在近日举行的“2022中国光通信高质量发展论坛——400G技术专场”上，中国电信股份有限公司研究院工程师吕凯发表《骨干网400G传输系统技术发展与应用展望》的主旨演讲。他表示，随着5G、AI、云技术等新一代信息技术的发展和成熟，全球流量呈现持续增长的趋势。数据流量的不断增长，始终驱动大容量技术不断发展。
吕凯介绍，目前单波400G的线路测技术，已经完成两次技术迭代，传输能力达到1000km左右，可以覆盖城域/区域应用。不过面对长距离应用，目前的两代400G技术尚不能满足，需要在芯片器件方面不断突破。面向未来，400G一定是下一代骨干传输演进的重要方向。
下一代400G需重点解决超长距传输应用挑战
吕凯表示，“长距离应用，一般要求传输能力至少达到1500公里，因此仍需在400G技术上进行突破，关键是DSP芯片以及相关高速光器件的技术突破。”
当前，尽管7nm DSP芯片的时代已经来临，但400G技术在器件、算法等关键技术仍需突破，满足超长距离商用任重道远。预计2023或2024年，第3代400G DSP芯片在工艺、器件、算法等关键技术取得突破，能够覆盖国干全场景应用需求，传输能力将达到2000km+。
除了芯片器件外，应对于带宽增长的需求，400G系统还需扩展光谱范围, 以打破提速率不增容量的怪圈。主要分为三个阶段，第一阶段的 C+波段96波系统技术已成熟，开始批量应用；第二阶段的C++波段120/120+波系统，目标在200G WDM系统距离不变前提下，容量翻一番（80x200Gb/s）；第三阶段的C++&L+/L++波段~200波系统，目标在400G WDM系统距离不变前提下，容量再翻一番（80x400Gb/s）。
吕凯表示，扩展C+扩展L，光放依然是关键，可能最终决定扩展L的方式。目前L100和 L110波段的放大器已有样品；L120波段需要进一步研究，已经有部分厂商取得技术突破，完成原型验证。器件方面，WSS、AWG等器件则没有技术瓶颈。
“以上主要是400G线路侧的发展现状。”吕凯表示，对于400G客户侧技术，主要有两种速率需求，一种是400GbE，一种是400G OTN。
目前，400GbE光模块技术逐渐聚焦于单波长100Gb/s PAM4方案(2km/10km)，已经实现规模商用。但是400G OTN光模块，标准完备，但产品缺位，市场上没有兼容400GbE/400G FlxO-SR的双速率光模块。
400G OTN客户侧光模块为什么重要？吕凯阐述，对于运营商骨干网，未来建设400G网络，仍然会存在多张区域网并存的情况，跨系统转接不可避免，OTN客户侧互联是运营商骨干网跨系统转接的不二选择。
因此，400Gb/s WDM系统需要成熟的400G FlexO-SR接口，呼吁业界尽快提供兼容支持400GbE和400G FlexO-SR的双速率光模块，规格聚焦在FR4和LR4-6。此外，现阶段没有兼容支持53.125Gbps和55.9Gbps双速率的PAM4 DSP芯片，亟需该芯片尽快成熟。
骨干网应用400G是必然选择，预计2024年商用
从技术演进路线分析，130GBd左右的400G QPSK的技术方案是未来几年400G骨干网的重要技术方向。吕凯表示，一是匹配400GE业务的需求，单波400G的线路速率是必要条件。二是目前的400G 16QAM及更高阶的调制格式传输距离受限，现网传输距离在1000km以内，达不到长距传输要求。三是预测400G QPSK在现网传输距离达到1500km。
吕凯介绍，根据多个厂商的反馈结果判断，预计在2023年会出现样机或者是商用设备。不过，要保证良率，预计2024年，骨干长距离400G产业具备规模部署能力。届时运营商将根据400G业务驱动推动网络建设。
与此同时，实践证明100G全光交换的优势明显，400G时代全光网是理想选择，具备一站直达时延小、交叉容量大、功耗低等特性，助力碳达峰和碳中和。
同时也要积极推进高维度WSS的集成ROADM。32维WSS能够满足绝大部分场景的需要；零站内连纤，光背板，部署快，易于维护；同时机房空间占用小，每个节点只需1个机架。目前，集成ROADM，产业已初具部署能力，相关行业标准正在制定中。
吕凯介绍，中国电信积极推进400G的现网试验，已在上海-广州间建成国内首条全G.654E陆地干线光缆，全长1970公里。并利用该条新建光缆完成了国内首次在G.654E光缆上的400Gb/s超长距WDM传输商用设备现网试验，实现了超过1900公里的无电中继传输。
通过现网试验以及测算表明，G.654E光纤可有效提升系统传输性能、延长无电中继传输距离，可在骨干光缆网络中推广应用。在G.654E光纤中，不同速率的WDM系统，相比较G.652D光纤而言，传输距离提升至少80%；当前采用星座图整形PM-16QAM调制码型的400Gb/s WDM系统，可以在G.654E光纤中可以实现1500km以上的无电中继传输。
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