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2022/4/12 14:39

中国移动张德朝:单载波400G使能下一代OTN网络

C114通信网  九九

C114讯 4月12日消息(九九)当今社会,算力逐渐成为推动人类生产生活和全社会治理方式变革的原动力,一个以算力为核心生产力的时代加速到来。站在“算力时代”的起点,中国移动积极探索和深入实践,着力打造以“5G+算力网络+智慧中台”为重点的新型信息基础设施。

在今天举行的“2022中国光通信高质量发展论坛——400G技术专场”上,中国移动研究院基础网络技术研究所副所长张德朝表示,算力网络在架构、带宽、业务、时延等方面对光传送网提出新的需求,光网络转型升级构建承载算力的光底座。

张德朝进一步表示,单载波400G是下一代OTN网络实现超大容量的使能技术。相关关键技术、器件及芯片逐步成熟,助力骨干网由100G到400G的代际演进。

业务驱动骨干网技术代际演进

张德朝介绍,算力网络的愿景是泛在协同、融合统一和一体共生,这对承载算力的光底座——光传送网提出更高要求:在架构方面,数据中心东西互访需求增加,流量流向相对集中,需优化网络架构和组网方案,最优采用一跳直达连接,提升质量;在带宽方面,流量急剧上升;在时延方面,“全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案”要求单向网络时延在 20 毫秒范围内,需统筹规划构建全国低时延圈;在业务方面,算和网之间的资源快速联动,对于高等级业务光传送网需要智能化感知业务时延、带宽、QoS等需求提供端到端服务。

面向算力网络时代业务和网络发展的新特点和新需求,中国移动围绕算力全光高速互联、算力与光协同联动,提出新一代基于OXC的光电联动型全光网架构。张德朝强调,提升单载波速率是下一代骨干传送网深度匹配入算业务、算间业务对于基础网络带宽增长需求的关键举措。

中国移动已经建成全球最大的100G OTN网络,并持续对超100G技术进行研究和验证,部分区域已部署200G。2014年首次200G(16QAM)试点测试610公里,2017年率先实现200G 16QAM商用;2018年完成200G(QPSK)1539公里、400G(16QAM)600公里试点,2020年率先部署200G QPSK;2021年实现400G(16QAM-PCS)传输能力由600公里提升至1000公里,推进干线速率由100G向400G的代际演进。

超400G光传输关键技术进展

单载波400G是继100G后的下一代OTN基础传输速率,目前国内外标准组织已开展相关系列标准制定。CCSA已完成长距400G光模块、系统2大核心标准立项;主流国际标准组织已完成中短距400G标准制定,并已启动800G研究。

张德朝介绍指出,相比100G,400G面临调制格式、波段范围、光纤设施等全方面的技术革新。

其中,调制格式是超高速传输的最关键技术,直接决定系统的技术方向。面向多种竞争方案,收敛调制格式是400G面临的首要问题。综合考虑传输性能、成本和产业发展,骨干网和城域网至多应用两种调制格式。中短距传输已收敛至16QAM@75GHz,业内已有成熟产品,满足部分省内干线、城域和DCI等应用场景;长距传输将多种潜在竞争调制格式及不同通道间隔方案收敛至16QAM-PCS@100GHz及QPSK@150GHz两种,需进一步研究后方可明确技术选择和应用场景。

张德朝介绍,400G 16QAM-PCS技术已基本成熟,在满足工程余量的前提下,实现400G从600km城域传输能力到~1000km骨干传输能力的跨越。400G 16QAM-PCS系统采用G.652.D+EDFA实现~1000km传输,G.654.E+EDFA提升至1300km/1700km(现网/实验室)以上;使用拉曼混合放大,同距离G.652.D提升ONSR可提升2.3~3.3dB, G.654.E提升3.0~4.5dB;40波(C4T波段)/60波(C6T波段)点对点系统传输能力已可基本满足骨干需求,OTU、OA、WSS 等80波系统及OXC组网关键器件已支持C4T+L4T,可进一步评估证80波16QAM-PCS@100GHz传输能力。

400G QPSK技术也已取得突破进展:一方面,优化400G QPSK传输方案并完成实验室离线系统验证,沿用常规EDFA放大+G.652.D,首次实现满足工程余量前提下的2000km传输;另一方面,验证了128GBaud调制器等高速率光电核心器件及DSP算法的成熟度,后续将进一步推动先进制程工艺DSP研发,预计年底具备预商用产品测试能力。

在载波调制方面,业界存在单载波调制与数字子载波调制两条技术路线,单载波方案更具优势。单载波与数字子载波研究与验证表明,两种方案传输性能相近,但在OXC组网下具有显著的滤波代价差异。经过10级WSS,单载波方案滤波代价0.32dB,数字子载波方案滤波代价1.66-1.75 dB。

在频谱范围扩展方面,80波系统是OTN骨干网基本需求。但现有C6T波段不能满足400G 80波长距离系统需求,需要扩展波段至C+L。张德朝指出,调制格式的选择及应用直接决定波段扩展的范围:QPSK的波特率为~130GBd,波道宽度达137.5GHz或150GHz,80波系统需将波段扩展至C6T+L6T;16QAM-PCS的波道宽度为100GHz,80波系统需将波段扩展至C4T+L4T,若考虑与QPSK共光层,则建议将波段扩展至C6T+L6T。

在新型光纤系统方面,中国移动优选国内起步早、进展快的弱耦合少模技术开展研究。该方案既支持各空间信道使用直检方案,又可以使用较低阶数的MIMO实现高速相干传输,能够兼容现有单模设备,适用场景广泛。据介绍,中国移动已完成全球首个三模实时弱耦合模分传输系统,传输距离提升3倍,创造了业界纪录。此外,中国移动首次提出少模光纤中各LP模式的模内DMD概念,分析并给出模内DMD成因理论模型,对模内DMD效应损伤进行了理论分析,并设计模内DMD测量方案,完整参数精准测量。

张德朝进一步介绍,中国移动已经开展800G前沿技术研究,并首次实现单载波800G 1000km传输。基于~90GBd的800G系统仍不是长距传输的理想方案,须采用更高波特率来降低传输损伤。具体而言,基于90GBd的64QAM-PCS单载波800G,采用G.654.E+混合放大,实现1000km+极限传输;基于95GBd的64QAM-PCS 800G,采用G.654.E+拉曼放大,实现2000km+极限传输。此外,C+L波段不能满足80波800G系统需求,需要加快对新波段(E/S/U等)的研究,包括放大器、相应波段光纤传输性能、截止波长等。

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