜的擴展，光器件的升級，模塊的功耗和體積控制，集成度上的要求，以及產(chǎn)業(yè)鏈的復用，真的沒有想象中那么簡單。
后面的道路，漫長且充滿挑戰(zhàn)。
█?G.654.E光纖的加速部署
相信大家最近也看到了中國移動關于G.654E光纖光纜產(chǎn)品的集中采購招標公告。
這次采購累計8463皮長公里，折合122.79萬芯公里。相比2022年的首次654E光纖集采（2134皮長公里，折合33.24萬芯公里），這次的集采規(guī)模增長近4倍！
G.654E光纖的上量，也是為骨干網(wǎng)400G全面升級進行的鋪墊。
G.654.E光纖具備超低損耗、低非線性性的特點，在超長距光傳輸方面展現(xiàn)了非常好的性能，獲得了三大運營商的一致認可，將用于構筑算力網(wǎng)絡全網(wǎng)骨干網(wǎng)。
在產(chǎn)業(yè)方面，G.654.E光纖已經(jīng)具備了規(guī)模生產(chǎn)的能力，進入了工程應用的階段。
目前，G.654.E光纖國內(nèi)總共只有3萬皮長公里左右，在整個干線網(wǎng)的占比只有不到3%。未來幾年，G.654.E光纖的建設規(guī)模潛力巨大。
在性能上，G.654.E光纖的損耗未來還有望優(yōu)化到0.15dB/km，整個C+L波段的傳輸平坦度也有可能進一步提升。這對于C+L波段的應用也會帶來幫助。
根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，截止今年6月份，國內(nèi)光纜網(wǎng)總長度已經(jīng)達到了6196萬公里，長途的光纜線路超過了111萬公里。
隨著算力網(wǎng)絡建設的進一步加速，圍繞算力樞紐節(jié)點之間，還需要建設130條干線光纜。
這些新建設的新型光纜網(wǎng)，將進一步提升數(shù)據(jù)的傳輸帶寬和性能，對有利于網(wǎng)絡架構的升級。
在光纖光纜方面，還有兩個重要的技術方向值得關注。
首先，第一個，是空分復用的多芯少模光纖。
空分復用的多芯少模光纖已經(jīng)成為突破Pbps容量的可行路徑。
今年，中國信科集團光通信技術和網(wǎng)絡全國重點實驗室實現(xiàn)了總傳輸容量4.1Pb/s、凈傳輸容量3.61P/s的單模19芯光纖傳輸系統(tǒng)實驗。
粵港澳大灣區(qū)建設的超級光網(wǎng)絡，總長度超過160公里，連接廣州和深圳，采用烽火自主的空分復用光纖光纜技術，打造了目前世界上距離最長、容量最大的空分復用光通信系統(tǒng)。
圍繞著空分復用這一塊的標準化也是在逐步推進中。
在中國通信標準化協(xié)會的TC6，已經(jīng)立項3項空分復用有關的研究課題。去年9月，ITU-T SG15會議發(fā)布“空分復用傳輸有關技術報告”。
總的來說，國內(nèi)國際的標準組織對這塊都是非常關注的。
另一個重要方向，是空心光纖。
空心光纖，顧名思義，光纖中心是一個空氣或真空芯，而不是玻璃或其他材料。它被認為是一種顛覆性技術，具有大帶寬、低時延、低損耗的特點，被廣泛看好。
因為整個介質(zhì)發(fā)生了變化，在空氣中傳輸，所以每公里時延降低1.54微秒。
在超低損耗方面，理論最小損耗可以小于0.1dB/km。目前，像南普頓大學公開的是0.174dB/km。
空芯光纖還有一個非常重要的特點，就是具有超低的非線性。
目前，空芯光纖的行業(yè)關注度很高。它在光纜結構標準化以及跟傳輸系統(tǒng)之間的協(xié)同創(chuàng)新還處于早期階段，有很多機構都在參與預研。
空心光纖一個值得關注的瓶頸在拉絲長度。
目前，實心光纖可以拉1萬公里。但空心光纖極限也只有10公里，相差3個數(shù)量級。這直接帶來了巨大的成本差異，影響規(guī)?；a(chǎn)。
█?LPO的崛起
