中國移動張德朝：面向算力網(wǎng)絡，構建基于OXC的光電聯(lián)動新型全光網(wǎng)

金句（摘要）：

算力網(wǎng)絡發(fā)展驅動光網(wǎng)絡技術變革，面向算力網(wǎng)絡對架構、帶寬、時延的新需求，中國移動提出基于OXC的光電聯(lián)動新型全光網(wǎng)架構，該架構具有全光互聯(lián)、高速傳輸、低時延和算光協(xié)同四大特征，其中，超大容量和靈活傳送是新型全光網(wǎng)匹配算力網(wǎng)絡發(fā)展的兩大關鍵舉措。

12月30日消息（九九）在昨日舉行的“算力時代，城域光網(wǎng)演進方向探索研討會”上，中國移動研究院基礎網(wǎng)絡技術研究所副所長張德朝表示，算力網(wǎng)絡發(fā)展驅動光網(wǎng)絡技術變革，面向算力網(wǎng)絡對架構、帶寬、時延的新需求，需構建大帶寬、低時延和靈活傳送的全光底座。

張德朝進一步表示，東數(shù)西算作為典型場景，對超大帶寬、超長距離、低時延方面提出更高的要求，例如傳輸距離要達到2000km以上，要滿足骨干<20ms、省內/區(qū)域<5ms、城域<1ms的三級時延圈。

面向算力網(wǎng)絡發(fā)展，中國移動提出基于OXC的光電聯(lián)動新型全光網(wǎng)架構，該架構具有全光互聯(lián)、高速傳輸、低時延和算光協(xié)同四大特征，其中，超大容量和靈活傳送是新型全光網(wǎng)匹配算力網(wǎng)絡發(fā)展的兩大關鍵舉措。

超大容量：單載波400G/800G是新型全光網(wǎng)使能技術

“超大容量最關鍵的一環(huán)就是400G。”張德朝介紹，中國移動從2018年開始持續(xù)對400G進行系統(tǒng)性的技術研究、實驗室測試和現(xiàn)網(wǎng)試點驗證。400G 16QAM支持C6T 80波系統(tǒng)配置，可滿足600km傳輸需求，在4級OXC（8個WSS）組網(wǎng)下，OSNR代價<0.2dB。

400G 16QAM-PCS需要C+L兩個波段來滿足80波的需求，通過優(yōu)化入纖功率，C和L無顯著性能差異；在相同入纖功率及跨段數(shù)下，C6T+L6T較單獨C6T有大約2dB OSNR下降；在3級OXC（6個WSS）組網(wǎng)下，OSNR進一步降低約0.2~0.5dB，在G.652.D下可覆蓋約1000km。

中國移動2022年重點開展了400G QPSK和400G 16QAM-PCS的對比研究，目前已經(jīng)完成了3000km以上G.652.D+EDFA/Raman的傳輸實驗，現(xiàn)在正在開展現(xiàn)網(wǎng)試點。QPSK較16QAM-PCS在OSNR余量和傳輸代價方面均具備>1dB優(yōu)勢，整體優(yōu)勢>2dB，但需要更寬的C6T+L6T共12THz實現(xiàn)80波的傳輸。

張德朝指出，C6T和L6T在整體性能上面臨更大的挑戰(zhàn)，一是L波段的放大，二是SRS對C波段的功率會有一定影響。對于這兩個問題，中國移動進行了系統(tǒng)性研究和實驗，測試結果表明，C6T+L6T在G.652.D上有約7dB的功率轉移，在G.654.E上有約3.6dB的功率轉移，具備更優(yōu)的整體性能。雖然SRS會造成較大功率轉移，但也對OA性能較差的L長波起到了分布式放大作用，補償了L長波因NF和增益較差丟失的性能，將為L波段放大器提供新的設計思路。

對于400G的發(fā)展，面向長距骨干場景，需明確16QAM-PCS或QPSK的技術選擇，關乎技術和產(chǎn)業(yè)走向；高波特率光調制器等光器件性能是高速傳輸系統(tǒng)代際演進的關鍵。

張德朝表示，中短距采用16QAM，可滿足城域及中短距省干需求，目前技術和產(chǎn)業(yè)基本成熟。長距傳輸采用QPSK，沿用G.652.D+EDFA現(xiàn)網(wǎng)鏈路下，可滿足大部分場景；G.654.E性能更優(yōu)，但部署規(guī)模仍相對較小，需加速部署。與此同時，需要推動關鍵器件技術發(fā)展，推動支持C6T+L6T系統(tǒng)的OTU、OA、WSS等光層相關器件的研發(fā)，特別是L6T放大器的研發(fā)。

