伴隨5G-A、6G技術發展，以及“東數西算”工程等戰略需求的增長，骨干傳送網在超大帶寬、超長距離和超低時延方面面臨更高的需求和挑戰。骨干網是綜合承載各項業務的信息“大動脈”，是整個信息基礎設施的“承重墻”。面向“東數西算”“東數西存”等算力網絡典型場景需求，中國移動構建400G新型全光網，構筑算力網絡的全光底座。

100G規模應用已歷經10年，400G是光傳送網的下一項重大變革性代際技術。400G通過提升信號波特率和采用高階調制格式，使單纖傳輸容量提升4倍，單比特成本有望降低至60%。然而相比100G，400G系統的OSNR容限要求至少提升6dB，需系統化地對光纖、光放大器、調制格式等多維度關鍵技術開展攻關，以滿足80波的大容量系統要求及城域中短距和骨干長距不同應用場景的傳輸性能要求。面向城域中短距應用，應重點考慮頻譜效率和低成本部署，基于G.652.D光纖和純EDFA放大仍是400G城域網的基本要求。面向骨干長距應用，應重點考慮傳輸性能。

實驗結果表明，考慮逐站OXC穿通的全光組網場景，16QAM支持約240km的傳輸距離，可以滿足數據中心互聯場景需求，若傳輸性能進一步提升可考慮在城域網部分應用；16QAM-PCS具備約720km的傳輸能力，可覆蓋城域、部分省域傳輸的主要場景；QPSK可實現1500km以上的無電中繼傳輸，是400G長距應用的最佳碼型選擇，結合G.654.E光纖和拉曼放大技術可以進一步延長系統無電中繼傳輸距離。400G QPSK技術的引入，標志著光傳送網產業正式進入“C6T+L6T”寬譜光通信時代，是繼SDH、直調WDM、OTN光聯網和相干光通信后又一重大技術變革。

400G驅動光傳送網進入寬譜光通信時代

面對業界存在的多種400G技術走向，中國移動明確了城域/省域中短距場景采用16QAM和16QAM-PCS，骨干長距場景采用QPSK的技術路線。在100G時代，基于C4T波段在50GHz通道間隔下實現80波系統。而對于不同的400G調制技術，16QAM的波特率約為67GBaud、通道間隔為75GHz，為滿足80波的系統配置，波段范圍需從傳統C4T波段擴展到C6T波段；16QAM-PCS的波特率約為91GBaud、通道間隔為100GHz，若要滿足80波配置要求，波段范圍必須從C4T波段擴展到“C+L”波段；QPSK的波特率約為130GBaud、通道間隔為150GHz，80波系統需要進一步擴展到12THz的“C6T+L6T”波段。由以上可知，“寬譜”是400G時代最突出的技術特征，也是最顯著的技術挑戰。

寬譜技術的應用主要面臨寬譜器件與寬譜系統兩大挑戰。在從100G到400G的技術發展歷程中，光模塊在器件帶寬方面面臨巨大的壓力和挑戰，需從28GBaud最高提升至130GBaud。光通信進入寬譜時代后，光器件及模塊在寬譜方面的挑戰更加凸顯。在波段范圍擴展至“C6T+L6T”后，EDFA放大器出現了L波段長波增益低、放大器體積大、不同波段難以一體化放大等新的技術難題；WSS、ITLA等其他核心組件，需要支持擴展至新的波段范圍且性能與C波段保持一致，并由分立式向“C+L”一體化演進。

此外，在寬譜系統層面，“C6T+L6T”波段最長與最短波的頻差達12.5THz，已經非常接近受激拉曼散射（SRS）效應的13.4THz增益峰值。在SRS效應的作用下，短波信號功率將被長波抽取，造成顯著的波道間功率不平坦，導致系統整體傳輸性能的劣化。中國移動通過實驗表明：80波配置的“C6T+L6T”400G QPSK信號經過一個80km G.652.D標準跨段傳輸后產生的最大功率轉移就已高達7dB，而在同等實驗條件下，100G使用的C4T波段僅存在小于1dB的功率轉移。此時，滿波配置的400 QPSK系統均衡除了面臨12THz寬譜、跨“C+L”波段兩大挑戰外，還需處理SRS效應所致的功率轉移問題，保證系統末端各通道性能相近。當前，中國移動已經實現在靜態環境下均衡后波道平坦度<±2.5dB，未來應繼續研究在增減波、網絡割接等復雜環境下實現自動化、模板化的自適應均衡，力爭波道平坦度≤±0.5dB。

中國產業引領400G?QPSK技術走向

2018年至2021年，業界先后推出了采用16QAM和16QAM-PCS實現單通道400G傳輸的技術路線。國內外相關企業廣泛參與，共同推動了技術發展、標準制定和產業完善，技術和產業處于并跑水平。例如，日本NTT公司在2020年基于EDFA/拉曼混合放大和G.654.E光纖采用400G 16QAM完成2019km實時傳輸試驗；中國移動在2021年基于純EDFA放大和G.652.D光纖采用400G 16QAM-PCS完成1077km沈陽—大連現網試驗，鏈路含16個跨段、平均跨段損耗21dB，且系統末端具有6dBOSNR余量。

