長文乾貨：光通訊的最新技術趨勢
大家好，我是小棗君。
上週，我參加了“2021 中國光通訊高質量發展論壇”，有一些收穫與思考。特此撰文，與大家分享。
光通訊的發展現狀
1966 年，華裔科學家高錕博士發表了那篇劃時代的經典論文 ——《光頻率介質纖維表面波導》，奠定了光纖通訊的理論基礎，也開啟了偉大的光通訊時代。
▲ 高錕（1933-2018）
如今，光纖通訊已經走過了半個多世紀的發展歷程。它徹底改變了人類通訊技術的發展軌跡，也改變了我們每一個人的生活。
我們現在之所以能夠享受高速且低價的網路連線服務，很大程度上要歸功於光纖通訊的貢獻。
▲ 光纖（光導纖維）
如今，光纖通訊已然成為整個通訊網路的支柱和底座。全網超過 98% 以上的資訊，都是通過光纖通訊傳遞的。
▲ 《光纖通訊 55 年的發展》，毛謙，中國信科
在產業方面，光通訊作為承載網（傳送網）和資料中心的關鍵技術，支撐了規模龐大的產業鏈。根據研究機構的資料，2020 年全球光通訊下游市場收入規模達到 1.4 萬億元。
中國企業在光通訊產業鏈中，佔據較高的比例：
▲ 《光纖通訊 55 年的發展》，毛謙，中國信科
面向未來的光通訊，還有很大的發展空間。現網中的資料流量，正在按照每年 30%~40% 的速度增長。從整體來看，技術變革仍然跟不上業務流量的增長速度。
▲ 流量增長＞單光纖流量＞埠速率＞電子波特率，需要新技術《超 100G 高速智慧光網路關鍵技術探討》，張德朝，中國移動
在“雲 - 管 - 端”架構下，光通訊的業務流量壓力，一方面來自使用者端，另一方面來自雲端
使用者端這邊很明顯。隨著 5G（蜂窩 5G）、F5G（固網 5G）的持續發展，4K/8K 超高清視訊的普及，使用者側終端的頻寬在不斷增加，承載網（傳送網）的頻寬也必須緊密跟進。
雲端的頻寬增長需求，更多是來自雲業務的增長。
雲業務具有橫向流量（東西向流量）大的特點，分散式部署的方式，也加劇了這一型別的流量。
雲業務、雲服務的增長，刺激了資料中心（DC，Data Center）的建設熱潮。
▲ 《高速光模組發展機遇與挑戰》，張金雙，新易盛
資料中心之間的連線 ——DCI（DCInterconnect，資料中心互聯），頻寬需求明顯增加，成為一個重要的增長點。
光通訊的技術發展路線
如何才能解決光通訊網路頻寬不足的問題呢？
從總體來看，還是兩個思路。
一，是通過更先進的技術，把傳輸網網路的物理頻寬變得更大。
二，是加強網路的排程能力，提升效率。
這就好比是我們的城市交通。一方面，要把路修得更寬，單車道變雙車道、四車道甚至八車道。另一方面，設立更多、更智慧的紅綠燈，安排更多的交警，進行合理排程。
我們先看看底層的頻寬提升技術。
目前，光纖通訊的單波 100G 已經廣泛商用。200G、400G 的光模組光通道，基本上都是基於單波 100G。
▲ 單波：100G > 200G；光口：400G > 800G > 1.2T > 1.6T《高速光模組發展機遇與挑戰》，張金雙，新易盛
400G 光模組在 2019 年左右就已經成熟商用，主要是國外 Google、Facebook 等公司的資料中心在普及。國內並沒有廣泛採用 400G，一方面是因為要循序漸進（考慮成本），另一方面是基於網路架構的需求。也就是說，如果運營商的網路架構，設計介面是需要 200G，那就是用 200G，沒有必要強行上 400G。
未來，單波 400G 將是下一代 OTN 技術的基礎傳輸速率。
從底層技術來看，提升頻寬的主要手段，還是離不開最基礎的通訊原理。
方法一，採用更先進的調製技術。
▲ 《超 100G 高速智慧光網路關鍵技術探討》，張德朝，中國移動
方法二，使用更大的頻譜頻寬。
一般情況下，波道採用 C 波段，頻譜資源是 4THz。擴充套件為 CE 波段後，頻譜資源增加 20%，為 4.8THz。如果採用 C++ 波段，是 6THz。如果採用 C+L 波段，是 11THz，相比 C 波段提升了 175%。
