信通院張海懿：從突破到更高期待，光通信向多元化融合創(chuàng)新演進(jìn)

  當(dāng)前數(shù)字經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為全球科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動(dòng)力，黨的十八大以來，我國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)取得長(zhǎng)足發(fā)展。作為構(gòu)筑數(shù)字經(jīng)濟(jì)底座的重要組成部分，光通信發(fā)揮著舉足輕重的作用。

  回首2023年，我國(guó)光通信領(lǐng)域發(fā)生了哪些令人印象深刻的事件?展望2024年，光通信領(lǐng)域又將有哪些值得期待的新技術(shù)、新動(dòng)向?對(duì)此，通信世界全媒體記者采訪了中國(guó)信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所所長(zhǎng)張海懿，聆聽她對(duì)2023年光通信行業(yè)發(fā)展的真知灼見。

  回眸2023：光通信迎突破 但挑戰(zhàn)猶存

  回眸2023年，在光通信領(lǐng)域發(fā)生了哪些重要事件?對(duì)此，張海懿表示：2023年，人工智能大模型興起及智算中心蓬勃發(fā)展，驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)中心全光高速互連技術(shù)加速發(fā)展，為光通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了新的動(dòng)力。張海懿談到了三大代表性的成果，充分展示了產(chǎn)業(yè)各界在光通信領(lǐng)域所取得成就。

  一是400G干線傳輸系統(tǒng)商用元年啟動(dòng)。2023年，中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通三大運(yùn)營(yíng)商圍繞400G開展了多場(chǎng)景實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)。中國(guó)移動(dòng)于11月初率先啟動(dòng)了最高限價(jià)約36.3億元、400G端口數(shù)量超萬個(gè)的省際骨干傳送網(wǎng)400G OTN新技術(shù)試驗(yàn)網(wǎng)設(shè)備集中采購(gòu)項(xiàng)目，開啟了在全球規(guī)模部署400G超長(zhǎng)距傳輸系統(tǒng)的序幕。

  二是50G PON和FTTR成為寬帶光接入聚焦點(diǎn)。截至2023年，華為、中興、烽火等企業(yè)均已發(fā)布了單波長(zhǎng)50G PON樣機(jī)，三大運(yùn)營(yíng)商也已完成50G Combo PON、對(duì)稱50G PON、50G PON工業(yè)應(yīng)用等不同場(chǎng)景下現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)。預(yù)計(jì)2025年50G PON將在我國(guó)開始規(guī)模商用，將推動(dòng)我國(guó)泛在萬兆全光接入的應(yīng)用步伐。在家庭光網(wǎng)方面，F(xiàn)TTR總體架構(gòu)、物理層、數(shù)據(jù)鏈路層國(guó)際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)獲得通過，確定了高速光纖用戶駐地收發(fā)器的系統(tǒng)架構(gòu)，定義了FTTR的波長(zhǎng)和光鏈路預(yù)算、物理層和鏈路層成幀和交互協(xié)議等。截至目前，國(guó)內(nèi)FTTR出貨量已經(jīng)超過1000萬套，用戶增速迅猛。

  三是光電合封(CPO)、線性驅(qū)動(dòng)(LPO)等可實(shí)現(xiàn)能耗效率優(yōu)化及時(shí)延降低的技術(shù)成為業(yè)界研究熱點(diǎn)。具體來看，博通、思科、英偉達(dá)、新華三、銳捷、熹聯(lián)光芯、騰訊等等相繼發(fā)布CPO樣機(jī)或開展合作預(yù)研;光迅、海信、索爾思、華工正源、劍橋、迅特、Macom、Semtech等紛紛推出LPO相關(guān)樣品，但在光電性能、交換機(jī)適配、測(cè)試方法等方面仍存在尚未解決的問題。標(biāo)準(zhǔn)化方面，OIF已發(fā)布3.2T CPO和外置光源實(shí)施協(xié)議，并正在開展線性112G電接口規(guī)范制定;IPEC開展了800G LPO光模塊異廠家互通、以及與交換機(jī)的兼容性等測(cè)試，并準(zhǔn)備發(fā)布LPO研究報(bào)告;CCSA已完成CPO相關(guān)研究課題，正在討論LPO相關(guān)立項(xiàng)，進(jìn)一步推動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

  2023年是算力、大模型全面爆發(fā)的一年，在當(dāng)前的形式下，光通信行業(yè)面臨著眾多挑戰(zhàn)。如面向大模型與智算、超算等應(yīng)用需求，DCN(數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)絡(luò))和DCI(數(shù)據(jù)中心間互聯(lián))網(wǎng)絡(luò)發(fā)展均面臨新的挑戰(zhàn)?！耙?yàn)橄啾葌鹘y(tǒng)DC，大模型訓(xùn)練對(duì)DCN的吞吐量和試驗(yàn)等關(guān)鍵指標(biāo)提出了更嚴(yán)苛的要求，包括超400G高速互聯(lián)、us級(jí)低時(shí)延/低抖動(dòng)、無損零丟包和高可用性等?！睆埡＼步忉尩?。

