我国光通信技术取得突破性进展：实现Pbs级三超光传输
近日，从中国信息通信科技集团传来喜讯，我国光通信技术再次取得突破性进展。光纤通信技术和网络国家重点实验室、国家信息光电子创新中心、烽火通信和光迅科技经过联合研究攻关，在国内首次实现1.06Pbit/s超大容量波分复用及空分复用的光传输系统实验，传输容量是目前商用单模光纤传输系统最大容量的10倍，可以在1秒之内传输约130块1TB硬盘所存储的数据。该实验采用了国内在光传输系统技术、光器件和光芯片技术、光纤光缆技术上最领先的研究成果，标志着我国在“超大容量、超长距离、超高速率”光通信系统研究领域再次迈向了新的台阶。
该系统设备在C+L波段内产生了375个光载波，基于硅光相干收发芯片实现了25GHz通道内的178.18Gbit/s DFTs-PDM-16QAM信号光收发，在单模19芯光纤内完成了光传输验证，传输总容量达到1.06Pbit/s，净频谱效率达到了113bit/s/Hz。经第三方检测验证，此次实现的“1.06Pbit/s超大容量单模多芯光纤光传输系统”为国内首次，达到了国际先进水平。
同时，此次实验所使用的核心光芯片和光纤均为自主研制，具有完全自主知识产权。硅光相干收发芯片由国家信息光电子创新中心、光纤通信技术和网络国家重点实验室、光迅科技和烽火通信联合研制，在一个不到30mm2的硅芯片上集成了包括光发送、调制、接收等近60个有源和无源光元件，且能支持C+L波段同时工作，是目前国内集成度最高的商用光子集成芯片。这次通过工艺及技术突破，解决了单模十九芯光纤的通道间串扰难题，相邻纤芯的隔离度优于-40dB，把“车道”与“车道”之间的干扰和影响降到了最低。
大咖请回答 信通院张海懿：从突破到更高期待，光通信向多元化融合创新演进
中国信息通信研究院
技术与标准研究所所长
当前数字经济已经成为全球科技革命和产业变革的重要驱动力，党的十八大以来，我国数字经济取得长足发展。作为构筑数字经济底座的重要组成部分，光通信发挥着举足轻重的作用。
回首2023年，我国光通信领域发生了哪些令人印象深刻的事件？展望2024年，光通信领域又将有哪些值得期待的新技术、新动向？对此，通信世界全媒体记者采访了中国信息通信研究院技术与标准研究所所长张海懿 ，聆听她对2023年光通信行业发展的真知灼见。
回眸2 023 ：光通信迎突破 但挑战犹存
回眸2023年，在光通信领域发生了哪些重要事件？对此，张海懿表示：2023年，人工智能大模型兴起及智算中心蓬勃发展，驱动数据中心全光高速互连技术加速发展，为光通信技术和产业发展带来了新的动力。张海懿谈到了三大代表性的成果，充分展示了产业各界在光通信领域所取得成就。
一是400G干线传输系统商用元年启动。 2023年，中国电信、中国移动、中国联通三大运营商围绕400G开展了多场景实验室测试和现网试点。中国移动于11月初率先启动了最高限价约36.3亿元、400G端口数量超万个的省际骨干传送网400G OTN新技术试验网设备集中采购项目，开启了在全球规模部署400G超长距传输系统的序幕。
二是50G PON和FTTR成为宽带光接入聚焦点。 截至2023年，华为、中兴、烽火等企业均已发布了单波长50G PON样机，三大运营商也已完成50G Combo PON、对称50G PON、50G PON工业应用等不同场景下现网试验。预计2025年50G PON将在我国开始规模商用，将推动我国泛在万兆全光接入的应用步伐。在家庭光网方面，FTTR总体架构、物理层、数据链路层国际技术标准陆续获得通过，确定了高速光纤用户驻地收发器的系统架构，定义了FTTR的波长和光链路预算、物理层和链路层成帧和交互协议等。截至目前，国内FTTR出货量已经超过1000万套，用户增速迅猛。
三是光电合封（CPO）、线性驱动（LPO）等可实现能耗效率优化及时延降低的技术成为业界研究热点。 具体来看，博通、思科、英伟达、新华三、锐捷、熹联光芯、腾讯等等相继发布CPO样机或开展合作预研；光迅、海信、索尔思、华工正源、剑桥、迅特、Macom、Semtech等纷纷推出LPO相关样品，但在光电性能、交换机适配、测试方法等方面仍存在尚未解决的问题。标准化方面，OIF已发布3.2T CPO和外置光源实施协议，并正在开展线性112G电接口规范制定；IPEC开展了800G LPO光模块异厂家互通、以及与交换机的兼容性等测试，并准备发布LPO研究报告；CCSA已完成CPO相关研究课题，正在讨论LPO相关立项，进一步推动技术产业发展。
2023年是算力、大模型全面爆发的一年，在当前的形式下，光通信行业面临着众多挑战。如面向大模型与智算、超算等应用需求，DCN（数据中心内网络）和DCI（数据中心间互联）网络发展均面临新的挑战。“因为相比传统DC，大模型训练对DCN的吞吐量和试验等关键指标提出了更严苛的要求，包括超400G高速互联、us级低时延/低抖动、无损零丢包和高可用性等。”张海懿解释道。
中国信通院：一系列工作迎“硕果”
作为国家信息通信领域最重要的支撑单位，中国信通院在光通信领域围绕技术标准研究、测试评估体系构建和产业生态培育等方面开展了一系列工作。
