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1、C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散C+LC+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書一體化光網絡解決方案技術白皮書版本版本日期日期作者作者審核者審核者備注備注V1.02025/04/23吳妮珊、于文博 2025 ZTE Corporation.All rights reserved.2025 版權所有中興通訊股份有限公司保留所有權利版權聲明:本文檔著作權由中興通訊股份有限公司享有。文中涉及中興通訊股份有限公司的專有信息,未經中興通訊股份有限公司書面許可,任何
2、單位和個人不得使用和泄漏該文檔以及該文檔包含的任何圖片、表格、數據及其他信息。本文檔中的信息隨著中興通訊股份有限公司產品和技術的進步將不斷更新,中興通訊股份有限公司不再通知此類信息的更新。C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散目錄目錄1.發展趨勢.11.1 智算業務推動網絡容量升級.11.2 高速光模塊需求爆發式增長.21.3 一體化器件產業鏈逐步成熟.32.關鍵技術.52.1 C+L WSS 一體化.52.2 C+L OTU 一體化.72.3 多波段系統自動功率均衡.103.技術進展與應用建議.153.1 相關標準與產業鏈進展.153.2 傳輸相關試點和驗證.
3、174.展望.184.1 市場展望.184.2 技術演進展望.185.縮略語.19C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 1 頁1.1.發展趨勢發展趨勢1.11.1 智算業務推動網絡容量升級智算業務推動網絡容量升級隨著云計算、大數據、AI 等智算業務的不斷興起和快速發展,全球網絡業務流量需求激增。2025 年,全球 AI 增強與原生應用相關的網絡流量呈現出爆發式增長;其中 AI 增強型應用(如嵌入 AI 功能的現有服務)占全球網絡流量的 43%(CAGR 31%),因功能升級引發流量“膨脹”;原生 AI 應用(如自動化決策、自主交互)雖初期占比不足 1%,但以
4、 100%超高增速成為未來核心變量。預計至 2030 年,AI 相關流量(增強+原生)將顛覆現有格局,尤其是視頻/圖像等富媒體 AI 交互,將驅動全球網絡基礎設施向高帶寬、低時延轉型,迫使全球運營商加速智能流量調度能力建設。作為承載算力的全光底座,算力網絡的蓬勃發展給底層骨干傳送光網絡的容量和速率帶來了新的挑戰。骨干傳送網在保障數十 T 級超大帶寬的基礎上,還需要具備低時延、超高可靠性、算網協同任務式調度等能力。C+L 一體化方案的推出,可以幫助運營商在保證高速率、大容量的前提下,高效應對數據洪流,實現擴展 C+L 波段的全波段無限調頻,打造更敏捷更靈活的光網絡設施。同時,隨著干線流量的快速增
5、長,光模塊能耗問題也日益凸顯。目前主流技術方案包括采用共封裝光學(CPO)和線性驅動可插拔光模塊(LPO)等來降低光模塊功耗。對比兩種技術路線,預計短期內會出現 LPO 和 CPO 并存的狀況,后續 LPO 將因其顯著的成本優勢在 400G/800G/1.6T 領域勝出;CPO 則主要應用于小眾市場,聚焦特定的場景需求(如超低延遲場景)。因此從長期發展的角度看,具有高集成、低功耗、低成本特點的 C+L 一體化可插拔光模塊將成為下一代綠色光網絡的最佳選擇。C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 2 頁1.21.2 高速光模塊需求爆發式增長高速光模塊需求爆發式增長
6、隨著社會經濟的新引擎AI 應用迅速步入千行百業,網絡流量正以每 3-5 年增長 1倍的速度增長。與之相對的,基礎通信設施更新周期約為 30 年,因此 OTN 勢必須向單纖大容量方向持續演進,以解決流量增長快速與基礎設施更新緩慢之間的矛盾。Omdia 預測顯示,B400G 光網絡在未來 5 年投資及占有率均超過 50%,將成為大量運營商的首選,傳輸速率的全面迭代帶來了高速光模塊需求爆發式增長。以數通光模塊為例:1.模塊數量:2023 年 400Gbps 以上的光收發模塊全球出貨量為 640 萬個,2024 年約 2,040 萬個,預估至 2025 年將超過 3,190 萬個,年增長率達 56.5