  中國(guó)信通院：一系列工作迎“碩果”

  作為國(guó)家信息通信領(lǐng)域最重要的支撐單位，中國(guó)信通院在光通信領(lǐng)域圍繞技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究、測(cè)試評(píng)估體系構(gòu)建和產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育等方面開展了一系列工作。

  在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究方面，主要聚焦光傳送、光接入、光模塊器件及信息處理領(lǐng)域開展工作。在光傳送領(lǐng)域，中國(guó)信通院重點(diǎn)加強(qiáng)在400G/800G及更高速率高速光傳輸系統(tǒng)、B5G和算力承載、空分復(fù)用、確定性、數(shù)字孿生等方面技術(shù)研究與國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化工作，如在CCSA TC6牽頭研制《N×400Gbit/s超長(zhǎng)距離光波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)技術(shù)要求》、《城域N×800Gbit/s光波分復(fù)用(WDM)系統(tǒng)技術(shù)要求》等多項(xiàng)重要行標(biāo)等。在光接入領(lǐng)域，中國(guó)信通院全面參與下一代寬帶光接入技術(shù)50G PON的ITU標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)研究制定，并牽頭推進(jìn)FTTR標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)研究工作，牽頭FTTR總體要求及物理層和數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)研制;此外，還完成工業(yè)PON概念驗(yàn)證演示PoC項(xiàng)目，發(fā)布家寬業(yè)務(wù)質(zhì)量評(píng)估與分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。在光模塊器件及信息處理領(lǐng)域，中國(guó)信息通信研究院聚焦高速光模塊器件、光傳感、光計(jì)算等領(lǐng)域技術(shù)研究和國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)研制工作，牽頭制定IPEC的800G互聯(lián)互通測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，并同步推動(dòng)超長(zhǎng)距400G光模塊、800G光模塊相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定工作，聯(lián)合業(yè)界發(fā)布了《面向通感算一體化光網(wǎng)絡(luò)的光纖傳感技術(shù)白皮書》、《光計(jì)算技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》等。

  在測(cè)試評(píng)估體系構(gòu)建方面，圍繞OTN專線、自智網(wǎng)絡(luò)、FTTR、網(wǎng)絡(luò)安全、光模塊器件等新型技術(shù)及應(yīng)用熱點(diǎn)進(jìn)一步完善光通信領(lǐng)域測(cè)評(píng)評(píng)估體系。在OTN專線測(cè)評(píng)方面，中國(guó)信通院組織開展了OTN專線應(yīng)用特性的規(guī)?；{(diào)研，牽頭推動(dòng)研制了云光專線服務(wù)體驗(yàn)分級(jí)團(tuán)標(biāo)，并聯(lián)合運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商進(jìn)行了現(xiàn)網(wǎng)測(cè)評(píng)。在自智網(wǎng)絡(luò)測(cè)評(píng)方面，推動(dòng)傳送網(wǎng)領(lǐng)域云光專線智能化分級(jí)測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)從V1.0升級(jí)到V2.0版本，同時(shí)組織編寫接入自智能力測(cè)評(píng)規(guī)范，建立等級(jí)測(cè)評(píng)相關(guān)能力，并開展光接入網(wǎng)家寬質(zhì)差自智能力測(cè)評(píng)。在FTTR測(cè)評(píng)方面，中國(guó)信通院積極推進(jìn)組織FTTR相關(guān)廠商進(jìn)行技術(shù)測(cè)評(píng)，引導(dǎo)FTTR產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展路徑。在網(wǎng)絡(luò)安全測(cè)評(píng)方面，推動(dòng)建立了光通信家庭網(wǎng)關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)體系并牽頭完成了多項(xiàng)網(wǎng)關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)制定工作，，成功建設(shè)了安全威脅情報(bào)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)安全測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)，與電信運(yùn)營(yíng)商合作開展家庭網(wǎng)關(guān)安全情報(bào)、漏洞驗(yàn)證咨詢等多方面的工作等。在光模塊器件測(cè)評(píng)方面，積極與IPEC合作，開展400G、800G、LPO等新型光模塊及互通能力的測(cè)評(píng)工作，相關(guān)結(jié)果在ECOC2023會(huì)議上進(jìn)行了發(fā)布等。