在技术标准研究方面 ，主要聚焦光传送、光接入、光模块器件及信息处理领域开展工作 。在光传送领域 ，中国信通院重点加强在400G/800G及更高速率高速光传输系统、B5G和算力承载、空分复用、确定性、数字孪生等方面技术研究与国际和国内标准化工作，如在CCSA TC6牵头研制《N×400Gbit/s超长距离光波分复用（WDM）系统技术要求》、《城域N×800Gbit/s光波分复用（WDM）系统技术要求》等多项重要行标等。在光接入领域 ，中国信通院全面参与下一代宽带光接入技术50G PON的ITU标准和国内行业标准研究制定，并牵头推进FTTR标准及技术研究工作，牵头FTTR总体要求及物理层和数据链路层规范国际国内标准研制；此外，还完成工业PON概念验证演示PoC项目，发布家宽业务质量评估与分级标准。在光 模块器件及 信息处理 领域 ，中国信息通信研究院聚焦高速光模块器件、光传感、光计算等领域技术研究和国际国内标准研制工作，牵头制定IPEC的800G互联互通测试标准，并同步推动超长距400G光模块、800G光模块相关行业标准制定工作，联合业界发布了《面向通感算一体化光网络的光纤传感技术白皮书》、《光计算技术与产业发展报告》等。
在测试评估体系构建方面 ，围绕O TN 专线、自智网络、F TTR 、网络安全、光模块器件等新型技术及应用热点进一步完善光通信领域测评评估体系。在O TN 专线测评方面， 中国信通院组织开展了OTN专线应用特性的规模化调研，牵头推动研制了云光专线服务体验分级团标，并联合运营商和设备商进行了现网测评。在自智网络测评方面 ，推动传送网领域云光专线智能化分级测评标准从V1.0升级到V2.0版本，同时组织编写接入自智能力测评规范，建立等级测评相关能力，并开展光接入网家宽质差自智能力测评。在 FTTR 测评方面 ，中国信通院积极推进组织FTTR相关厂商进行技术测评，引导FTTR产品和技术发展路径。在网络安全测评方面 ， 推动建立了光通信家庭网关安全标准体系并牵头完成了多项网关安全标准制定工作，，成功建设了安全威胁情报库和网络安全测试验证平台，与电信运营商合作开展家庭网关安全情报、漏洞验证咨询等多方面的工作等。在光模块器件测评方面，积极与IPEC合作，开展400G、800G、LPO等新型光模块及互通能力的测评工作，相关结果在ECOC2023会议上进行了发布等。
在产业生态 培育 方面 ，中国信通院组织举办第二届“光华杯”千兆光网应用创新大赛，推动形成一批千兆光网创新应用示范，进一步激发应用创新活力，构建我国良好的千兆光网发展生态，持续推进赋能千行百业。同时，还深入开展追光计划——工业领航、追光计划——全光运力领航等行动。逐步打造“全光工厂”，研究发布建设标准，指导发布千兆光网垂直行业产业链名录信息。同时，联合行业伙伴发布《全光运力研究报告》蓝皮书，发布全光运力评估指数2.0，并联合业界成立全光创新实验室等。
展望2 024 ：新技术引领传统产业新发展
岁月如梭，充满挑战与机遇的2023年即将结束，希望的一年即将开启。展望2024年，张海懿坦言，智算、超算中心高速光互联将继续成为光通信的核心驱动力，以满足对高带宽、低延迟、高可靠连接的需求。“综合来说，超高速率、超大容量、智能化管控，并且适配多应用场景是未来高速光通信的整体发展趋势，此外，光传感、光计算等光信息处理技术快速发展，将逐步与光通信等领域交叉融合，呈现多元化融合创新演进趋势。”
在传送网、光模块器件及信息处理领域， 2024年，800G/1.6T光传输系统和模块器件将持续为行业的重要关注点，同时集成化、大容量、低能耗也是光传输系统及模块器件的重要发展趋势；“C+L”波段系统相关的光放、器件和系统仍有进一步优化空间；空分复用是光纤突破Pbps容量的可期路径，国内还需加大产业化研究和可行性应用试验；空芯光纤研究热点持续；智能化、确定性、数字孪生等技术持续与光网络融合发展；CPO/LPO、以及可能新出现的其他XPO等延续竞争发展；通感一体、光计算与光互联等关键技术有待加速突破等。
在接入网领域， 50G PON和FTTR为实现端到端万兆全光接入提供了理想的解决方案。2024年，50G PON将进一步深化应用场景，扩大试点范围，在光网发展领先地区率先实现50G PON的小规模部署，逐步推动万兆城市的建设。随着FTTR标准正式发布，家庭场景下将由目前1.25G/2.5G非对称FTTR逐步转向2.5G对称速率的FTTR的部署，更好的匹配家庭东西向业务流量的承载，面向小微企业的10G速率FTTR预计也将迎来规模应用。
光通信是一个传统产业，面对人工智能、算力等方面需求的蓬勃发展，既有机遇又有挑战，就2024年光通信行业如何发展，张海懿提出以下建议 ：一是需要进一步加大技术研究，推动技术和网络向高速大容量、智能化、低成本的方向演进，同时注重技术方案的收敛，便于产业集聚；二是需要建立良好的产业生态，政产学研各方协同推进我国千兆光网的持续向好发展，为千行百业的应用奠定坚实的基础；三是注重千兆光网的应用推广，真正把网络和技术的优势，转化为国民经济发展的加速器和驱动力。
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2023年度盘点 END作者：甄清岚
责编/版式：王禹蓉
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