7、%。圖 1.1 全球 400G 以上光模塊出貨量預測(20232025)2.市場空間:預計自 2025 年起,全球相干波長出貨量將以 9%的復合增長率持續增長。未來五年,400Gbps 和 800Gbps 出貨量將占據主導地位。1.6T 于 2024 年底開始發貨。預計 2.4T將于 2027 年進入市場。C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 3 頁圖 1.2 相干波長出貨量預測(20172029)(數據來源:2025 DellOro)從以上數據可以看到,數通模塊的需求在未來 5 年內將以較快速度持續增長;這意味著整體干線和城域流量需求也在同步快速增加,對相
8、干長距傳輸系統的架構、容量、能效等都提出了更高要求。在 C+L 波段的信號譜寬擴展已成為行業主流技術方向的背景下,干線流量需求的快速增長,使得相干長距傳輸場景下的相干光模塊出貨量持續增加,這將導致光層系統的復雜度問題進一步加劇。具有 12THz C+L 全波段任意調諧、調度能力的 C+L 一體化光網絡解決方案可以簡化 C+L 系統的組網結構,最大程度上發揮 ROADM 全光交換能力。1.31.3 一體化器件產業鏈逐步成熟一體化器件產業鏈逐步成熟C+L 一體化系統的商用與產業鏈的技術創新密切相關。根據一體化系統關鍵器件的實現難度和發展現狀,400G C+L 系統的演進路線如下圖 1.3 所示。從
9、 C/L 波段分立架構出發,一體化系統演進將經歷 WSS 一體化、WSS/OTU 一體化、WSS/OTU/EDFA 均一體化三個不同階段,其最終形態從結構上接近現有 C 波段系統,器件成本預計降低 30%,板卡集成度提升一倍,系統運維更加便利。C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 4 頁圖 1.3 400G C+L 系統演進路線1.C+L 二階段:C+L 二階段依賴一體化 WSS 器件,OTU 和 EDFA 仍然為分立形態。目前 C+L 一體化 WSS 技術已成熟,一體化 WSS 器件已可提供。從目前市場需求角度看,2024 年下半年起,WSS 一體化的 C
10、+L 系統開始規模商用,對應 ROADM 站點具備 C+L 波段一體化調度的能力。對于下一階段的 OTU 一體化系統,可支持現網平滑擴容和升級。圖 1.4 C+L 二階段系統組網示意圖2.C+L 三階段:C+L 三階段在已具備一體化 WSS 的基礎上,引入一體化 OTU 器件,僅有 EDFA 仍處于分立狀態。從光層來看,C+L 三階段與二階段的組網結構基本一致,但 OTU 的一體化可以使光網絡實現完全的 C+L 全波段自由波長調配。目前一體化 OTU 所關聯的相干光收發器件 CDM 和 ICR C+L 寬譜技術、C+L 一體化寬譜可調諧 ITLA 以及 SOA 等技術均已突破;預計 2025
11、年2026 年可實現光模塊 C+L一體化的最終優化和全面商用,屆時 OTU C+L 全波可調,400G/800G OTU 單端口造價C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 5 頁將進入合理區間,光系統整體成本進一步降低。圖 1.5 C+L 三階段系統組網示意圖3.C+L 四階段:C+L 四階段為 C+L 一體化的最終形態,通過一體化 WSS、一體化 OTU 和一體化 EDFA器件的全面應用,去除 C/L 波段合分波器件,簡化光層組網結構,減少合分波器件對跨段損耗等的影響,進一步提升光系統的傳輸能力。但目前一體化 EDFA 技術與量產尚存在諸多不確定性,相關一體
12、化鉺纖仍處于研究階段,要視技術發展情況再做具體策略決定。圖 1.6 C+L 四階段系統組網示意圖結合以上分析,目前 C+L 系統正處于第二階段,一體化 WSS 的規模商用和部署,使光系統在波長調度方面,單端可調度波長數提升 1 倍,資源利用率顯著提升;隨著一體化OTU 技術和產業鏈的逐步成熟,預計 2026 年將全面迎來 C+L 系統的第三階段;預計一體化 EDFA 的商用不會早于 2027 年,其成本和技術優勢有待后續衡量決策。2.2.關鍵技術關鍵技術2.12.1 C+LC+L WSSWSS 一體化一體化隨著 C+L 系統演進,WSS 從 C+波段擴展到 L+波段,C6T+L6T 一體化 W