▲ 《智慧新光網，鑄就 5G 新基建》，劉哲，中興通訊
毫無疑問，這可以顯著提升光纖資源的利用率。
方法三，在晶片和演算法上做文章。
▲ 《超 100G 高速智慧光網路關鍵技術探討》，張德朝，中國移動
方法四，研發新型光纖，提高單根光纖中的纖芯數，或引入材料學技術，降低光纖傳輸過程中的損耗。
▲ 新型光纖《超 100G 高速智慧光網路關鍵技術探討》，張德朝，中國移動
除了載波頻寬之外，節點的能力提升也是光網路的關注重點。
通過 ROADM、OXC 等技術，將節點全光化，避免光電交叉轉換，減少環節，提升頻寬，降低時延。
▲ OXC《超 100G 高速智慧光網路關鍵技術探討》，張德朝，中國移動
目前，骨幹網的全光化已經很大程度完成。後續就是都會網路（先城域核心，再匯聚、接入）的全光化。
OTN/WDM 的下沉，也是專家們關注的重點，一方面可以支撐頻寬增長需求，另一方面可以大幅節約光纖資源。
▲ 《加速千兆光網建設，打造全光智慧城市》，王金輝，華為
看完物理頻寬的提升，我們再重點看看網路排程的演進。
這條路線，目前仍然是集中在 SDN 思路上。簡而言之，還是開放和解耦。
運營商希望光通訊網路進一步解耦，控制平面和資料平臺進一步分離，廠商將控制面開放給運營商，運營商自己開發平臺，對整個網路進行排程和管理。
▲ 《光網路的開放與解耦》，張成良，中國電信
毫無疑問，裝置商是不太願意這麼做的。（會場上，能明顯感覺到運營商對裝置商的抱怨和不滿。）
不願意也沒辦法，開放是大勢所趨。如果不能做到一步到位的開放，那麼就一步一步開放。
▲ 《智慧時代的開放光網路》，張寒崢，上海諾基亞貝爾
目前，在黑盒和白盒之間，有一個灰盒過渡，也就是“部分解耦”。
▲ 《光網路的開放與解耦》，張成良，中國電信
總之，運營商對於解耦的需求是非常迫切的。目前通訊行業市場的寡頭格局，對於運營商來說越來越不利。如果不通過解耦進一步推動技術開放，那麼以後運營商的局面會變得更加被動。
在加強網路排程方面，還有一個概念被參會專家們反覆提及，那就是 OSU。這個概念後續小棗君會專門開專題介紹。
▲ OSU《超 100G 高速智慧光網路關鍵技術探討》，張德朝，中國移動
最後說一下人工智慧（AI）。
人工智慧是全行業關注的重點，通訊行業也不例外。會場上，多位專家針對人工智慧與通訊的結合落地，發表了觀點。
總的來說，大部分專家都比較謹慎和務實，沒有瞎吹。
人工智慧如何改變通訊，是一個非常龐大且長期的話題。
有的專家認為，人工智慧 + 通訊，目前還處於早期的階段，不能指望短期內 AI 可以接管通訊網路的運維工作。也有的專家認為，人工智慧賦能通訊網路，究竟是以平臺的方式，還是以模組的方式，尚未確定。
很多專家都提到了資料的問題。人工智慧離不開演算法和算力，算力還好說，演算法模型比較麻煩。
一方面，現有的人工智慧演算法模型，基本上都不適合通訊領域的場景。另一方面，想要做到演算法模型，就需要大量的資料。目前資料只掌握在運營商手裡，即便是主流裝置商，也無法掌握足夠的資料。
研究演算法模型，對資料也是有要求的。常規的資料（正常執行的資料，也可以稱為“負樣本”）並沒有多大價值，異常情況（特殊情況）發生時的資料（也可以稱為“正樣本”）才有真正的價值。而這樣的資料，往往更加敏感，客戶更不願意開放。
▲ 沒有資料，連第一步都難《智慧時代的開放光網路》，張寒崢，上海諾基亞貝爾
資料的獲取、清洗問題（技術上或法律上），將會持續困擾人工智慧與通訊技術的結合。
不過，目前仍有裝置商和運營商，開發出了少量的演算法模型和場景，並進行了驗證。千里之行，始於足下。
▲ 《智慧時代的開放光網路》，張寒崢，上海諾基亞貝爾
好了，以上就是今天文章的全部內容，感謝大家的耐心觀看。