面向下一代光通信，中國移動開展面向長距傳輸?shù)?00G和空芯光纖及其光通信系統(tǒng)技術研究。在800G方面，完成基于95GBd的64QAM-PCS 800G傳輸系統(tǒng)實驗，采用G.654.E+純拉曼放大，實現(xiàn)2018 km傳輸；仿真表明，即使采用180GBd 16QAM，G.652.D仍然面臨嚴峻挑戰(zhàn)，而采用G.654.E+EDFA可實現(xiàn)超1200km傳輸；增加波特率帶來的性能優(yōu)勢存在邊際效應，但并未迎來“波特率-譜寬”性能拐點，180GBd及以上波特率將是超長距800G的主流符號率；需要加快對新波段（E/S/U等）的研究，包括放大器、相應波段光纖傳輸性能、截止波長等。在空芯光纖方面，反諧振空芯光纖成為主流技術方向，其損耗已經(jīng)突破實芯單模光纖理論極限，目前達0.138dB/km。中國移動已經(jīng)完成首個基于空芯光纖的低非線性損傷800G驗證，并提出采用連續(xù)調制光的非線性相位旋轉測量空芯光纖非線性系數(shù)方案。

張德朝進一步介紹，面向城域的OXC，城域匯聚層及以下，光交叉節(jié)點要求9維以下甚至2-4維，現(xiàn)有OXC架構資源利用率低、成本高，需探索低成本、靈活調度新架構。采用波長共享型簡化OXC的新架構支持多環(huán)共享波長與WSS等器件、自動化波長分配，具有資源利用率高、成本較低、光層靈活調度特點。

靈活傳送：OSU是下一代OTN重要演進方向

張德朝表示，光業(yè)務單元OSU可將OTN最小顆粒由1Gb/s降為10Mb/s，是下一代OTN的重要演進方向。2020年2月，中國產(chǎn)業(yè)主導在ITU立項，旨在構建面向層網(wǎng)絡的OSU技術。經(jīng)過兩年的深入研究，在今年9月的ITU-T全會G.osu成功更新立項“Mapping sub1G paths into OTN”，為進一步推進技術和標準發(fā)展奠定良好基礎。

張德朝指出，OSU需要在業(yè)務映射、幀結構和通道層到服務層映射3大方向推進技術方案和標準研制。在業(yè)務到OSU的映射方面，CBR映射采用GMP，速率差適配能力大；PKT映射采用IMP，插入IDLE，實現(xiàn)復雜度低、承載效率高，但相關轉碼和error marking尚待研究。OSU幀結構方面，50ms保護倒換等關鍵性能是幀結構選擇需考慮的首要因素；基于ODUflex類似的幀結構和幀長優(yōu)化，有望成為主流方向；而幀結構的定義，以及4*3824字節(jié)幀長或4*960等優(yōu)化幀長的選擇需進一步研究。通道層到服務層的映射復用方面，固定時隙和交織粒度等方面已經(jīng)基本達成共識，但復用映射方式需進一步討論，高效無損帶寬調整機制也需要進一步明確方案。

CPE OTN設備已全面實現(xiàn)開放解耦和規(guī)模商用，但面向算力網(wǎng)絡發(fā)展，需進一步增強末端設備算力感知、小顆粒靈活調度等能力。首先要引入OSU小顆粒能力，實現(xiàn)業(yè)務端到端靈活承載調度；其次要支持業(yè)務靈活感知，基于用戶需求靈活匹配轉發(fā)方向和服務質量，實現(xiàn)業(yè)務到連接靈活映射。針對CPE OTN芯片主要采用多顆FPGA堆疊且型號繁多，存在功耗、成本較高、性價比不足的問題，中國移動聯(lián)合產(chǎn)業(yè)研發(fā)采用單顆芯片的高性價比通用芯片，進一步降低功耗和成本，助力打造健壯的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

張德朝在總結中表示，面向算力網(wǎng)絡發(fā)展需求，需要研究和構建新一代基于OXC的光電聯(lián)動型全光網(wǎng)，構筑算力網(wǎng)絡的光底座。單載波400G/800G、OSU是光電聯(lián)動新型全光網(wǎng)實現(xiàn)超大容量和靈活傳送的使能技術，空芯光纖、面向城域的波長共享型簡化OXC是重要的技術演進方向。

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