iFOC 2023回顧 | 中國(guó)移動(dòng)李晗：400G全光網(wǎng)技術(shù)演進(jìn)及光器件發(fā)展探討

  ICC訊 9月4-5日，第21屆訊石研討會(huì)(iFOC 2023)吸引了來(lái)自近700家企業(yè)的1000多位嘉賓出席，聆聽行業(yè)專家學(xué)者及技術(shù)骨干的干貨分享及巔峰對(duì)話，共享光通信行業(yè)的前沿技術(shù)及市場(chǎng)信息。

  9月5日，中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)級(jí)首席專家 李晗在第21屆訊石研討會(huì)的主論壇《算力光網(wǎng)與光纖通信技術(shù)發(fā)展》上發(fā)表《400G全光網(wǎng)技術(shù)演進(jìn)及光器件發(fā)展探討》的主題演講。光網(wǎng)絡(luò)迎來(lái)第五次重大技術(shù)變革，400G代際演進(jìn)邁入寬譜通信新時(shí)代。全產(chǎn)業(yè)鏈向C6T+L6T寬譜架構(gòu)演進(jìn)，面臨受激拉曼散射效應(yīng)(SRS)新挑戰(zhàn)。中國(guó)移動(dòng)已建成全球最大的100G/200G光網(wǎng)絡(luò)，骨干網(wǎng)帶寬超800T，2023年有望成為400G規(guī)模商用元年。，構(gòu)建覆蓋全國(guó)的新型400G全光網(wǎng)：400G骨干網(wǎng)+400G城域網(wǎng)。

  談及400G技術(shù)路線，李晗介紹：400G技術(shù)面向數(shù)據(jù)中心互連、城域與骨干不同應(yīng)用場(chǎng)景需求，中短距應(yīng)用重點(diǎn)考慮頻譜效率，長(zhǎng)距應(yīng)用重點(diǎn)考慮傳輸性能，折中評(píng)估三大技術(shù)路線的適用范圍，其中16QAM滿足DCI場(chǎng)景需求，傳輸性能提升可考慮城域部分應(yīng)用;16QAM-PCS可覆蓋城域傳輸主要場(chǎng)景;QPSK支持骨干長(zhǎng)距/超長(zhǎng)距傳輸。

  中國(guó)移動(dòng)400G技術(shù)研究歷程，自2018年以來(lái)，歷經(jīng)4次現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)和多次實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，中國(guó)移動(dòng)已就400G進(jìn)行持續(xù)性的系統(tǒng)研究和攻關(guān)。100G規(guī)模應(yīng)用已歷經(jīng)10年，400G是開啟骨干網(wǎng)下一個(gè)周期的重大變革性代際技術(shù)。

  中國(guó)移動(dòng)發(fā)布世界最長(zhǎng)距離400G光傳輸現(xiàn)網(wǎng)技術(shù)試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，召開3次技術(shù)發(fā)布會(huì)推進(jìn)實(shí)現(xiàn)400G長(zhǎng)距傳輸3項(xiàng)試驗(yàn)紀(jì)錄，為構(gòu)建算力網(wǎng)絡(luò)的大帶寬、低時(shí)延全光底座打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。通過(guò)方案設(shè)計(jì)、理論分析、試驗(yàn)驗(yàn)證，400G QPSK相對(duì)16QAM-PCS整體性能提升2dB、傳輸距離提升50%+，明確QPSK成為骨干長(zhǎng)距傳輸解決方案。

  李晗表示：核心器件技術(shù)突破助力光通信產(chǎn)業(yè)走向?qū)捵V新時(shí)代。在光通信領(lǐng)域發(fā)展的十字路口，定義400G骨干全光網(wǎng)進(jìn)入寬譜時(shí)代，統(tǒng)一和引導(dǎo)400G全產(chǎn)業(yè)鏈向C6T+L6T寬譜架構(gòu)演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)130GBd調(diào)制器、寬譜EDFA、WSS等關(guān)鍵器件和有源模塊技術(shù)突破。其進(jìn)一步分析如下：

