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光通信
2024/6/25 11:40

空芯光纤热浪来袭:网络基础设施未雨绸缪算力时代

C114通信网  刘定洲

C114讯 6月25日消息(刘定洲)如同光网络设备领域从追赶到超越,我国在光纤领域,也大力追逐技术前沿,并取得了一系列成果。

近期,业界公认的下一代光纤——空芯光纤新闻不断:5月8日,中国联通宣布携手北理工、上海诺基亚贝尔及长飞突破空芯光纤单波传输速率记录;6月6日,中国移动宣布联合产业链在广东深圳-东莞开通首个800G空芯光纤传输技术试验网;6月20日,中国电信联合长飞、中兴通讯和华信设计院发布了全球首个单波 1.2Tbit/s、单向超 100Tbit/s空芯光缆传输系统现网示范工程。

当前,三大运营商正在部署新一代400G骨干网,采用了G.652普通光纤和超低衰减G.654.E光纤“混搭”,而一代骨干网的使用寿命通常可达10年。同时,以AI大模型为代表的新型应用,驱动算力需求爆炸式增长,数据中心走向升级、重构,骨干网面临着持续增长的流量冲击,业界提前布局空芯光纤,未雨绸缪强化网络基础设施建设,充满自信地拥抱算力时代。
 
价值大,挑战亦不小
 
光纤发明已有50多年历史,并成长为网络传输的核心介质。其中,以G.652为代表的普通光纤,技术高度成熟,已在现网使用超过30年,为全球互联网移动互联网产业发展做出了卓越贡献。最近5年,超低衰减G.654.E光纤崛起,开始在骨干网等场景发挥重要作用。

不同于现有光纤的技术“一脉相承”,空芯光纤基于全新空气导光机理,可突破实芯光纤的时延极限、衰减极限和容量极限。中国电信研究院院长张成良介绍,空芯光纤的非线性低3-4个数量级,可支持更多波段甚至全波段传输;色散小约10倍;损耗理论可达0.1dm/km;时延降低约30%,将是革命性的创新。

中国移动集团级首席专家李晗此前亦表示,反谐振空芯光纤能够在波导内实现空气/真空导光,突破现有实芯单模光纤的固有时延极限和非线性香农极限,为智算网络和分布式大模型提供全新的高性能底座,有望改变半个世纪以来基于实芯光纤的光通信行业。

当然,作为一项颠覆性技术,空芯光纤的发展仍有大量的技术问题需产业链共同研究、攻克,这需要学术界和产业界在空芯光纤研究上进一步凝聚共识、加强协作,在多场景和需求驱动下,更加积极开展多层次、多维度的应用端测试和评估,加快解决工程领域的相关问题。

从三大运营商的测试来看,近期取得的进展值得业界欣喜。例如,中国联通联合产业链打破了全球10.2 km空芯光纤传输的单波速率记录,并实现了32x1.2 Tbit/s传输容量;中国移动在20km链路上实现了空芯-空芯光纤熔接损耗低至0.05dB、空芯-实芯连接小于0.3dB和铺设后光缆损耗每公里0.6dB等多项核心技术指标;中国电信达成了“单波1.2Tbit/s、单向超100Tbit/s、传输距离20km”的成就。

上述成绩,帮助空芯光纤朝着实用化方向迈出了一个重要的台阶。甚至可以感受到,空芯光纤的规模商用,有望随着技术突破和需求驱动而提前到来。要知道,下一代800G光模块就在大模型带来的智算中心建设热潮下,提前了3-5年规模部署,新一代1.6T光模块已在商用路上。
 
长飞扮演新角色

客观来说,空芯光纤的理论研究以及前期的技术研究,国外先行一步。资料显示,2019年,英国南安普顿大学的研究团队就研制出了嵌套式抗共振无节点光纤,将空芯光纤的损耗降至1.3dB/km;2020年,Lumenisity将这一数字再度降至0.28 dB/km,轰动了整个行业。这一成就得到微软的重视,并在2022年将Lumenisity纳入麾下。

国内也不甘落后。从三大运营商试验选取的产业链合作伙伴可以看到,最为关键的空芯光纤供应商,均为长飞公司。自2016年来,长飞已连续8年光纤预制棒、光纤和光缆产量位居全球第一,从“做大”到“做强”,长飞正在扮演新角色,引领国内光纤技术创新。

据长飞介绍,该公司为三大运营商的试验项目提供了长距离低损耗空芯光纤、空芯光纤光缆、空芯光纤熔接、空芯转单模光纤适配器等系列技术方案,与三大运营商共同验证了空芯光纤所具备的超大容量、超低损耗、超低时延等系统传输性能及其在复杂管网环境部署的可行性。

在产品层面,长飞已在空芯光纤领域布局多年,基于自主合成的原材料、精确尺寸控制的毛细管制备工艺、领先的空芯光纤拉丝工艺,业界率先开发了多系列适用于不同领域的空芯光纤产品,并持续高速迭代。

整体来看,国外空芯光纤技术研究在现阶段略微领先于国内,但国内正在加速追赶,并在三大运营商的支持下,产业推进方面取得了比较亮眼的进展。

此外据C114了解,长飞在去年即主办了“新型光纤技术研讨会”,邀请产学研各界探讨包括空芯光纤在内的各类新型光纤技术。正是在这场研讨会上,C114了解到了国内多所高校在新型光纤领域的研究进展,看到了国内产业链在光纤技术创新方面的丰富积累。

展望未来,大模型等新型应用不断面世,算力需求高速增长,基础设施的升级迭代周期有望加快。中国拥有全球最大的光网络基础设施,以及排名第二的新型算力基础设施,各项技术创新如雨后春笋般不断面世。在网络基础设施领域,以空芯光纤为代表的创新产品,相信也不会落后。伟大的市场,必然会培育出伟大的产品和产业。

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