  在產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育方面，中國(guó)信通院組織舉辦第二屆“光華杯”千兆光網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新大賽，推動(dòng)形成一批千兆光網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用示范，進(jìn)一步激發(fā)應(yīng)用創(chuàng)新活力，構(gòu)建我國(guó)良好的千兆光網(wǎng)發(fā)展生態(tài)，持續(xù)推進(jìn)賦能千行百業(yè)。同時(shí)，還深入開展追光計(jì)劃——工業(yè)領(lǐng)航、追光計(jì)劃——全光運(yùn)力領(lǐng)航等行動(dòng)。逐步打造“全光工廠”，研究發(fā)布建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)發(fā)布千兆光網(wǎng)垂直行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈名錄信息。同時(shí)，聯(lián)合行業(yè)伙伴發(fā)布《全光運(yùn)力研究報(bào)告》藍(lán)皮書，發(fā)布全光運(yùn)力評(píng)估指數(shù)2.0，并聯(lián)合業(yè)界成立全光創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室等。

  展望2024：新技術(shù)引領(lǐng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)新發(fā)展

  歲月如梭，充滿挑戰(zhàn)與機(jī)遇的2023年即將結(jié)束，希望的一年即將開啟。展望2024年，張海懿坦言，智算、超算中心高速光互聯(lián)將繼續(xù)成為光通信的核心驅(qū)動(dòng)力，以滿足對(duì)高帶寬、低延遲、高可靠連接的需求?！熬C合來說，超高速率、超大容量、智能化管控，并且適配多應(yīng)用場(chǎng)景是未來高速光通信的整體發(fā)展趨勢(shì)，此外，光傳感、光計(jì)算等光信息處理技術(shù)快速發(fā)展，將逐步與光通信等領(lǐng)域交叉融合，呈現(xiàn)多元化融合創(chuàng)新演進(jìn)趨勢(shì)?！?

  在傳送網(wǎng)、光模塊器件及信息處理領(lǐng)域，2024年，800G/1.6T光傳輸系統(tǒng)和模塊器件將持續(xù)為行業(yè)的重要關(guān)注點(diǎn)，同時(shí)集成化、大容量、低能耗也是光傳輸系統(tǒng)及模塊器件的重要發(fā)展趨勢(shì);“C+L”波段系統(tǒng)相關(guān)的光放、器件和系統(tǒng)仍有進(jìn)一步優(yōu)化空間;空分復(fù)用是光纖突破Pbps容量的可期路徑，國(guó)內(nèi)還需加大產(chǎn)業(yè)化研究和可行性應(yīng)用試驗(yàn);空芯光纖研究熱點(diǎn)持續(xù);智能化、確定性、數(shù)字孿生等技術(shù)持續(xù)與光網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展;CPO/LPO、以及可能新出現(xiàn)的其他XPO等延續(xù)競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展;通感一體、光計(jì)算與光互聯(lián)等關(guān)鍵技術(shù)有待加速突破等。

  在接入網(wǎng)領(lǐng)域，50G PON和FTTR為實(shí)現(xiàn)端到端萬兆全光接入提供了理想的解決方案。2024年，50G PON將進(jìn)一步深化應(yīng)用場(chǎng)景，擴(kuò)大試點(diǎn)范圍，在光網(wǎng)發(fā)展領(lǐng)先地區(qū)率先實(shí)現(xiàn)50G PON的小規(guī)模部署，逐步推動(dòng)萬兆城市的建設(shè)。隨著FTTR標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布，家庭場(chǎng)景下將由目前1.25G/2.5G非對(duì)稱FTTR逐步轉(zhuǎn)向2.5G對(duì)稱速率的FTTR的部署，更好的匹配家庭東西向業(yè)務(wù)流量的承載，面向小微企業(yè)的10G速率FTTR預(yù)計(jì)也將迎來規(guī)模應(yīng)用。

  光通信是一個(gè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，面對(duì)人工智能、算力等方面需求的蓬勃發(fā)展，既有機(jī)遇又有挑戰(zhàn)，就2024年光通信行業(yè)如何發(fā)展，張海懿提出以下建議：一是需要進(jìn)一步加大技術(shù)研究，推動(dòng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)向高速大容量、智能化、低成本的方向演進(jìn)，同時(shí)注重技術(shù)方案的收斂，便于產(chǎn)業(yè)集聚;二是需要建立良好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，政產(chǎn)學(xué)研各方協(xié)同推進(jìn)我國(guó)千兆光網(wǎng)的持續(xù)向好發(fā)展，為千行百業(yè)的應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);三是注重千兆光網(wǎng)的應(yīng)用推廣，真正把網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，轉(zhuǎn)化為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的加速器和驅(qū)動(dòng)力。