【光电通信】中国移动李晗：明确400G技术演进路径 QPSK是更好的长距骨干方案

来源:今日光电发布时间:2023-03-041838浏览

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在今天举行的“中国移动算力网络400G全光网技术试验阶段总结暨产业推进研讨会”上，中国移动集团级首席专家、中国移动研究院基础网络技术研究所所长李晗表示，算力网络是中国移动一体发力“两个新型”的重要基础，而光网络是算力网络的重要基础和坚实底座，也是中国移动算力网络创新试验示范网CFITI的重要内容。

李晗进一步介绍，算力网络的核心要求是大带宽、低时延和三个“无所”（网络无所不达、算力无所不在、智能无所不及），因而需要400G大管道、OXC全光组网和SDN+SRv6。其中，400G是指单波长能够承载400G类型业务的传输技术。

5年实践，锁定400G QPSK长距骨干方案

对于光传输网而言，400G物理层速率需要加上27%的开销，所以线路侧总速率实际达到526~534G之间。在2018年，中国移动基于64或67波特率光器件，采用偏振复用后速率视线翻番，但为了达到500G+传输容量还需要提升4倍，因而采用16QAM成为必然选择。其波道间隔为75GHz，总谱宽6THz，但是传输距离只能达到600公里。

李晗指出，满足干线上千公里传输的理想选择是引入PCS概率星座整形技术，总体效益可以提升2.5-3dB，但是PCS技术要求光模块波特率从60GBd提升到90GBd，并且在算法非常复杂。

中国移动经过5年推动，目前16QAM-PCS技术已经成熟。然而，随着近两年800G技术兴起，要求采用130+GBd的光模块，这也为400G提供了另外一个选择，也就是不需要16QAM，而是采用QPSK进行传输。类似于“5G技术4G化”，130+GBd的800G技术在400G应用是“异曲同工”。QPSK技术理论上传输距离可达几千公里，但是要求波道间隔达到150GHz，总谱宽12THz。

对于400G技术路线的选择，李晗认为，首先考虑性能满足应用需求，其次是产业支持度好、技术生命周期长，第三是自主可控、降低风险。“只要高波特率光电器件能够实现自主可控，解决130GBd技术难点，QPSK将是更好的长距骨干方案。”

5616km，400G QPSK实时现网极限传输

历经5年4次实验室验证和2次现网试点，中国移动已就400G进行持续性的系统研究和攻关。2018年-2021年11月，中国移动主要基于16QAM重点推动PCS；2021年12月至今，推动QPSK走向成熟。李晗强调，QPSK传输距离优势显著，但仍需要经过现网真实场景的检验，以及推动~130GBd光电器件的成熟，以及C6T+L6T，尤其是L波段EDFA、WSS/OXC的成熟。

从2022年11月至今，中国移动已经开展浙江宁波←→贵州贵安400G QPSK现网试点，单向长度2808km，跨段数45个，途经浙江、江西、湖南、贵州四省。主要考量因素包含以下几个方面：一是保留光纤维护余量。贴近真实现网，根据设计院指导，全部往返90个光放段均预留了光纤光缆维护余量（0.06dB/km）与接头余量（0.5dB/个）。二是非等跨大衰耗真实跨段。以EDFA为主，部分大跨段采用拉曼+EDFA。三是多波调谐配置。1个可调谐真波+39个填充波，遍历C6T波段验证各通道性能。四是算力网络业务。链路打通后，加载算力网络业务，进行基于400G全光组网的算力网络业务承载验证。

现网试点测试结果表明，实测QPSK背靠背OSNR容限15.8dB，相比16QAM-PCS提升1dB，2000km传输后整体提升超2dB；完成5616km 400G QPSK实时现网极限传输，仍有2.2dB OSNR余量；完成2808km C6T各通道性能遍历，平均余量4.67dB，C6T满波可用；本次试点创造了在现网G.652D光纤预留充分维护余量情况下，400G传输距离世界纪录。

李晗同时指出，在测试过程中以及前期研究均发现，400G QPSK也存在一些特有的挑战，随着频谱扩展至12THz C6T+L6T后，受激拉曼散射效应（SRS）带来的功率转移问题凸显，给运维带来了挑战，应对各波长入纤功率和逐跨放大分别严格控制，依靠仿真与智能控制相结合，实现光网络数字孪生，一键下发无需逐段手工调节，运维无感知。

演讲的最后，李晗提出400G技术和产业推进倡议：一是加速推动400G QPSK技术成熟，并在骨干长距传输商用；二是加速推动~130GBd光电器件规模商用进程，并收敛具体波特率数值；三是持续提升oDSP自主可控能力，并进一步向绿色、低功耗演进；四是加速推动光层器件从C波段向L波段拓展，全面支持12THz光谱宽度，包括ITLA、CDM、ICR、EDFA及WSS等；五是提升智能规划及自动化均衡能力，克服SRS带来的功率转移影响；六是推进G.654E超低损耗光纤支持更低截止波长，并加快部署；七是加速拉曼等新型线路放大技术成熟和应用，克服大跨段和超长距覆盖难题。

来源：光通信观察