13、SS 已在業內逐步推出,支撐 OXC 向 C+L 一體化方向發展?;?LCOS(硅基液晶)的光波長C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 6 頁選擇開關(WSS)是 OXC 各廠家的通用選擇,可將輸入端口的任意波長信號靈活調度到任意一個線路端口輸出,是 OXC 實現光交叉功能的核心部件,實現波長級的光層調度功能。相較于分立式 WSS,一體化 WSS 由于單通道間隔的像素尺寸壓縮,或存在 WSS 通道帶寬窄化問題。該問題可以從光路和算法兩方面得到有效解決。光路方面,增加棱柵線數提升色散/分光能力,配合光路透鏡調整(位置/焦距調整,甚至增加輔助透鏡),能夠實現1
14、2THz 光發散角壓縮和 LCOS 面光斑的壓縮。算法方面,LCOS 整形算法優化,結合 LCOS分辨率提升(2.4k/2.9k/3.3K),可以進一步改進帶寬。通過光帶寬元件/算法多層次優化,使能一體化 OXC 組網商用。圖 2.1 C+L 一體化 WSS 結構示意圖對于 C+L 一體化的不同階段,一體化 OXC 架構也呈現出不同的形態。如圖 2.2 所示,在 WSS 實現 C+L 一體化,OA 分立的階段,OXC 系統通過進一步將 C+和 L+的 OA物理上高度集成,實現 C+L 板卡一體化。圖 2.2 C+L WSS 一體化 OXC 架構C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權
15、所有未經許可不得擴散第 7 頁當OA進一步實現寬譜一體化集成,C+L系統OXC可以實現完全一體化的極簡架構。圖 2.3 C+L 完全一體化 OXC 架構隨著網絡發展帶來核心節點光層調度維數的增加,高維度的 OXC 需求會進一步增長,C+L 系統上下路 40 維,以及后續更高維度 48/64 維 OXC 產品也會很快到來。技術上 CDC上下路的 C+L 一體化 M*N WSS 或 MCS 方案將是 OXC 系統必須要解決的問題。此外,隨著 400G 傳輸速率進一步向 800G 演進,支持 S 波段的相關器件也在快速迭代中。從整個系統架構看,光電一體協同調度將促使光電交叉設備向一體化方向發展,并且
16、隨著國產自主可控的核心器件、芯片技術日益成熟以及集成度的進一步提高,將支撐整個系統更加綠色、節能、低碳。OXC 作為智能化全光網絡的基礎底座,結合管控協同調度、全局智能化功率管理、光標簽等技術的應用,將實現一站式智能開局運維、C+L 系統中功率調節化繁為簡、業務追蹤、錯連檢測、自動調度等功能,未來將進一步向更智能化方向演進。2.22.2 C+LC+L OTUOTU 一體化一體化隨著長距傳輸系統由單波 200G 向單波 400G 乃至單波 800G 發展,信號占用的譜寬不斷提升,僅能承載 40 波業務的傳統 C+波段已無法滿足單纖容量提升的需求,頻譜資源進一步擴展到 C+L 波段(C6T+L6T
17、)。同時,對于部署低功耗、高性能、便捷運維的大容量 OTN 網絡的需求不斷增加,構建靈活、綠色、高效的 OTN 網絡,C+L 一體化 OTUC+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 8 頁技術,尤其是具有更小尺寸、更低功耗和更高靈活度的一體化可插拔光模塊技術,變得尤為重要。圖 2.4 相干光模塊內部結構示意圖相干光模塊包含多個關鍵組件,其典型的內部結構示意圖如圖 2.4 所示,包括電模擬芯片、DSP 芯片、ITLA、調制器、接收機等部分。從 C+L 一體化 OTU 關鍵組件的主要技術路線及相關產業鏈發展現狀來看:1.電模擬芯片和 DSP 芯片:一體化 OTU 涉
18、及的關鍵技術與 C 波段 OTU 基本一致,僅在DSP 芯片方面需要少量補償,其 400G 技術已成熟。2.一體化 ITLA:可采用雙芯片集成(C/L 雙芯片+低損光開關)方案或單片外腔(基于優化量子阱結構的單增益芯片+基于 SiN 波導微環的多環諧振腔)方案,其中一體化 ITLA 單片外腔方案示意圖如圖 2.5 所示。圖 2.5 一體化 ITLA 單片外腔方案示意圖對于一體化 ITLA,需要解決兩個主要問題和技術難點。其一是超寬帶濾波芯片/增益芯片與高功率、小尺寸芯片存在矛盾,當 InP/Si 器件從獨立的 C/L 波段擴展到 C+L 波段后,其增益會下降,導致出光功率降低;其二是超窄線寬方
