算力和流量比翼雙飛，光網(wǎng)絡還承受得了嗎？

“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%�！迸c算力增長相匹配的是流量的快速增長，而光網(wǎng)絡是流量最大的載體。面對迅猛增長的算力和流量，光網(wǎng)絡將做何選擇?

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;到2030年，受全息業(yè)務的影響，單一業(yè)務的流量會達到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)思科的預測，2021年視頻業(yè)務將占全球流量的81%，中國互聯(lián)網(wǎng)的視頻業(yè)務占網(wǎng)絡流量的94.5%。從全球流量看，固網(wǎng)每年增長24%，移動網(wǎng)絡每年增長47%。

中國的寬帶網(wǎng)絡基礎在過去幾年得到大幅度提高。從移動網(wǎng)絡來看，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大于中國，輻射也遠大于中國。從固網(wǎng)寬帶光纖滲透率來看，2019年中國達到了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�！编w賀銓說，“當然這不僅是光網(wǎng)絡建設的問題，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。”

中國光模塊技術躋身國際先進水平

作為寬帶的底層物理承載基礎，中國的光纖光纜技術發(fā)展走了引進消化吸收再創(chuàng)新的路。從拉光纖到做光纖預制棒，再到光纖光纜裝備，我國的光纖光纜生產技術已經(jīng)是國際先進水平。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，能使每光纖帶寬增加50%，而且未來還將向L波段擴展。未來幾年，G.654.3海纜以大有效面積和低衰減等特質將登陸成為通信干線的新選擇。

我國在光模塊技術上也可以躋身國際先進水平。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)絡的傳輸性能，進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調制器以及神經(jīng)元網(wǎng)絡的非線性數(shù)字信號處理算法，首次突破200GBaud，為未來單波速率向超Tbit級別的技術演進奠定基礎。此外，中國企業(yè)還實現(xiàn)了全球最大容量的光交叉平臺，容量達到384T。

鄔賀銓認為，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波段轉換，并向L波段擴展，實現(xiàn)高達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�，F(xiàn)在IPv6技術火熱，IPv6不僅僅可以表達終端及身份和位置，還可以把IPv6作為路由器的節(jié)點來用�！霸瓉碇恢�道網(wǎng)絡中的IP包是沿路徑進入目的地地址，根本不知道IP包中承載的內容是什么，而在IPv6中可以加入應用感知，指示用戶的身份，用戶IP服務質量以及IP包對于帶寬、延時、抖動的要求，運營商看到這個需求指標就知道應該提供什么樣的服務。”鄔賀銓說。

5G時代光網(wǎng)絡面臨新的挑戰(zhàn)

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

但室內的移動通信通常都是卸載到WiFi然后轉入光纖網(wǎng)絡，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)絡中，因此隨著Wifi速率的提升，光網(wǎng)絡的整個結構流量也在跟著上升。5G前傳網(wǎng)絡是基于光網(wǎng)絡部署的。由于5G采用的MIMO技術，多達64個天線，所以無法繼續(xù)使用4G的前傳網(wǎng)絡，主要是帶寬沒有辦法支持�！爸袊�移動提出的MWDM方案在5G前傳中受到了很多關注，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)絡都有更多挑戰(zhàn)需要解決。工信部科技委常務副主任、中國電信集團科技委主任韋樂平說，發(fā)展新一代的光通信，要納入標準體系中。2020年12月，中國通信標準化協(xié)會成立了TC618組，專注于做光通信的承載標準。

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)的技術演進方向;二是傳輸技術，包括陸地大容量WDM傳輸技術、海洋光纖傳輸、新一代光纖技術等;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，“我們國內有很好的基礎，但拔尖的少了點。希望通過通信標準化協(xié)會，能夠推動光模塊產業(yè)的大發(fā)展，特別是可調諧的激光器自主化能力實現(xiàn)突破�！