經過產業界多年的努力，400G 16AM-PCS的B to B OSNR容限已達約17.5dB。在基于G.652.D光纖的經典商用場景下，可支持約1000km的點對點傳輸和約720km的逐跨OXC組網傳輸。然而，我國幅員遼闊，面向“東數西算”超長距離、超低時延需求，應考慮OXC全光組網及1500km以上的傳輸能力。此外，對于引入光層保護的跨段，還要增加大約4.5dB的額外插損。400G 16QAM-PCS技術難以較好滿足我國的長距骨干網實際需求。因此，中國產業于2021年提出采用400G QPSK低階調制、130GBaud高波特率、“C6T+L6T”擴展波段技術路線，以滿足超1500km 80波系統傳輸。但高波特率、擴展波段等技術難度大，對芯片、器件要求高，產業發展初期投入QPSK端到端研發存在疑慮。

通過充分論證QPSK的技術優勢，以及考慮未來800G及更高速率網絡必然走向高波特率、擴展波段路線，中國移動聯合國內產業界堅定地明確了以QPSK作為400G骨干全光網的技術基石，全力推動光傳送網產業進入寬譜光通信時代，協同推進技術和產業加速發展。2023年中國移動在寧波、北京、貴陽召開3次技術進展發布會，宣布創造400G長距傳輸3項世界紀錄，聯合產業基本構建了涵蓋芯片、器件、模塊、設備、系統的自主可控產業鏈，有力推進了400G QPSK技術和產業成熟。

2023年3月，在寧波主辦“光網筑底算力揚帆——中國移動算力網絡400G全光網技術試驗階段總結暨產業推進研討會”，發布世界最長距離400G光傳輸技術試驗網絡。在預留0.06dB/km光纖維護余量的前提下，實現了基于G.652.D光纖、EDFA/拉曼混合放大的5616km傳輸，且系統末端仍具有2.2dB的OSNR余量，驗證了QPSK的長距傳輸能力。2023年5月，在北京舉辦“《下一代全光骨干傳送網白皮書》發布會”，展示了基于G.654.E光纖和純EDFA放大實現的“C6T+L6T”波段400G QPSK7000km傳輸成果，是目前實驗室測試的最高水平，論證了G.654.E光纖在提升超高速超寬譜光傳輸系統性能方面的優越性。

2023年6月，在貴陽舉辦“中國移動‘九州’算力光網白皮書暨產業發展倡議發布會”，宣布基于G.652.D光纖完成了全球最長距離的純EDFA經典商用場景80×400G QPSK 1673km現網試驗，鏈路含30個跨段、平均跨段損耗19dB，在預留0.06dB/km光纖維護余量的前提下，系統末端OSNR余量6.4dB，檢驗了400G QPSK面向商用部署的系統能力。相關研究成果在技術上全面論證了基于QPSK的400G新型骨干全光網的可行性，核心技術參數及指標已基本滿足現網應用需求，為構建算力網絡的大帶寬、低時延全光底座打下堅實基礎，因此2023年有望成為400G規模商用元年。

400G和G.654.E光纖雙雙進入高速發展期

中國移動面向算力網絡等新業務發展需求，以構建技術先進的基礎網絡為己任，目前已完成省際400G新型骨干網建設方案的規劃和決策，開始構建全球首個最大規模、最廣覆蓋的400GOTN骨干網，同時加快技術應用、網絡演進，助力算力業務、數字經濟發展。此外，結合流量增長，預計2024年400G技術將進一步向省域骨干、城域核心層延伸應用。

G.654.E光纖相比傳統G.652.D光纖具有超低損耗和低非線性的技術優勢，對于400G系統可以帶來至少2dB的性能提升。中國移動與產業界正在協同推進擴大G.654.E光纖的部署應用。面向800G及更高速率系統演進，G.654.E對系統性能提升的必要性更加凸顯，具有更為廣闊的應用空間。

從技術發展來看，400G QPSK光模塊當前均為MSA固定模塊，未來兩三年應在傳輸性能基本不變或滿足系統要求的前提下向可插拔、小型化、低功耗演進；在超寬譜器件方面，國內主流廠家的ITLA、EDFA、WSS等核心器件已經全面支持12THz，需要進一步引導“C+L”雙系統向單系統演進；在自主可控方面，應進一步加強高速光管芯、先進oDSP芯片等關鍵組件的國產化攻關突破和完善。此外，基于部署一代、預研一代的技術發展理念，應圍繞單通道800G/1.2T系統開展關鍵技術研究，提前布局下一代光通信前沿技術。

編輯：黃飛

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