19、案與材料特性之間存在矛盾,傳C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 9 頁統的 InP 路線使用 DBR 方案,難以實現超窄線寬所需要的超長諧振腔結構。針對上述問題,中興通訊采用寬波段濾波器方案和多微環外腔結構,在實現低非線性效應、支持高出光功率的基礎上,通過結構優化拉長等效波導長度,利用成熟的高精度加工工藝實現各元件片上集成,同時滿足了寬波段、高功率、窄線寬、小尺寸的性能要求,實現了業界領先的 100kHz 窄線寬、C+L 一體化 240 波可調諧,較目前業界主流的 L120/C120調諧范圍翻倍,支持現階段 400G/800G 相干光模塊及未來 1.6T
20、相干傳輸系統需求,滿足運營商 C120+L120 應用及向 CL240 演進的需求。3.一體化調制器和探測器,主流的技術路線包括硅基路線和 InP 路線兩種。硅基路線采用硅光/薄膜鈮酸鋰調制,可支持波長范圍大,波長相關性較小,性能與單獨 C/L 波段 ICRM相當;Si/Ge PD 可寬帶響應,SiP 實測可行;InP 路線:波長相關損耗/響應度有差異,一體化預計代價較大,需從器件材料/結構優化和算法補償方面進行優化。2025 年 2 月,中興通訊的“最強 C+L 波段一體化可插拔 800G 光模塊”等光傳輸技術斬獲四項 Lightwave+BTR 光通信年度創新大獎(Lightwave+BT
21、R InnovationReviews)。與普通的固定光模塊相比,中興通訊 C+L 一體化可插拔 800G 光模塊采用緊湊的 DCFP2 封裝,尺寸減少 60%,功耗減少 68%;130Gbd5nm 數字信號處理芯片(DSP)、內部集成相干接收器和調制器(ICRM)以及內部 C+L 一體化可調諧激光器組合(ITLA)均集成到一個可插拔光模塊中;在實現高集成度和低能耗的同時,基于 130GBd,采用前向糾錯(FEC)、星座整形算法和專利技術,提高傳輸能力并支持 ULH 傳輸,有助于有效減少電中繼數量和網絡建設成本。具體來說,中興通訊 C+L 一體化可插拔 800G 光模塊采用了如下新技術:1.先
22、進的 5nm 芯片工藝,將 DSP 尺寸減小 60%,單位 Gbit/s 功耗減小 75%;2.先進的光學元件封裝工藝,將調制器和接收機集成在一個單元中,使集成水平提高C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 10 頁100%,尺寸減小 30%;3.先進的光波導封裝工藝使得激光的封裝模式從 Micro-ITLA 模型發展到了當前的nano-ITLA 模型,尺寸減小了 47%,節省了空間;4.業界首家將薄膜鈮鋰(TF-LN)技術應用于 800G 相干可插拔模塊的供應商,具有插入損耗小、非線性效應對光學系統高波特率的影響小等優點;5.采用新型摻雜技術,通過改變摻雜中
23、銦、鎵、砷和磷元素的濃度和疊層厚度,實現光譜資源的擴展和 C+L 頻帶的整合;與 C4.8T+L4.8T 頻段相比,頻譜寬度增加了 25%,提供了足夠的帶寬資源。綜上,中興通訊 C+L 一體化可插拔 800G 光模塊同時支持 C6T 波段和 L6T 波段的一體化波長靈活調度,電路板端口密度提高 100%,功耗降低 68%,在光纖網絡的快速部署、實現靈活操作和維護方面具有顯著優勢。2.32.3 多波段系統自動功率均衡多波段系統自動功率均衡WDM/OTN 系統運行時,主光功率必須保持系統設計時的功率預算,以保證接收端正常工作。如果在網絡開通中光纖參數跟預算設計不一致或網絡運維中光纖老化衰減出現變化
24、,將會導致業務光信號的功率發生變化,嚴重時會導致業務中斷。另外,WDM/OTN 系統在運行過程中,各個波長通道的光功率可能會因光纖接頭插損等原因出現變化,即光功率點偏移最佳工作點,也可能會導致光傳輸鏈路的信噪比劣化,通信質量下降甚至中斷。傳統的人工調節方式,工作量大且調節不及時。為此,在光網絡中引入自動功率優化(APO)功能十分必要,中興通訊近年來也推出了 APO 功能,助力光網絡更快調測,更穩定運行。1.1.C+LC+L 一體化(一體化(EDFAEDFA 分立)系統的分立)系統的 APOAPO根據 C+L 系統的演進路線,可以將 C+L 一體化系統分為 EDFA 分立和 EDFA 合一這C+
