“從2012年到2019年,，根據(jù)人工智能的需要,，算力已經(jīng)增長了30萬倍,。”中國工程院院士鄔賀銓在日前召開的新一代光傳送網(wǎng)峰會上表示,，與全球水平相比,，中國的算力發(fā)展也很強勁，“在全球超級計算機500強中,，中國占據(jù)了45%,。”與算力增長相匹配的是流量的快速增長,，而光網(wǎng)絡(luò)是流量最大的載體,。面對迅猛增長的算力和流量，光網(wǎng)絡(luò)將做何選擇?

中國光纖新增市場連續(xù)5年全球第一

根據(jù)華為的預(yù)測,，2020年以前,，固網(wǎng)的流量基本是以高清視頻為主，帶寬并不高;2020年至2025年,，固網(wǎng)中開始出現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(VR)業(yè)務(wù);到2030年,，受全息業(yè)務(wù)的影響，單一業(yè)務(wù)的流量會達(dá)到1Tbps以上,。從發(fā)展曲線看,，2010至2020年十年中，固網(wǎng)流量只增長了4倍,，可是從2020年到2030年的十年將增長2500倍,。

據(jù)思科的預(yù)測，2021年視頻業(yè)務(wù)將占全球流量的81%,，中國互聯(lián)網(wǎng)的視頻業(yè)務(wù)占網(wǎng)絡(luò)流量的94.5%,。從全球流量看，固網(wǎng)每年增長24%,，移動網(wǎng)絡(luò)每年增長47%,。

中國的寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)在過去幾年得到大幅度提高。從移動網(wǎng)絡(luò)來看,，中國每萬人基站數(shù)是14個，美國是4.7個;每10平方米有的基站數(shù)，中國有5個,，美國只有0.4個,，所以美國基站的功率都遠(yuǎn)大于中國，輻射也遠(yuǎn)大于中國,。從固網(wǎng)寬帶光纖滲透率來看,，2019年中國達(dá)到了92.9%，美國是25%,。而且百兆帶寬的光纖到戶滲透率,，在2020年11月達(dá)到89.4%。

鄔賀銓說,，中國的光纖新增市場連續(xù)5年是全球新增市場的一半,，中國光纜總線路長度已經(jīng)達(dá)到4546萬公里，占全球40%以上;2019年中國光纖覆蓋率是美國的四倍,，這說明我們的光纖部署是領(lǐng)先于全球的,。

在覆蓋水平大幅提高的同時，用戶感受得到的實際網(wǎng)速還有提升空間,。從我國寬帶速率提升的縱向比較來看,，從2013年到2019年，我國固網(wǎng)的下載速率提升了14倍;從橫向比較看,，據(jù)思科數(shù)據(jù),，2018年全球固網(wǎng)寬帶的平均速率是45M，我國為28M,，是全球平均水平的60%,。

“在互聯(lián)網(wǎng)國際帶寬上，我們是比較低的,，2017年全球網(wǎng)民平均國際帶寬是76K,，中國是28K，這個速率是歐洲的1/4,，美國的1/3,。”鄔賀銓說,，“當(dāng)然這不僅是光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的問題,，還有國家出境流量安全管理的問題。我想說明的是,，盡管國內(nèi)的光纖發(fā)展很好,，但帶寬水平、可用寬帶能力與世界水平還是有很大的差距,?！?/p>

中國光模塊技術(shù)躋身國際先進(jìn)水平

作為寬帶的底層物理承載基礎(chǔ),，中國的光纖光纜技術(shù)發(fā)展走了引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新的路。從拉光纖到做光纖預(yù)制棒,，再到光纖光纜裝備,，我國的光纖光纜生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)是國際先進(jìn)水平。目前我國是全球最大的綠色光棒基地,?！肮饫w的可用波段將從C波段向C++波段演進(jìn)，能使每光纖帶寬增加50%,，而且未來還將向L波段擴(kuò)展,。未來幾年，G.654.3海纜以大有效面積和低衰減等特質(zhì)將登陸成為通信干線的新選擇,。

我國在光模塊技術(shù)上也可以躋身國際先進(jìn)水平,。華為在2020年2月份率先實現(xiàn)了800Gbps超高速光模塊，在此之前國際最好水平是400G,。800G模塊大幅提高了光網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能,，進(jìn)一步降低單比特傳輸成本。在光纖的傳輸距離上,，中國企業(yè)在400G現(xiàn)網(wǎng)測試中創(chuàng)造了超過600公里的傳速距離,。

