中国移动张德朝：面向算力网络，构建基于OXC的光电联动新型全光网
金句（摘要）：
算力网络发展驱动光网络技术变革，面向算力网络对架构、带宽、时延的新需求，中国移动提出基于OXC的光电联动新型全光网架构，该架构具有全光互联、高速传输、低时延和算光协同四大特征，其中，超大容量和灵活传送是新型全光网匹配算力网络发展的两大关键举措。
C114讯 12月30日消息（九九）在昨日举行的“算力时代，城域光网演进方向探索研讨会”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，算力网络发展驱动光网络技术变革，面向算力网络对架构、带宽、时延的新需求，需构建大带宽、低时延和灵活传送的全光底座。
张德朝进一步表示，东数西算作为典型场景，对超大带宽、超长距离、低时延方面提出更高的要求，例如传输距离要达到2000km以上，要满足骨干<20ms、省内/区域<5ms、城域<1ms的三级时延圈。
面向算力网络发展，中国移动提出基于OXC的光电联动新型全光网架构，该架构具有全光互联、高速传输、低时延和算光协同四大特征，其中，超大容量和灵活传送是新型全光网匹配算力网络发展的两大关键举措。
超大容量：单载波400G/800G是新型全光网使能技术
“超大容量最关键的一环就是400G。”张德朝介绍，中国移动从2018年开始持续对400G进行系统性的技术研究、实验室测试和现网试点验证。400G 16QAM支持C6T 80波系统配置，可满足600km传输需求，在4级OXC（8个WSS）组网下，OSNR代价<0.2dB。
400G 16QAM-PCS需要C+L两个波段来满足80波的需求，通过优化入纤功率，C和L无显著性能差异；在相同入纤功率及跨段数下，C6T+L6T较单独C6T有大约2dB OSNR下降；在3级OXC（6个WSS）组网下，OSNR进一步降低约0.2~0.5dB，在G.652.D下可覆盖约1000km。
中国移动2022年重点开展了400G QPSK和400G 16QAM-PCS的对比研究，目前已经完成了3000km以上G.652.D+EDFA/Raman的传输实验，现在正在开展现网试点。QPSK较16QAM-PCS在OSNR余量和传输代价方面均具备>1dB优势，整体优势>2dB，但需要更宽的C6T+L6T共12THz实现80波的传输。
张德朝指出，C6T和L6T在整体性能上面临更大的挑战，一是L波段的放大，二是SRS对C波段的功率会有一定影响。对于这两个问题，中国移动进行了系统性研究和实验，测试结果表明，C6T+L6T在G.652.D上有约7dB的功率转移，在G.654.E上有约3.6dB的功率转移，具备更优的整体性能。虽然SRS会造成较大功率转移，但也对OA性能较差的L长波起到了分布式放大作用，补偿了L长波因NF和增益较差丢失的性能，将为L波段放大器提供新的设计思路。
对于400G的发展，面向长距骨干场景，需明确16QAM-PCS或QPSK的技术选择，关乎技术和产业走向；高波特率光调制器等光器件性能是高速传输系统代际演进的关键。
张德朝表示，中短距采用16QAM，可满足城域及中短距省干需求，目前技术和产业基本成熟。长距传输采用QPSK，沿用G.652.D+EDFA现网链路下，可满足大部分场景；G.654.E性能更优，但部署规模仍相对较小，需加速部署。与此同时，需要推动关键器件技术发展，推动支持C6T+L6T系统的OTU、OA、WSS等光层相关器件的研发，特别是L6T放大器的研发。
面向下一代光通信，中国移动开展面向长距传输的800G和空芯光纤及其光通信系统技术研究。在800G方面，完成基于95GBd的64QAM-PCS 800G传输系统实验，采用G.654.E+纯拉曼放大，实现2018 km传输；仿真表明，即使采用180GBd 16QAM，G.652.D仍然面临严峻挑战，而采用G.654.E+EDFA可实现超1200km传输；增加波特率带来的性能优势存在边际效应，但并未迎来“波特率-谱宽”性能拐点，180GBd及以上波特率将是超长距800G的主流符号率；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。在空芯光纤方面，反谐振空芯光纤成为主流技术方向，其损耗已经突破实芯单模光纤理论极限，目前达0.138dB/km。中国移动已经完成首个基于空芯光纤的低非线性损伤800G验证，并提出采用连续调制光的非线性相位旋转测量空芯光纤非线性系数方案。
张德朝进一步介绍，面向城域的OXC，城域汇聚层及以下，光交叉节点要求9维以下甚至2-4维，现有OXC架构资源利用率低、成本高，需探索低成本、灵活调度新架构。采用波长共享型简化OXC的新架构支持多环共享波长与WSS等器件、自动化波长分配，具有资源利用率高、成本较低、光层灵活调度特点。
灵活传送：OSU是下一代OTN重要演进方向
张德朝表示，光业务单元OSU可将OTN最小颗粒由1Gb/s降为10Mb/s，是下一代OTN的重要演进方向。2020年2月，中国产业主导在ITU立项，旨在构建面向层网络的OSU技术。经过两年的深入研究，在今年9月的ITU-T全会G.osu成功更新立项“Mapping sub1G paths into OTN”，为进一步推进技术和标准发展奠定良好基础。
张德朝指出，OSU需要在业务映射、帧结构和通道层到服务层映射3大方向推进技术方案和标准研制。在业务到OSU的映射方面，CBR映射采用GMP，速率差适配能力大；PKT映射采用IMP，插入IDLE，实现复杂度低、承载效率高，但相关转码和error marking尚待研究。OSU帧结构方面，50ms保护倒换等关键性能是帧结构选择需考虑的首要因素；基于ODUflex类似的帧结构和帧长优化，有望成为主流方向；而帧结构的定义，以及4*3824字节帧长或4*960等优化帧长的选择需进一步研究。通道层到服务层的映射复用方面，固定时隙和交织粒度等方面已经基本达成共识，但复用映射方式需进一步讨论，高效无损带宽调整机制也需要进一步明确方案。
CPE OTN设备已全面实现开放解耦和规模商用，但面向算力网络发展，需进一步增强末端设备算力感知、小颗粒灵活调度等能力。首先要引入OSU小颗粒能力，实现业务端到端灵活承载调度；其次要支持业务灵活感知，基于用户需求灵活匹配转发方向和服务质量，实现业务到连接灵活映射。针对CPE OTN芯片主要采用多颗FPGA堆叠且型号繁多，存在功耗、成本较高、性价比不足的问题，中国移动联合产业研发采用单颗芯片的高性价比通用芯片，进一步降低功耗和成本，助力打造健壮的产业生态。
张德朝在总结中表示，面向算力网络发展需求，需要研究和构建新一代基于OXC的光电联动型全光网，构筑算力网络的光底座。单载波400G/800G、OSU是光电联动新型全光网实现超大容量和灵活传送的使能技术，空芯光纤、面向城域的波长共享型简化OXC是重要的技术演进方向。 