25、L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 11 頁兩個不同的階段。其中在 EDFA 分立的 C+L 一體化系統中,包含僅 WSS 一體化、OTU 和EDFA 均分立,以及 WSS 和 OTU 一體化、僅 EDFA 分立,兩種組網結構。從 APO 的調節策略和性能來看,C+L 分立系統中的 APO 功能和效果,在 C+L 一體化(EDFA 分立)系統中依然適用。按照波分網絡網絡組成結構,可以把網絡分為復用段和業務通道兩個層次。復用段是共信號經過合波之后起始,進入光纖傳輸,到信號分波前為終結。如圖 2.6所示,復用段功率調節的主要目的是使用光放大器克服光纜的損耗,滿足系
26、統整體的 OSNR預算要求;對于復用段層,APO 功能可以保證當網絡開通中光纖參數與功率預算設計不一致或網絡運維中光纖線路衰減發生變化時系統功率預算的穩定,減少對業務的影響。同時,啟用復用段層APO功能后,可減少手工執行功率預算調整帶來的測量和補償設置的工作量,避免出現手工測量和設置錯誤,減少維護人力。圖 2.6 復用段功率管理效果業務通道層是以線路側業務光合波前為起始,到業務接收機接收口之前為終結;業務通道功率調節的目的是使業務通道功率滿足系統功率預算的入纖功率要求,同時通過精細調節每一波功率,減小収端各個波道的 OSNR 和接收誤碼率差異,達到系統預算時規劃的性能。對于通道層,APO 功能
27、可以自動將功率出現異常的波長通道調回最佳工作點,調節及時且減少人工維護的復雜性。下圖 2.7 用功率性能示意了通道 APO 功率優化前后的情況,實際C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 12 頁過程是優化后功率也存在一定的不平坦度,但這種不平坦就是為了傳輸性能(如 OSNR)均衡而有目的的調節的結果。圖 2.7 通道層功率管理效果當前 APO 功能幾乎已經成為中興通訊超 100G 光傳輸工程標配特性,支撐了大量現網工程的新建、擴容的高效便捷調測和開通,最大化光鏈路 OSNR 余量和波道平坦度。當具體到寬譜 C+L 系統(12THz)時,為保證系統動態增減波時
28、的傳輸性能穩定,系統需要依靠填充波技術保證波道始終為滿配狀態。該波道滿配的系統中存在著強烈的 SRS效應,光功率從短波長向長波長轉移非常顯著。1)從性能角度來說,SRS 轉移具有累積效應,經歷多個跨段的傳輸后,接收端短波長功率明顯低于長波,OSNR 平坦度顯著劣化。2)從運維角度來說,由于拉曼效應會隨著入纖功率的變化而變化,C+L 系統的功率均衡需要不斷迭代才能達到設計的目標值。因此為了保證業務性能始終滿足設計要求,開局、擴容與運維時,系統都需要自動功率均衡來維持系統性能??傮w來講,與 C 波段系統相比,C+L 系統對于自動功率均衡功能的性能與效率的要求更高。1)開局場景,APO 可以自動調節
29、業務功率滿足性能要求;2)擴容場景,APO 可以高效完成端到端的業務自動開通;3)運維場景,APO 可以在鏈路劣化時自動運維,保障系統性能。C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 13 頁基于C+L系統中填充波配置和“真假波替換”原則,我們設計了自動功率優化(APO)算法來保障C+L系統開局調測快人一步、穩態性能優人一等的目標,APO算法也依然分為復用段與通道級兩個層次的調節。1)對于復用段級功率調節來說,APO需要補償波段間的功率不平坦,迭代調節C波段與L波段OA增益;并且補償波段內的功率不平坦,迭代調節C波段與L波段EDFA斜率;2)對于通道級功率調節來說
30、,APO需要補償殘余的功率不平坦,調節C波段與L波段WSS通道衰減。(a)(b)C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 14 頁(c)圖 2.8 C+L 系統功率均衡效果示意2.2.C+LC+L 一體化(一體化(EDFAEDFA 合一)系統的合一)系統的 APOAPO對于 C+L 一體化系統的最終階段,由于一體化 EDFA 中 C 與 L 波段在同一段鉺纖中進行放大,無法獨立控制各個波段的功率與斜率,C 波段與 L 波段需一起同步進行控制與調節,因此對應系統的 APO 策略需要結合現有算法進行更新。與之前 EDFA 分立系統的 APO 相比,EDFA 合一的
