諾基亞貝爾呂名揚：光傳送網(wǎng)代際劃分需要新指征

  作為“2024中國光通信高質量發(fā)展論壇”的重要專場論壇，“400G開啟光傳送網(wǎng)新時代”線上研討會順利召開。會上，諾基亞貝爾基礎網(wǎng)絡業(yè)務集團光網(wǎng)絡事業(yè)部首席架構師呂名揚應邀作了題為《光傳送網(wǎng)的代際節(jié)點和演進路線》的主題演講。

  呂名揚指出，從產品端來看，無論是從應用速率還是從波特率來看，全球相干產品更高速率的出貨數(shù)量都在增長?？梢哉f，在短暫低谷之后，2023年全球光網(wǎng)絡市場重新開啟了新一輪發(fā)展周期。與移動通信存在明確的代際演進特征不同，光網(wǎng)絡并沒有明確的代際特征，但“從速率來看，400G已經(jīng)完全成熟，400G將開啟下一代光網(wǎng)絡的建設周期?！? 如何進行光傳送網(wǎng)的代際區(qū)分和規(guī)劃將是業(yè)界未來的重要課題。

  呂名揚表示，作為諾基亞唯一在華運營平臺，諾基亞貝爾積極參與 “啟航行動”中的未來網(wǎng)絡產業(yè)。特別是在未來網(wǎng)絡產業(yè)中的下一代光網(wǎng)絡任務方向上，聚焦低功耗/高集成度/高符號速率的光電技術，以及超大容量長距離光傳輸系統(tǒng)技術兩個領域，進行了深入研究，積極推動產業(yè)與應用落地。

  光網(wǎng)絡代際劃分需要新指征

  2016年，采用14納米的CMOS DSP制程面世，波特率為60Gbaud，采用QPSK調制格式，網(wǎng)絡傳輸速率可以實現(xiàn)200Gbps。這一代產品同時具備了400G傳輸?shù)臐摿?16QAM調制格式)，這也是業(yè)界最早出現(xiàn)的400G產品，但距離是受限的，只能應用在城域等短距場景。

  2019年，采用7納米的CMOS DSP制程面世，最高波特率達到了90Gbaud，采用QPSK調制格式，可以實現(xiàn)300Gbps的傳輸速率；但如果采用16QAM PCS調制，雖然相比于16QAM凈傳輸速率略微下降，但傳輸距離得到極大增強，可以實現(xiàn)千公里的400G應用。

  2023年，全球所有主流廠商都陸續(xù)發(fā)布基于5納米工藝，120Gbaud的產品，采用QPSK調制格式，可以實現(xiàn)干線級別400G的超長距離應用。三代400G技術的持續(xù)演進，補全400G所有的應用場景，也標志著400G建設周期進入到新階段。

  400G并不是終點，業(yè)界開始廣泛討論下一代光網(wǎng)絡的標志速率將會是800G還是1.6T。從芯片角度來看，90Gbaud的產品就可以支持800G應用，但傳輸距離受限；采用5納米制程支持的120Gbaud產品，同時采用16QAM PCS調制，就可以實現(xiàn)800G千公里級別的傳輸。如果采用3納米工藝下的180Gbaud產品，通過PCS調速技術略微降低傳輸效率將可以實現(xiàn)更遠距離的800G傳輸。而如果使用QPSK調制格式實現(xiàn)800G，將需要240Gbaud的光電器件，目前業(yè)界仍沒有可行的技術路線。

  400G對應了三代技術，而800G將對應超過4代技術，由此可見，調制格式、波特率以及速率劃分方式高度耦合的情況在800G時代已經(jīng)不再通用。在未來高速光網(wǎng)絡的演進過程中，作為劃分標準的傳輸速率，已經(jīng)不是合適的指征。“我們認為符號速率，或者叫單波的波特率，因與DSP的制程和光電器件帶寬有強相關性，是非常合適的光網(wǎng)絡代際劃分指征?！?

  降本增效：下一代光網(wǎng)絡商業(yè)化路徑

  光網(wǎng)絡的代際演進，究竟為網(wǎng)絡帶來了什么？

  呂名揚認為，無非是有兩個需求，一個是降本，一個是增效。

  降本方面，重點關注降低器件成本，單比特成本以及單比特功耗。細分來看，器件成本主要包括DSP芯片、光電芯片以及生產成本。其中，DSP芯片的商業(yè)進程非?？欤矣泻軓姷囊?guī)模效應，隨著出貨量的快速增長，成本會快速攤薄。

  對于光模塊而言，光電芯片成本占比超過70%；光電芯片成本之所以居高不下，主要是因為其以模擬芯片居多，很難受益于CMOS成熟商業(yè)化的規(guī)模效應，而且本身會有更高的研發(fā)成本以及更高的生產成本。垂直整合將會成為優(yōu)化光電芯片成本的重要路徑，采用自研而不是外采的方式來降低光電器件成本，同時通過更為先進的集成工藝，可以實現(xiàn)產品的整體造價最優(yōu)。

  從功耗角度來看，DSP是光模塊功耗的核心，諾基亞貝爾推出了自研PSE系列的DSP芯片，并針對干線和城域應用推出不同款芯片，對傳輸側和接受側的算法進行優(yōu)化，持續(xù)優(yōu)化DSP性能與功耗。

  增效方面，即便產業(yè)界在不斷提升集成度，但以QPSK調制格式為參照，芯片和DSP算法能帶來的性能提升已經(jīng)越來越有限，進一步逼近香農極限。

  如何讓光網(wǎng)絡釋放更大的價值，呂名揚認為至少有兩個方向：基于AI/ML的網(wǎng)絡自動化和數(shù)字孿生，進一步提升運維/智能化管控；基于通感一體提升網(wǎng)絡附加值。

  呂名揚援引新質生產力的公式解釋道，新質生產力=（科學技術+生產要素+產業(yè)）×（勞動力+勞動工具+勞動對象）。其中，DSP代際演進、大帶寬光電技術、集成技術可以看作是科學技術；而數(shù)字孿生、網(wǎng)絡智能化則是生產要素；通感一體則說明光網(wǎng)絡不僅僅可以進行通信功能，還可以創(chuàng)造新經(jīng)濟。從勞動工具維度來看，AI則是下一代光網(wǎng)絡的必然選擇。

  “對于AI而言，無論算法多么智能，數(shù)據(jù)一定是基礎。”呂名揚表示。所以，諾基亞貝爾采用了基于Streaming Telemetry的開放管控體系，相比于以往的網(wǎng)絡管控工具，Streaming Telemetry可以實現(xiàn)秒級的數(shù)據(jù)采集，這就為網(wǎng)絡管控帶來了非常豐富、精確的數(shù)據(jù)，助力用戶將數(shù)據(jù)轉化為實實在在的利潤，比如網(wǎng)絡運維成本的降低，網(wǎng)絡可用性指標的提升等。

  除了網(wǎng)絡智能化之外，通感一體也是業(yè)界關注的重點?！肮饫w本身作為一種物理介質，它可以感受到外部環(huán)境的變化，通訊設施可以用作更多傳感的用途。對于下一代光網(wǎng)絡而言，通感一體是非常大的亮點，可以實現(xiàn)光網(wǎng)絡的業(yè)務轉型，為光纜的擁有者帶來更多的利潤?！?