算网融合下，400G和超400G光网络成为大势所趋

今年2月，国家各部门联合发布文件，正式启动了“东数西算”工程，将东部的算力需求有序引导到西部。然而，东数西算工程的启动，不仅需要面向数据中心、云计算、大数据业务等算力基础设施的建设，网络能力也要同步升级。在这个工程建设的过程中，400G的光网络将成为其中的主力军。
 
光网络凭借大容量、长距离、低时延和低抖动的优势，可以说是算网融合最合适的载体，而为了建设这样一个全光算力网络，首先就要满足大容量高速度的需求，也就是400G和超400G光网络技术。
 
城域流量剧增下，长途流量同样不可小觑
 
在疫情卷土重来的当下，由于居家办公和居家学习带来了一定的流量剧增，尤其是视频和游戏带来的流量，从当前的需求预测来看，这个增速短期内不会下滑。现在的单波400G已经可以做到1000km的传输距离，足以用来解决城域和区域的数据中心互联等问题。
 

东数西算工程版图 / CCTV

 
这样的表现对于东数西算工程来说还有一定差距，要知道长三角到内蒙古或贵州等地的距离都在1000km以上。除此之外，同样增加的还有海底传输，使得这类长途传输的带宽增长速度开始超过城域传输。
 
为此，在建设400G光网络的过程中，将传输距离提升至1000km乃至2000km以上，同样是一大需求。为此，不少厂商都计划在光纤上换代，改用新型的G.654E光纤。这种新的光纤具备低损耗和大有效面积的特征，可以有效提升传输距离。
 
400G光网络提出的新要求
 
在骨干网的建设中，80波系统起到了决定性的作用，随着光网络从100G提升至400G，乃至后续的400G，系统总容量同样增加了对应的倍数，从8T提升至了32T。如此一来传统的C波段已经无法满足长距离传输的要求，而是需要扩展至C+L波段。
 
不过与国外C4.8T+L4.8T的波段扩展方案不同，国内的设备和运营厂商在400G光网络上，更倾向于做到C6T+L6T。波段扩展技术面临的挑战也不少，比如有的波段不适合长距离传输，或是SRS效应影响严重、需要更优异的光放大器等。
 

多芯少模光纤 / Nature

 
还有一种提升传输容量的思路就是空分复用SDM技术，以多芯、少模光纤来传输多路信号，这类光纤已经多次被证实将单模光纤的容量大幅提升。但这一方案需要重新铺设光纤，无法像C+L一样基础资源利旧，所以从商业角度来说短期内不会落地。
 
800G启动元年却又任重道远
 
未来几年中，400G势必将作为主要的光网络技术方案，但从芯片厂商、模组厂商和运营商的动向中也可以看出，800G的开发已经提上日程。不仅主流国际标准组织开始了800G相关标准的研究，今年也将迎来800G产品的正式发布，可以说是800G的启动元年，相应的，这也对于芯片技术创造了挑战，要求做到800G的全场景覆盖，硅光芯片可以说是不可或缺的。800G的硅光相干收发芯片对制造工艺提出了更高的要求，基本都要用5nm到7nm的工艺来解决，有的还需要先进的联合封装技术来支撑。
 

800G光模块 / 华工正源

 
比如去年华工正源就发布了800G的SR8\DR8\2*FR4光模块，且用到了自研的硅光芯片，其800G的OSFP SR8产品用到了基于7nm CMOS工艺的ODSP，将功耗做到了12W。而英特尔也在去年公开了其800G OSFP DR8光模块产品，并预计于今年年初开始量产。
 
即便如此，800G光网络的发展还面临着不少问题，比如800G需要将波特率提升至90GBd，但在长距离传输下损耗依然较大，或许仍要考虑使用更高波特率的器件，比如诺基亚在收购Elenion后，目前就在研一款5nm最高130GBd的硅光芯片。
 
再者就是上文提到的波段问题，C+L或许对于400G来说已经足够，但对于800G网络来说依然无法满足要求，所以需要探索O/E/S/U等新波段来解决容量该问题。但探索这类多波段波分复用传输技术对整个产业链再度提出了创新需求，比如光纤、光放大器等，业界仍在研究相关的解决方案。所以即便在800G产品面世下，800G光网络的建设依然任重道远。