31、C+L 一體化系統的 APO 喪失了兩個波段獨立調節功率與斜率的自由度;但 APO 的調節目標不變,依然需要補償 SRS 效應功率轉移造成的 C 與 L 的功率轉移以及通道功率傾斜,最終做到 OSNR 或功率均衡。如下圖所示,對 EDFA 合一的 C+L 系統來說,APO 監測點沒有變化,依然為各個 EDFA 輸入與輸出功率以及首尾 OPM 上的通道功率;APO 可調節點變為合一 EDFA 的整體增益、斜率以及上路 WSS 通道衰減。綜合以上分析可以看到,盡管 EDFA 合一的 C+L 系統在光網絡架構上更加簡潔靈活,但系統的 APO 調節策略和性能效果或將受到一定程度的挑戰。圖2.9 EDF
32、A合一的C+L一體化系統APO調節示意圖C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 15 頁3.3.技術進展與應用建議技術進展與應用建議3.13.1 相關標準與產業鏈進展相關標準與產業鏈進展1.1.標準進展標準進展國際標準方面,400G/800G及以上相干光模塊、傳輸系統等相關標準主要由國際電信聯盟電信標準化部(ITU-T)、IEEE 802.3、OIF等標準組織,以及800G Pluggable MSA、IPEC、OpenROADM、Open ZR+等廠商發起的多源協議(MSA)組織共同制定。在短距應用方面,光互聯論壇(OIF)于2022年制定了400ZR標準規
33、范,為400G相干光模塊的短距應用提供了明確的技術指導,定義了單波長無光放大點到點功率預算受限系統(傳輸距離小于40km)和DWDM有光放大點到點OSNR受限系統(傳輸距離小于120km)兩大應用場景。目前OIF正在制定800G LR和ZR的規范,包括光系統參數、FEC、DSP、OTN映射等技術方面。OpenROADM/OpenZR+也發布了400G相干光模塊相關規范,包括支持CFP2-DCO和QSFP-DD/OSFP封裝,在400ZR幀結構的基礎上增加了100/200GQPSK、300G 8QAM等調制模式,并采用oFEC替代級聯FEC(cFEC)的方式來支持450km級的400G傳輸。IT
34、U-T SG15 Q6工作組在2023年2月會議決定重啟400G標準化,并對800G標準化采取開放態度。目前,ITU-T致力于規范多廠家兼容的DWDM系統,尋找一種判定發射機質量的參數,規范基于128GBd以上QPSK調制的DWDM長距離應用。同時,Q6未來對C+L擴展頻段的需求在800G DWDM的應用中得到了認可,Q6在800G標準化方面的表現值得期待。C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 16 頁在400G以太網接口規范方面,IEEE 802.3在2023年定義了400G以太網的物理層規范,包括客戶側的400G接口,規定了400G客戶側光模塊的傳輸距離
35、;800G/1.6T以太網接口標準化正在進行中,包括單通道100G和200G兩路不同傳輸距離的接口標準制定。國內標準方面,高速光傳輸模塊及系統的標準化工作主要由中國通信標準化協會(CCSA)傳送網與接入網工作委員會(TC6)完成。大部分行業標準以國外先進標準為基礎,結合國內應用需求制定而成,整體發展速度與國際標準基本同步。CCSA TC6 WG1先后完成了Nx400G光波分復用系統的一系列行業標準,包括Nx400G光波分復用(WDM)系統技術要求、城域Nx400G光波分復用(WDM)技術要求 和擴展C波段光波分復用(WDM)系統的技術要求。這些標準涵蓋了400G骨干、城域和擴展C頻段的應用,調
36、制格式主要指定2x200Gbit/s PM-16QAM/PM-QPSK和400Gbit/s PM-16QAM。隨著DSP和高性能FEC技術的發展以及運營商的建網需求,2023年CCSA TC6 WG1立項了 N400Gbit/s超長距離光波分復用(WDM)系統技術要求 和 城域N800Gbit/s光波分復用(WDM)系統技術要求兩項行標,將規范基于120Gbd以上的QPSK調制格式的WDM光系統,并積極推動800G相關標準和技術的研究。2023年12月份會議審查通過了“800Gb/s相位調制光收發合一模塊 第1部分:1800Gb/s”行標送審稿,討論通過了“800Gb/s強度調制可插拔光收發合