去年和今年年初，我們還在熱議CPO/NPO。如今，LPO又來了。
前面我們提到，在數(shù)據(jù)帶寬需求的推動下，光模塊從400G向800G，進一步向1.6T演進。
速率越來越高，傳統(tǒng)可插拔光模塊的集成度、功耗等問題將變得非常難以解決。
之前，行業(yè)提出了CPO和NPO。現(xiàn)在，又提出LPO（Linear Pluggable Optics，線性可插拔光模塊）。
LPO通過線性直驅（Linear-drive）技術替換傳統(tǒng)的DSP，將對應的整體補償功能轉移到模塊的模擬電芯片和對應的ACK Serdes的功能單元中，在低損耗、低功耗、低延時、低成本和熱插拔等方面，具有比較大的優(yōu)勢。
LPO保持了模塊可插拔形態(tài)。根據(jù)業(yè)界數(shù)據(jù)，LPO功耗相較傳統(tǒng)可插拔光模塊下降50%，與CPO接近。
采用線性直驅方案后，硅光、VCSEL、薄膜鈮酸鋰功耗均可以下降50%左右。
低功耗不僅節(jié)省電能，而且能夠減少模塊內(nèi)組件的發(fā)熱。
去掉DSP芯片后，系統(tǒng)減少了對信號復原的時間，延遲大幅降低。
DSP價格較高，400G光模塊中，DSP的BOM成本約占20-40%。LPO的Driver和TIA里集成了EQ功能，成本會較DSP上浮少許，但LPO方案還是可以將光模塊成本下降許多。
相比于CPO，LPO沒有顯著改變光模塊的封裝形式，采用可插拔模塊，便于維護，并且可以充分利用現(xiàn)有的成熟技術。
根據(jù)預測，LPO將在2024年的年底實現(xiàn)量產(chǎn)。
關于LPO是不是最優(yōu)解，會議上的專家也有提出不同看法，認為需要通過設計和實驗進行深入論證。
LPO不是只有優(yōu)點，也有缺點。
因為去掉了DSP，所以，需要更強的SerDes去補償。而更強的SerDes，就意味這成本會變高。
此前應用較為廣泛的光模塊是基于50G的SerDes，目前400G、800G的光模塊都是基于100G的SerDes，以后就是200G的SerDes。
SerDes是指電這塊的速率，光這塊的速率也有相應的演進，這個演進對光模塊的影響是速率在不斷提升。
LPO還會帶來互聯(lián)互通的問題。不僅是交換機之間的互聯(lián)互通，還有傳統(tǒng)光模塊的互聯(lián)互通。這使得LPO的應用場景受限。
關于LPO的技術細節(jié)還是比較復雜的。后續(xù)，小棗君會專門撰文對其進行介紹。
順便說一下封裝。
傳統(tǒng)的光模塊的封裝形式多種多樣，到了400G、800G、1.6T，這種情況要有所改變。封裝格式在不斷收斂，比如縮減到QSFP-DD和OSFP，相關的模塊可能會縮減到OSFP和CFP8。
封裝格式的收斂，對于產(chǎn)業(yè)發(fā)展來說，是一件好事。
█?FTTR和50G PON
在本次會議上，另一個關注重點，就是接入網(wǎng)層面的FTTR和50G PON。
FTTR這兩年運營商一直都在積極推動。目前，各運營商已有幾百萬的用戶，據(jù)說，年底要突破1000萬。
運營商也隱晦表達了，F(xiàn)TTR對家庭用戶來說，存在一定的需求不足。所以，F(xiàn)TTR的推廣重點，現(xiàn)在開始一定程度地從FTTR-H（面向家庭）轉向FTTR-B（面向企業(yè)），包括大B和小B（小微企業(yè)）。
PON技術方面，目前就是從10G PON轉向50G PON。
國內(nèi)2021年左右開始推動10G PON建設，僅不到3年，整個千兆光網(wǎng)的覆蓋已經(jīng)超過5億家庭，有超過1億的千兆用戶。
現(xiàn)在，運營商正在積極進行技術驗證和儲備的，是50G PON。根據(jù)預測，2024-2025年，將是50G PON推出的時間。2027-2030年，50G PON將達到一定規(guī)模。
