李晗進一步介紹,算力網(wǎng)絡的核心要求是大帶寬、低時延和三個“無所”(網(wǎng)絡無所不達、算力無所不在、智能無所不及),因而需要400G大管道、OXC全光組網(wǎng)和SDN+SRv6。其中,400G是指單波長能夠承載400G類型業(yè)務的傳輸技術。
5年實踐,鎖定400G QPSK長距骨干方案
對于光傳輸網(wǎng)而言,400G物理層速率需要加上27%的開銷,所以線路側總速率實際達到526~534G之間。在2018年,中國移動基于64或67波特率光器件,采用偏振復用后速率視線翻番,但為了達到500G+傳輸容量還需要提升4倍,因而采用16QAM成為必然選擇。其波道間隔為75GHz,總譜寬6THz,但是傳輸距離只能達到600公里。
李晗指出,滿足干線上千公里傳輸?shù)睦硐脒x擇是引入PCS概率星座整形技術,總體效益可以提升2.5-3dB,但是PCS技術要求光模塊波特率從60GBd提升到90GBd,并且在算法非常復雜。
中國移動經(jīng)過5年推動,目前16QAM-PCS技術已經(jīng)成熟。然而,隨著近兩年800G技術興起,要求采用130+GBd的光模塊,這也為400G提供了另外一個選擇,也就是不需要16QAM,而是采用QPSK進行傳輸。類似于“5G技術4G化”,130+GBd的800G技術在400G應用是“異曲同工”。QPSK技術理論上傳輸距離可達幾千公里,但是要求波道間隔達到150GHz,總譜寬12THz。
對于400G技術路線的選擇,李晗認為,首先考慮性能滿足應用需求,其次是產(chǎn)業(yè)支持度好、技術生命周期長,第三是自主可控、降低風險。“只要高波特率光電器件能夠實現(xiàn)自主可控,解決130GBd技術難點,QPSK將是更好的長距骨干方案。”
5616km,400G QPSK實時現(xiàn)網(wǎng)極限傳輸
歷經(jīng)5年4次實驗室驗證和2次現(xiàn)網(wǎng)試點,中國移動已就400G進行持續(xù)性的系統(tǒng)研究和攻關。2018年-2021年11月,中國移動主要基于16QAM重點推動PCS;2021年12月至今,推動QPSK走向成熟。李晗強調,QPSK傳輸距離優(yōu)勢顯著,但仍需要經(jīng)過現(xiàn)網(wǎng)真實場景的檢驗,以及推動~130GBd光電器件的成熟,以及C6T+L6T,尤其是L波段EDFA、WSS/OXC的成熟。
從2022年11月至今,中國移動已經(jīng)開展浙江寧波←→貴州貴安400G QPSK現(xiàn)網(wǎng)試點,單向長度2808km,跨段數(shù)45個,途經(jīng)浙江、江西、湖南、貴州四省。主要考量因素包含以下幾個方面:一是保留光纖維護余量。貼近真實現(xiàn)網(wǎng),根據(jù)設計院指導,全部往返90個光放段均預留了光纖光纜維護余量(0.06dB/km)與接頭余量(0.5dB/個)。二是非等跨大衰耗真實跨段。以EDFA為主,部分大跨段采用拉曼+EDFA。三是多波調諧配置。1個可調諧真波+39個填充波,遍歷C6T波段驗證各通道性能。四是算力網(wǎng)絡業(yè)務。鏈路打通后,加載算力網(wǎng)絡業(yè)務,進行基于400G全光組網(wǎng)的算力網(wǎng)絡業(yè)務承載驗證。
現(xiàn)網(wǎng)試點測試結果表明,實測QPSK背靠背OSNR容限15.8dB,相比16QAM-PCS提升1dB,2000km傳輸后整體提升超2dB;完成5616km 400G QPSK實時現(xiàn)網(wǎng)極限傳輸,仍有2.2dB OSNR余量;完成2808km C6T各通道性能遍歷,平均余量4.67dB,C6T滿波可用;本次試點創(chuàng)造了在現(xiàn)網(wǎng)G.652D光纖預留充分維護余量情況下,400G傳輸距離世界紀錄。
李晗同時指出,在測試過程中以及前期研究均發(fā)現(xiàn),400G QPSK也存在一些特有的挑戰(zhàn),隨著頻譜擴展至12THz C6T+L6T后,受激拉曼散射效應(SRS)帶來的功率轉移問題凸顯,給運維帶來了挑戰(zhàn),應對各波長入纖功率和逐跨放大分別嚴格控制,依靠仿真與智能控制相結合,實現(xiàn)光網(wǎng)絡數(shù)字孿生,一鍵下發(fā)無需逐段手工調節(jié),運維無感知。
演講的最后,李晗提出400G技術和產(chǎn)業(yè)推進倡議:一是加速推動400G QPSK技術成熟,并在骨干長距傳輸商用;二是加速推動~130GBd光電器件規(guī)模商用進程,并收斂具體波特率數(shù)值;三是持續(xù)提升oDSP自主可控能力,并進一步向綠色、低功耗演進;四是加速推動光層器件從C波段向L波段拓展,全面支持12THz光譜寬度,包括ITLA、CDM、ICR、EDFA及WSS等;五是提升智能規(guī)劃及自動化均衡能力,克服SRS帶來的功率轉移影響;六是推進G.654E超低損耗光纖支持更低截止波長,并加快部署;七是加速拉曼等新型線路放大技術成熟和應用,克服大跨段和超長距覆蓋難題。