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1、中国移动算力网络400G全光网技术试验阶段总结中国移动研究院2023年3月2日 浙江宁波2目录光网络构筑算力网络基石1中国移动400G技术路线选择2400G QPSK现网技术试点3面向400G技术的倡议4算力网络 光网先行中国移动锚定“世界一流信息服务科技创新公司”新定位,系统打造“5G+算力网络+智慧中台”新型信息基础设施,创新构建“连接+算力+能力”新型信息服务体系,力争实现“网络无所不达、算力无所不在、智能无所不及”,助力全社会提升运用新一代信息技术的效益和效率。大带宽低时延三个无所400G大管道OXC全光组网SDN+SRv6核心要求关键技术光网络是算力网络的重要基础和坚实底座,是中国移
2、动算力网络创新试验示范网CFITI的重要内容光底座是算力网络的重要组成400G核心技术目前400G是指单波长能够承载400G类型业务的传输技术400G技术应满足中短距(城域和部分省干)与长距(骨干)两大传输距离需求16QAM16QAM-PCSQPSK?=?/?波特率调制阶数偏振波特率:67GBd波道间隔:75GHz,总谱宽6THz传输距离1500km波道间隔:150GHz,总谱宽12THz中短距应用重点考虑频谱效率,长距应用重点考虑传输性能,折中评估三大路线的应用场景PCS映射机制400G技术路线选择高波特率光模块OSNR3dB优势算法复杂度低器件带宽要求高强oDSP性能优势FEC强功耗高成本
3、高制式+决定16QAM16QAM-PCSQPSK比较焦点应综合考虑“性能、产业、自主可控”因素,进行技术路线选择性能产业自主可控性能满足应用需求产业支持度好、技术生命周期长自主可控、降低风险只要高波特率光电器件能够实现自主可控,解决130GBd技术难点,QPSK将是更好的长距骨干方案中国移动400G技术研发历程5年来,历经4次实验室验证和2次现网试点,中国移动已就400G进行持续性的系统研究和攻关京津济宁现网试点 调制格式:16QAM 光纤:G.654E 放大:EDFA 波段:C6T 603km(5.3dB余量)20182021.07-082021.122022.072022.12l由于距离仍
4、然受限,推动引入拉曼放大与G.654E光纤,实现传输距离的增长l100GHz间隔下,是否引入L波段仍有争议2021.09-11 实验室测试 调制格式:16QAM-PCS 光纤:G.652D/G.654E 放大:EDFA/拉曼EDFA混合 波段:C4T/C6T 1120kmG.652D(6dB余量)1700kmG.654E(7dB余量)辽宁沈大现网试点 调制格式:16QAM-PCS 光纤:G.652D/G.654E 放大:EDFA/拉曼EDFA混合 波段:C4T/C6T 1077kmG.652D(6dB余量)1333kmG.654E(8.2dB余量)实验室测试 调制格式:QPSK离线 光纤:G.
5、652D 放大:EDFA 波段:C6T 2000km(7.35dB余量)实验室拟现网测试 调制格式:QPSK原型机 光纤:G.652D 放大:EDFA/拉曼EDFA混合 波段:C6T 3038km(4.5dB余量)实验室测试 光纤:G.652D/G.654E 放大:EDFA 波段:C6T+L6T/C4T+L4T20182021.11:基于16QAM重点推动PCS2021.12至今:推动QPSK走向成熟l传输距离优势显著,但仍需要经过现网真实场景的检验l推动130GBd光电器件的成熟l推动C6T+L6T,尤其是L波段EDFA、WSS/OXC的成熟400G QPSK现网试点设计在集团技术部、计划部
6、的牵头指导下,具体承担了宁波贵安400G QPSK现网试点节点选择:2个集团级节点浙江宁波、贵州贵安链路:全G.652D,单向长度2808km,跨段数45,途经浙江、江西、湖南、贵州四省,试点时间2022年11月至今保留光纤维护余量考量1挑战贴近真实现网,根据设计院指导,全部往返90个光放段均预留了光纤光缆维护余量(0.06dB/km)与接头余量(0.5dB/个)。非等跨大衰耗真实跨段考量222dB 跨段数 56%25dB 跨段数 31%11/12月疫情影响感谢浙江、贵州、江西、湖南公司、集团网络部、研究院、设计院克服年末全国疫情影响,全力支持设备入场、安装、上电、测试。路由配置以EDFA为主
7、,部分大跨段采用拉曼+EDFA宁波贵安现网试点路由考量3多波调谐配置1个可调谐真波+39个填充波,遍历C6T波段验证各通道性能现网试点试验系统框图考量4算力网络业务链路打通后,加载算力网络业务,进行基于400G全光组网的算力网络业务承载验证现网试点测试结果l 实测QPSK 背靠背OSNR容限15.8dB,相比16QAM-PCS提升1dB,2000km传输后整体提升超2dBl 完成5616km 400G QPSK实时现网极限传输,仍有2.2dB OSNR余量l 完成2808km C6T各通道性能遍历,平均余量4.67dB,C6T满波可用l 本次试点创造了在现网G.652D光纤预留充分维护余量情况
8、下,400G传输距离世界纪录5616km极限传输OSNR余量=2.2dB纠前BER=2.7810-2 FEC纠错门限测试期间稳定无误码,时延27.415ms2808km 遍历通道5616km后光谱平均OSNR余量=4.67dB平均通道代价=1.08dB平均Q(dB)余量=3.25dB9400G QPSK特有的挑战随着频谱扩展至12 THz C6T+L6T后,受激拉曼散射效应(SRS)带来的功率转移问题凸显,给运维带来了挑战,应对各波长入纤功率和逐跨放大分别严格控制,构建完整的系统级规划方案SRS增益谱与波段设置实测SRS对C4T和C6T+L6T的影响SRS原理图l来源:100G时代光谱宽度仅有
9、4 THz,影响可以忽略;400G时代光谱总宽度达12.5 THz,非常接近13.4 THz的SRS增益峰值。l理论仿真和实验测量:仿真可知,经过80km G.652D传输,应产生约 8dB的功率差;实验重点验证了SRS问题,实测最长波+3dB,最短波-4.3dB,与仿真基本一致,此为400G带来的全新问题,需调整入纤功率以控制SRS,对运维将造成很大挑战。l解决方案:依靠仿真与智能控制相结合,实现光网络数字孪生,一键下发无需逐段手工调节,运维无感知10400G技术和产业推进倡议1.加速推动400G QPSK技术成熟,并在骨干长距传输商用2.加速推动130GBd光电器件规模商用进程,并收敛具体波特率数值3.持续提升oDSP自主可控能力,并进一步向绿色、低功耗演进4.加速推动光层器件从C波段向L波段拓展,全面支持12THz光谱宽度,包括ITLA、CDM、ICR、EDFA及WSS等5.提升智能规划及自动化均衡能力,克服SRS带来的功率转移影响6.推进G.654E超低损耗光纤支持更低截止波长,并加快部署7.加速拉曼等新型线路放大技术成熟和应用,克服大跨段和超长距覆盖难题11开放开放 创新创新 合作合作 共赢共赢中国移动愿携手各方推进400G技术和产业成熟