CFCF2021 | 华为孙春：光通信未来十年的9大关键技术挑战

7/08/2021，光纤在线讯，在6月23-25日苏州成功举办的CFCF2021光连接大会上，华为光传送网首席规划师孙春详解了《光通信未来十年的关键技术挑战》，他表示，未来十年，我们需要在单纤容量，频谱空间，主流的传输介质，算法，网络规划等多方面进行更进一步的提升，带动星际互联，骨干网络容量与带宽的大幅提升。



1、Capacity：长途光系统单纤容量能超过100T吗？
    随着2010年100G相干登陆舞台，单纤容量达到8T；如今随着400G在城域网的应用，单纤容量达到32T；到2030年骨干网单纤容量能否达到百T？需要考虑更宽的频谱资源，今天我们采用C+L波段，可用的频谱是10-12THz谱宽，未来希望在S波段、E波段、U波段做更多的创新，可用谱宽达到25THz。当然，这里面除了算法和光电器件新材料的引入，还有当前业界研究更热门的等离子体，未来能否真正实现商用，还需业界同仁一起努力。
2.Spectrum：C波段之外，可以利用的新频谱空间有多大？
    当前我们采用的C+L波段，可利用空间接近400nm，我们才使用了接近100nm，还有2-3倍的空间等着我们探索。我们的EDFA架构起始于上世纪80年代，这个架构基本稳定了30多年，NF极限是3dB，我们线网中使用的NF系数在5.5，有没有新的架构，我们能不能挑战NF接近3dB的极限？
3.NG Fiber: G.652之后，下一代主流光纤是什么？
    现网接近一半的G.652光纤部署，即便有其他类型的光纤，也是以单模光纤为主要。入射光功率成为制约容量提升的瓶颈，我们是不是有机会引入新的光纤来作为20-40年普遍部署的光纤？ SDM、空芯光纤，均存在多个路径研究，还不能形形成一个更明确的结论和方向。
4.Algorithm: 光信道算法能够突破非线性难题吗？
   当前的挑战是引入DSP数字处理技术很好地处理光信道的线性失真，但却制约了容量和距离。非线性就是入射光波率，光波率大带来的影响是非线性效率的产生，包括SRS、SBR、克尔效应、XPM，随着总频谱变宽，非线性效应影响会变得更为突出一些，这里面就需要我们产业界或者研究界对这个有所加以更深的研究。我们既要基于比较准确的模型来评估做仿真非延性的效应，也要用数学的方法做一个很好的补偿，同时要考虑工程视线，以及先进的5nm,3nm工艺带来的功耗问题。
5.Network: 超大规模网络规划能够找到最优解吗？
    当前的挑战是局点对应的IP业务及各种电层业务，对应的波长等等，需要什么样的光层调度，带来的可能会数以千亿计级别的信息，需要庞大的算力来做规划算法的处理。随着网络规模的部署，业务的复杂性，需要在规划算法，算力平台上进步提升，实现网络成本最优。
6.OXC: 能够实现超低损128维+波长交换吗？
     随着OXC的引入，波长的自动调度以及光层的高集成上面得到了长足的发展。但其核心部件WSS依然存在一定的挑战：当前规模应用的9维/20维/32维的WSS插损和理论值依然存在GAP，未来能否引入64维、128维的波长体系，以及波长切换的速度（能否达到50毫秒以内），插损能否进一步的降低？仍需要在成本，光学设计，材料等方面进一步突破。
7.FTTX: 光接入能否打破TDM机制，实现新型P2MP技术？
   面向下一代的50G甚至是100G PON的需求，我们能否突破功率预算大于32dB的“香农”瓶颈？并向高吕质的P2MP光接入架构演进，实现0时延，双向硬隔离的OFDMA，OCDMA创新架构。
8.Satellite ON: 能否构建高动态、大带宽、大规模光网络？
    2030年，能否引入空间数字相干技术，实现星间链路提升10倍达到100G的带宽的可能？大规模组网络的能力，达到航天级的ASON网络，以及实现高集成插卡式方式，实现轻量化光通信。
[b]9.OE Integration: 能否实现超高集成度的一体化光电模块？
   能否实现单光模块出多波长，对应40波甚至80波，覆盖全可用光谱，降低高度集成的成本，功耗降低99%。

    结合以上九大关键技术挑战，期待在2030年我们能够实现从固定网络F5G跃到F6G宏伟的愿望，包括卫星光通信、骨干网络容量大幅上升，成本大幅下降，实现光通信的蓬勃发展。