  400G器件級(jí)技術(shù) - 高速光模塊

  400G調(diào)制格式的選型直接決定調(diào)制器技術(shù)方案，QPSK對(duì)調(diào)制器要求更為嚴(yán)苛。帶寬調(diào)制器的突破推動(dòng)信號(hào)符號(hào)率從~30GBd提升四倍至~130GBd，滿足400G QPSK高性能傳輸。C6T與L6T分體式ITLA性能已滿足規(guī)模應(yīng)用需求，線寬<150kHz，支持400G超1500km傳輸，進(jìn)一步優(yōu)化激光器增益區(qū)與選頻光腔，推進(jìn)ITLA由分體式向C6T+L6T一體化演進(jìn)。400G QPSK光模塊均為MSA固定模塊，以滿足長(zhǎng)距傳輸性能為主，封裝形式有待優(yōu)化，在傳輸性能基本不變或滿足系統(tǒng)要求的前提下向可插拔、小型化、低功耗演進(jìn)，100G/200G MSA和CFP2傳輸性能已基本持平。

  400G器件級(jí)技術(shù) - 超寬譜有源模塊：SRS影響L波段放大器設(shè)計(jì)

  此前L6T放大器尚屬空白，鉺離子在L波段長(zhǎng)波增益難以提升、放大效率低，體積相比C6T放大器提升60%。頻譜擴(kuò)展至12 THz C6T+L6T后，受激拉曼散射效應(yīng)(SRS)帶來(lái)的功率轉(zhuǎn)移問(wèn)題凸顯，但也減小了L波段長(zhǎng)波的等效跨損，補(bǔ)償L長(zhǎng)波由于NF和增益較差丟失的性能，緩解對(duì)L波段放大器性能要求。

  100G時(shí)代光譜寬度僅有4 THz，影響可以忽略;400G時(shí)代光譜總寬度達(dá)12.5 THz，非常接近13.4 THz的SRS增益峰值。經(jīng)過(guò)理論仿真可知，經(jīng)過(guò)80km G.652D傳輸，應(yīng)產(chǎn)生約 7dB的功率差;實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)驗(yàn)證了SRS問(wèn)題，實(shí)測(cè)最長(zhǎng)波+3dB，最短波-4.3dB，與仿真基本一致，此為400G帶來(lái)的全新問(wèn)題。中國(guó)移動(dòng)通過(guò)現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)證明，利用SRS效應(yīng)對(duì)L波段放大器設(shè)計(jì)，即使存在~3dB的NF差距，仍然可以實(shí)現(xiàn)~0.5dB的末端OSNR平坦度。

  400G器件級(jí)技術(shù) - 超寬譜有源模塊：C6T+L6T EDFA

  中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合產(chǎn)業(yè)集中攻關(guān)，國(guó)內(nèi)主流廠家已支持分立式12THz EDFA，后續(xù)向小型化、C+L一體化演進(jìn)。400G 80波系統(tǒng)性能目前受限于L波段EDFA的噪聲系數(shù)，需進(jìn)一步提升L6T-EDFA性能。下一步目標(biāo)將通過(guò)改進(jìn)摻雜工藝、優(yōu)化泵浦功率，使L6T-EDFA性能與C6T NF差異~1dB，并向C6T/L6T一體化演進(jìn)。

  400G器件級(jí)技術(shù) - 超寬譜有源模塊：C6T+L6T WSS

  L6T波段WSS技術(shù)趨于成熟，性能已達(dá)到C6T波段WSS水平。C+L波段WSS由采用分體式設(shè)計(jì)向一體化的12THz C+L波段WSS演進(jìn)。

  在演講的最后，李晗進(jìn)一步總結(jié)道：400G骨干全光網(wǎng)進(jìn)入寬譜時(shí)代，采用C6T+L6T是整體架構(gòu)的全面革新，國(guó)內(nèi)主流廠家就ITLA、EDFA、WSS等核心器件全面支持12THz，需進(jìn)一步推進(jìn)C+L雙系統(tǒng)向單系統(tǒng)演進(jìn)。400G超長(zhǎng)距已經(jīng)進(jìn)入規(guī)模商用的關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)，協(xié)同產(chǎn)業(yè)鏈推進(jìn)400G技術(shù)和產(chǎn)業(yè)成熟，迎接400G規(guī)模商用元年。倡議整個(gè)光通信行業(yè)聯(lián)合起來(lái)，光產(chǎn)業(yè)成立FNPP或者FNF(Fixed Network Partner Project/Fixed Network Forum)，形成合力，推動(dòng)整個(gè)光通信的代際演進(jìn)及產(chǎn)學(xué)研結(jié)合。