37、一模塊 第1部分:8100Gb/s”行標征求意見稿。同時圍繞1.6T強度調制光模塊、1.2T相干模塊等重點領域以及C+L一體化光器件等方面展開了討論。2.2.產業進展產業進展一體化WSS方面,目前主要設備廠家已具備C+L一體12THz的WSS技術,并已在24年逐步商用,一體化OXC架構幫助400G C+L現網實現集成度提升。C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 17 頁一體化OTU方面,中興通訊2025年2月推出800G C+L一體化可插拔光模塊,支持12THz波段全頻譜任意調整,減少50%備件種類,同時可提升WASON恢復路由可用頻譜資源,減少中繼變波長板
38、卡數量,降低運營商Capex;此外,相比固定光模塊體積減少60%,功耗下降約68%,可有效節省機房空間,顯著降低系統功耗,降低運營商Opex。一體化EDFA實現路徑尚不明確,具有較大技術不確定性,目前主流的兩種一體化放大方案均不成熟。這些產業現狀和標準進展標志著C+L一體化光網絡穩步演進中,高速相干光模塊和新型寬譜光放大器件將持續推動一體化光網絡傳輸能力提升和產業進步。3.23.2 傳輸相關試點和驗證傳輸相關試點和驗證2025年中興通訊在C+L一體化光網絡技術上持續深耕,獨家推出2倍業界的全頻OTN方案,首發一體化 400G/800G/1.6T C+L 光模塊,系統容量提升 25%且備件種類減
39、半。相關試點和驗證包括:1.助力 Turk Telekom 重構 OTN 網絡,實現機房與光纖資源節省 80%、跨歐亞大陸現網驗證全球最寬的 1.6T 方案。2.聯合中國電信完成行業首個 C+L 一體化的 80 波 800G 現網試驗,此次現網試點依托于中國電信在建 ROADM 全光交換骨干網絡,基于擴展 C+L 一體化光層平臺,全面驗證了 800Gbps 擴展 C+L 一體化 OTU 模塊的業務傳輸能力、12THz 超寬譜光電調度能力以及 WSON(波長交換光網絡)的波長恢復能力。在現網環境下,試點完成業務的兩次重路由倒換,倒換過程中支持擴展 C+L 超寬譜內任意波長的靈活切換,波長切換時間
40、為 30s 左右,為實現擴展 C+L 一體化全光交換系統的商用邁出關鍵一步。C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 18 頁未來,中興通訊將持續擴展 C+L 一體化 WDM 技術的研究,探索高速率、多波段技術的發展與應用,助力更高效、更靈活、更可靠的光網絡基礎設施構建。4.4.展望展望4.14.1 市場展望市場展望基于C+L系統的單波400G技術已經趨于成熟,整體需求在逐漸增大;對于城域網/DCI核心大流量場景,出現升級或新建 800G 網絡的需求,目前單波 800G 商用規模較小,預計在 2025 年會迎來爆發期;對于波分骨干網場景,預計短期將仍以成熟的 4
41、00G 方案為主,但部分高速率要求的場景仍然存在 800G 方案的機會。結合以上分析,運營商 C+L 一體化光網絡部署建議如下:1)對于存量網絡,可先引入 C+L 一體化 OXC 架構及一體化光模塊,使 ROADM 站點具備 C+L 波段一體化調度的能力;下一階段可視需求引入一體化 OTU,C+L 一體化 OXC架構支持光網絡的平滑擴容和升級,實現 C+L 全波段自由波長調配。2)對于新建網絡,可全面建設 C+L 一體化網絡提升系統容量,降低光系統整體成本;后續單波速率升級可平滑演進到 800G/1.6T 及以上。4.24.2 技術演進展望技術演進展望作為 C+L 一體化系統最終形態的關鍵器件
42、,C+L 一體化 EDFA 是下一步重點關注的技術。EDFA 一體化的實現,對一體化鉺纖的設計、制備及放大器整機設計等都帶來了不小挑戰。具體來說,C+L 一體化 EDFA 目前主流的技術路線包括基質摻雜方案和鉺鉍共摻方案。C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 19 頁1.基質摻雜方案:基質摻雜方案現存問題包括:帶寬不足,NF 差,放大帶寬只能兼顧單一波段;氟碲酸鹽基質與硅基方案兼容性差,熔接損耗大且不穩定;量產難度大,國內無成熟摻鉺氟碲酸光纖的產業鏈??紤]到 Er3+特性相對比較穩定,進一步調整基質和組分發射譜無法達到預期的拓寬,該方案的可行性較低。2.鉺鉍
