算網(wǎng)融合下，400G和超400G光網(wǎng)絡(luò)成為大勢(shì)所趨

今年2月，國(guó)家各部門聯(lián)合發(fā)布文件，正式啟動(dòng)了“東數(shù)西算”工程，將東部的算力需求有序引導(dǎo)到西部。然而，東數(shù)西算工程的啟動(dòng)，不僅需要面向數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等算力基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)能力也要同步升級(jí)。在這個(gè)工程建設(shè)的過程中，400G的光網(wǎng)絡(luò)將成為其中的主力軍。

光網(wǎng)絡(luò)憑借大容量、長(zhǎng)距離、低時(shí)延和低抖動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，可以說是算網(wǎng)融合最合適的載體，而為了建設(shè)這樣一個(gè)全光算力網(wǎng)絡(luò)，首先就要滿足大容量高速度的需求，也就是400G和超400G光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

城域流量劇增下，長(zhǎng)途流量同樣不可小覷

在疫情卷土重來的當(dāng)下，由于居家辦公和居家學(xué)習(xí)帶來了一定的流量劇增，尤其是視頻和游戲帶來的流量，從當(dāng)前的需求預(yù)測(cè)來看，這個(gè)增速短期內(nèi)不會(huì)下滑?，F(xiàn)在的單波400G已經(jīng)可以做到1000km的傳輸距離，足以用來解決城域和區(qū)域的數(shù)據(jù)中心互聯(lián)等問題。

東數(shù)西算工程版圖 / CCTV

這樣的表現(xiàn)對(duì)于東數(shù)西算工程來說還有一定差距，要知道長(zhǎng)三角到內(nèi)蒙古或貴州等地的距離都在1000km以上。除此之外，同樣增加的還有海底傳輸，使得這類長(zhǎng)途傳輸?shù)膸捲鲩L(zhǎng)速度開始超過城域傳輸。

為此，在建設(shè)400G光網(wǎng)絡(luò)的過程中，將傳輸距離提升至1000km乃至2000km以上，同樣是一大需求。為此，不少廠商都計(jì)劃在光纖上換代，改用新型的G.654E光纖。這種新的光纖具備低損耗和大有效面積的特征，可以有效提升傳輸距離。

400G光網(wǎng)絡(luò)提出的新要求

在骨干網(wǎng)的建設(shè)中，80波系統(tǒng)起到了決定性的作用，隨著光網(wǎng)絡(luò)從100G提升至400G，乃至后續(xù)的400G，系統(tǒng)總?cè)萘客瑯釉黾恿藢?duì)應(yīng)的倍數(shù)，從8T提升至了32T。如此一來傳統(tǒng)的C波段已經(jīng)無法滿足長(zhǎng)距離傳輸?shù)囊?，而是需要擴(kuò)展至C+L波段。

不過與國(guó)外C4.8T+L4.8T的波段擴(kuò)展方案不同，國(guó)內(nèi)的設(shè)備和運(yùn)營(yíng)廠商在400G光網(wǎng)絡(luò)上，更傾向于做到C6T+L6T。波段擴(kuò)展技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)也不少，比如有的波段不適合長(zhǎng)距離傳輸，或是SRS效應(yīng)影響嚴(yán)重、需要更優(yōu)異的光放大器等。

多芯少模光纖 / Nature

還有一種提升傳輸容量的思路就是空分復(fù)用SDM技術(shù)，以多芯、少模光纖來傳輸多路信號(hào)，這類光纖已經(jīng)多次被證實(shí)將單模光纖的容量大幅提升。但這一方案需要重新鋪設(shè)光纖，無法像C+L一樣基礎(chǔ)資源利舊，所以從商業(yè)角度來說短期內(nèi)不會(huì)落地。

800G啟動(dòng)元年卻又任重道遠(yuǎn)

未來幾年中，400G勢(shì)必將作為主要的光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案，但從芯片廠商、模組廠商和運(yùn)營(yíng)商的動(dòng)向中也可以看出，800G的開發(fā)已經(jīng)提上日程。不僅主流國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織開始了800G相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究，今年也將迎來800G產(chǎn)品的正式發(fā)布，可以說是800G的啟動(dòng)元年，相應(yīng)的，這也對(duì)于芯片技術(shù)創(chuàng)造了挑戰(zhàn)，要求做到800G的全場(chǎng)景覆蓋，硅光芯片可以說是不可或缺的。800G的硅光相干收發(fā)芯片對(duì)制造工藝提出了更高的要求，基本都要用5nm到7nm的工藝來解決，有的還需要先進(jìn)的聯(lián)合封裝技術(shù)來支撐。

800G光模塊 / 華工正源

比如去年華工正源就發(fā)布了800G的SR8\DR8\2*FR4光模塊，且用到了自研的硅光芯片，其800G的OSFP SR8產(chǎn)品用到了基于7nmCMOS工藝的ODSP，將功耗做到了12W。而英特爾也在去年公開了其800G OSFP DR8光模塊產(chǎn)品，并預(yù)計(jì)于今年年初開始量產(chǎn)。

即便如此，800G光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展還面臨著不少問題，比如800G需要將波特率提升至90GBd，但在長(zhǎng)距離傳輸下?lián)p耗依然較大，或許仍要考慮使用更高波特率的器件，比如諾基亞在收購Elenion后，目前就在研一款5nm最高130GBd的硅光芯片。

再者就是上文提到的波段問題，C+L或許對(duì)于400G來說已經(jīng)足夠，但對(duì)于800G網(wǎng)絡(luò)來說依然無法滿足要求，所以需要探索O/E/S/U等新波段來解決容量該問題。但探索這類多波段波分復(fù)用傳輸技術(shù)對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈再度提出了創(chuàng)新需求，比如光纖、光放大器等，業(yè)界仍在研究相關(guān)的解決方案。所以即便在800G產(chǎn)品面世下，800G光網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)依然任重道遠(yuǎn)。