中國企業(yè)實現(xiàn)了220GBaud的超高速信號傳輸，借助新型大帶寬IQ調(diào)制器以及神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的非線性數(shù)字信號處理算法,，首次突破200GBaud,，為未來單波速率向超Tbit級別的技術(shù)演進(jìn)奠定基礎(chǔ)。此外,，中國企業(yè)還實現(xiàn)了全球最大容量的光交叉平臺,，容量達(dá)到384T。

鄔賀銓認(rèn)為,，光纖的潛力還有待發(fā)揮,。從光通信采用的波段來看，原來只是在25GHz中發(fā)展,，如果可以把傳輸損耗控制在一個范圍,，光通信采用的波段可以向C波段轉(zhuǎn)換，并向L波段擴(kuò)展,，實現(xiàn)高達(dá)260Tbps的帶寬,。

在帶寬之外，光纖網(wǎng)還要提供具備確定性的低時延服務(wù)?，F(xiàn)在IPv6技術(shù)火熱,，IPv6不僅僅可以表達(dá)終端及身份和位置，還可以把IPv6作為路由器的節(jié)點來用,?！霸瓉碇恢谰W(wǎng)絡(luò)中的IP包是沿路徑進(jìn)入目的地地址,，根本不知道IP包中承載的內(nèi)容是什么，而在IPv6中可以加入應(yīng)用感知,，指示用戶的身份,，用戶IP服務(wù)質(zhì)量以及IP包對于帶寬、延時,、抖動的要求，運營商看到這個需求指標(biāo)就知道應(yīng)該提供什么樣的服務(wù),?！编w賀銓說。

5G時代光網(wǎng)絡(luò)面臨新的挑戰(zhàn)

與之前的移動通信技術(shù)相比,，5G的能力是多方面的,，如增強技術(shù)、支持移動寬帶,、高可靠,、低時延、廣覆蓋,、大連接等,，同時結(jié)合網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)，可以做針對5G網(wǎng)絡(luò)的軟件定義網(wǎng)絡(luò)切片,。5G用戶速率是4G的10倍,，峰值速率為200bps。據(jù)業(yè)內(nèi)企業(yè)分析,，5G連接速率在2023年可達(dá)575Mbps,，是4G速率的13倍。

但室內(nèi)的移動通信通常都是卸載到WiFi然后轉(zhuǎn)入光纖網(wǎng)絡(luò),，4G有59%流量分流到WiFi,，5G有70%的流量也會分到WiFi，WiFi6有希望做到10Gbps,，因此移動通信的發(fā)展,，很大程度上流量是走到光通信網(wǎng)絡(luò)中，因此隨著Wifi速率的提升,，光網(wǎng)絡(luò)的整個結(jié)構(gòu)流量也在跟著上升,。5G前傳網(wǎng)絡(luò)是基于光網(wǎng)絡(luò)部署的。由于5G采用的MIMO技術(shù),，多達(dá)64個天線,，所以無法繼續(xù)使用4G的前傳網(wǎng)絡(luò)，主要是帶寬沒有辦法支持,?！爸袊苿犹岢龅腗WDM方案在5G前傳中受到了很多關(guān)注,，可以在比較簡單的情況下實現(xiàn)容量的提升?！编w賀銓說,。

無論從固網(wǎng)還是5G來看，光網(wǎng)絡(luò)都有更多挑戰(zhàn)需要解決,。工信部科技委常務(wù)副主任,、中國電信集團(tuán)科技委主任韋樂平說，發(fā)展新一代的光通信,，要納入標(biāo)準(zhǔn)體系中,。2020年12月，中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會成立了TC618組,，專注于做光通信的承載標(biāo)準(zhǔn),。

據(jù)介紹，TC618的主要工作方向有三個：一是承載方案,，研究面向綜合承載光傳送網(wǎng)需求和承載方案,，研究新一代光傳送網(wǎng)的技術(shù)演進(jìn)方向;二是傳輸技術(shù)，包括陸地大容量WDM傳輸技術(shù),、海洋光纖傳輸,、新一代光纖技術(shù)等;三是光模塊。

“光模塊是制約光通信發(fā)展的最后一個大屏障,，這個東西不突破,，系統(tǒng)是不可能快速發(fā)展的?！表f樂平說,，“我們國內(nèi)有很好的基礎(chǔ)，但拔尖的少了點,。希望通過通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會,，能夠推動光模塊產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展，特別是可調(diào)諧的激光器自主化能力實現(xiàn)突破,?！?/p>