43、共摻方案:鉺鉍共摻方案現存問題包括:C 短波增益帶寬不足,NF 差;鉍損傷導致背景損耗過大,且光纖使用長度過長,導致長波增益小,飽和輸出功率低;鉍穩定性差,溫控性能差。通過調整摻雜組分,優化制備工藝,有望拓寬 Er3+在 C 波段帶寬,減少背景損耗影響,因此該方案具有一定可行性,其放大性能提升依賴鉺鉍共摻光纖的技術突破?;诋斍暗?400 G 場景需求,預計 C+L 一體化 EDFA 在 2027 年后才可能商用。從現有技術角度來看,綜合考慮現網替換的設備成本、運維成本、傳輸性能變化導致的中繼成本,和新建網絡時 C+L 分立 EDFA 和 C+L 一體化 EDFA 帶來的建網成本,目前 C+L
44、 一體化EDFA 對 400G 已建現網和新建網絡暫無顯著成本優勢,其后續技術發展及應用需求須持續關注。5.5.縮略語縮略語縮略語縮略語術語術語描述描述QPSKQuadrature Phase ShiftKeying正交相移鍵控,是一種四相位調制方式,具有良好的抗噪特性和頻帶利用率,可以應用在相干光通信系統中。M-QAMM-Quadrature AmplitudeModulationM 階正交幅度調制,也是相干光通信系統中常用的調制方式C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 20 頁WDMWavelength DivisionMultiplexing是將兩種或
45、多種不同波長的光載波信號(攜帶各種信息)在發送端經復用器匯合在一起,并耦合到光線路的同一根光纖中進行傳輸的技術OTNOptical transport network網絡的一種類型,是指在光域內實現業務信號的傳送、復用、路由選擇、監控,并且保證其性能指標和生存性的傳送網絡ROADMReconfigurable OpticalAdd-Drop Multiplexer可重構光分插復用器,是一種使用在密集波分復用(DWDM)系統中的器件或設備,其作用是通過遠程的重新配置,可以動態上路或下路業務波長WSSWavelength selective switch波長選擇開關,是一種 ROADM 子技術OX
46、COptical Cross Connect光交叉連接器,是一種用于在光層面上進行路由、連接和交換的設備,常用于構建靈活的波分復用網絡CDCColorless,Directionless,Contentious無色、無方向、爭議接入,描述了光網絡中的一種高級特性。在 CDC 架構中,信號可以不受顏色(波長)和方向限制地進入或離開網絡,并且可以在任何端口上進行爭議接入OTUOptical Transport Unit光傳輸單元,是 OTN 中的一個關鍵組成部分。OTU 負責將客戶信號適配到 OTN 幀結構中,并進行相應的開銷處理和線路編碼ITLAIntegrated Tunable LaserA
47、ssembly集成可調諧激光器組件,是一種能夠在一個寬范圍內調整其發射波長的光源設備,常用于 DWDM 系統中以提供靈活的波長配置SOASemiconductor OpticalAmplifier半導體光放大器DSPDigital Signal Processing數字信號處理,指對采集到的信號進行分析、變換、濾波等操作的一系列算法和技術EDFAErbium Doped FiberAmplifier摻鉺光纖放大器,是一種利用摻雜鉺離子的光纖來實現對光信號放大的設備APOAutomatic PowerOptimization自動功率優化技術PSProbabilistic constellationshaping概率星座整形,通過改變各星座點的概率分布獲得整形增益的技術OSNROptical signal noise ratio光信噪比,表征光信號質量的參數C+L 一體化光網絡解決方案技術白皮書中興通訊版權所有未經許可不得擴散第 21 頁CapexCapital Expenditure資本性支出OpexOperating Expense運營支出