目前，50G PON的標準制定工作已經(jīng)基本成熟。相關產(chǎn)品已經(jīng)有了不少樣機，運營商也組織進行了試用。
從技術層面來說，50G上行的難度和挑戰(zhàn)最大。ONU想和以往一樣不變，不太現(xiàn)實。要么集成SOA，要么采用大功率激光器，還有待進一步驗證。
除了家庭場景之外，運營商開始將PON技術引入到行業(yè)場景，例如工業(yè)PON。
行業(yè)場景對時延有更高要求，所以50G PON需要重點關注時延能力的提升。在工廠多種協(xié)議的兼容性上，在遠程供電能力上，在抗干擾能力上等各方面，工業(yè)PON都是有一定要求的，它的挑戰(zhàn)比家用寬帶場景要復雜得多。
另外，還需要提一下，OTN的下沉，仍然在推進之中。
OTN點對多點的品質(zhì)專線，可以支撐OTN進一步向用戶延伸，把OTN技術和現(xiàn)有的ODN和傳輸網(wǎng)、接入網(wǎng)進一步融合。接入側通過固定的分配，傳輸側通過OICO和ODO的硬管道，達到端到端硬隔離的傳輸。
█ 高性能算力集群網(wǎng)絡
AIGC是今年最火的話題。光通信行業(yè)也受到AIGC大模型高速發(fā)展的帶動，獲得了不錯的業(yè)績表現(xiàn)。
我今年寫過了多篇關于高性能網(wǎng)絡的文章，介紹AIGC大模型背后的網(wǎng)絡支撐技術。
AIGC大模型需要大量GPU來支撐計算，集群規(guī)模越來越大，對集群網(wǎng)絡的性能要求極高。
網(wǎng)絡的帶寬、時延、穩(wěn)定性和可靠性，直接影響了GPU集群的計算時間，也決定了整個計算的成本。
目前，主流的技術路線就是InfiniBand（IB）和RoCE方案。
IB為英偉達私有協(xié)議，成本太高，基本上是后者的3-5倍。所以，越來越多的廠商，選擇傳統(tǒng)以太網(wǎng)結合RDMA技術改造出來的新型以太網(wǎng)RoCE。
RoCE是開源的，各種廠商都有相關的解決方案，選擇余地比較多，性價比高。
目前，國內(nèi)主要使用的GPU是英偉達A800（A100買不到）。A800的互聯(lián)帶寬是400Gbps，A100是600Gbps。
H100的互聯(lián)帶寬更是高達900Gbps（H800是450Gbps）。
所以國外在抓緊搞基于800G光模塊的智算集群。我們還是以400G為主，對800G的需求不算太強烈。但持續(xù)的追趕，還是必須的。未來幾年，我們就是想辦法從400G干到800G。
從宏觀來看，RoCE給國內(nèi)廠商提供了一個很好的趕超機會，也為國內(nèi)企業(yè)發(fā)展AIGC大模型提供了選擇余地。
好了，以上就是目前國內(nèi)光通信行業(yè)的重點關注領域進展。限于篇幅，很多技術細節(jié)上的內(nèi)容就不深入展開了。
后續(xù)，我會針對LPO、空心光纖、50G PON等重點技術，進行專門撰文介紹，敬請關注！
注：本文部分內(nèi)容，引用自光博會專題論壇的嘉賓演講。包括但不限于：
1、《算力時代全光運力關鍵技術發(fā)展趨勢和展望》，張海懿；2、《打造全光底座，實現(xiàn)“聯(lián)算+聯(lián)企+聯(lián)家”》，唐雄燕；3、《面向算力網(wǎng)絡的400G全光網(wǎng)技術創(chuàng)新與應用展望》，李晗；4、《AI時代的光通信機遇和挑戰(zhàn)》，李俊杰；5、《千兆光網(wǎng)聯(lián)家聯(lián)企雙軌并進》，敖立；6、《面向算力網(wǎng)絡構建新一代光接入網(wǎng)》，張德朝；7、《千兆光網(wǎng)技術發(fā)展和應用創(chuàng)新》，蔣銘；
部分演講PPT照片和展會現(xiàn)場照片，還在整理中（這幾天生病，耽擱了），明天會發(fā)。敬請關注。
下載ECAD模型
