在AI算力革命和數據中心的雙重驅動下,超高速光傳輸持續向更高速率更大帶寬發展。2024年,隨著單400G波分系統在運營商骨干網絡中得到規模部署,標志著400G光傳輸正式進入商用元年。同時,隨著400G/800G光傳輸標準在國內外準組織基本成熟,超1T(B1T)光傳輸及新型技術成為各標準組織的熱點課題。
高速光傳輸標準組織總覽
高速光傳輸技術涉及的標準組織包括ITU-T SG15、OIF、IEEE802.3以及國內CCSA,各標準組織和重點標準技術如圖1所示。
高速光傳輸標準主要包括光系統、光模塊、B1T OTN和以太網接口等技術,ITU-T SG15規范高速光傳輸的光系統和B1T OTN標準,其中ITU-T SG15 Q5涉及新型光纖(如G.654.E、空分復用光纖等),Q6涉及800G城域光波分系統和光器件,而Q11規范B1T OTN的幀結構、復用映射等技術;IEEE802.3規范800GE/1.6TE的高速以太網接口,用于高速光傳輸的客戶側接口;而OIF規范基于相干調制技術的800G/1.6T ZR/ZR+光系統和光模塊標準、用于高速光傳輸的線路側接口,以及數據中心互聯應用。
高速光傳輸的國內標準組織包括CCSA TC6 /TC 12/ST 7。其中TC6 WG1工作組規范的波分復用設備行標具有極高的權威性,體現了國內三大運營商的需求和設備商的能力,同時還進行C+L一體化、空芯光纖等新型光傳輸技術的標準化,而WG4以速率和距離為維度來規范不同規格的光模塊標準。
800G及以上速率光層標準進展
ITU-T SG15 Q6工作組正在進行800G城域DWDM的標準化工作,預計2026年完成。致力于規范多廠家兼容的DWDM系統,ITU-T持續尋找一種判定發射機質量的參數,這對于相干調制的DWDM系統,比較困難,目前已決定采用ETCC參數,并持續與OIF和IEEE802.3進行合作研究。2025年6月,在Q6的巴黎會議上,中興通訊建議啟動1.6T的標準化,得到會議各方的廣泛認可。同時中國移動建議Q6與Q5聯合進行空芯光纖的研究,初步得到認可。Q6高度重視規范能夠體現其獨特價值的標準,預計未來C+L擴展波段甚至S波段擴展,以及空芯光纖和空間光通信等技術將會得到體現,Q6在高速光傳輸的標準化中的作為值得期待。
OIF近年來持續進行相干光系統和光模塊的標準化,進度處于各標準組織的前列,影響力持續提升。2024年10月,OIF發布了800G ZR標準規范,并在2025年4月發布了800G LR標準規范,標志著OIF完成了800G相干光模塊的標準化,并在2025年的OFC上進行了800ZR技術的互通展示。2024年以來,OIF相繼立項了1.6T ZR/ZR+/CR三個項目,標志著OIF正式進入了1.6T的標準化時代。1.6T ZR項目明確采用單波長1.6T,調制格式為PM-16QAM,傳輸距離為80~120km,波段為C波段,該項目預計2026年Q3完成。而1.6T ZR+項目已經決定采用雙數字子載波的調制格式,目標傳輸距離為2000km(1.2T)和1000km(1.6T),波段選擇C+L,預計2026年底完成。同時OIF啟動1.6T輕相干(CR)項目,旨在規范簡化相干技術,持續擴大相干技術的應用范圍。值得一提的是,1.6T ZR+項目也是OIF首次規范多跨段的標準,勢必會持續提升OIF的影響力并對ITU-T和IEEE802.3的1.6T標準化的技術動向有著重要影響。
IEEE802.3在以太網接口的規范方面有著絕對的權威性。IEEE802.3正在規范800G/1.6T以太網接口,單通道100G的802.3df已經在2024年發布。目前規范基于單通道200G的802.3dj項目,不同距離的方案已經確定,并輸出了該標準的D2.0版本,根據該項目的計劃,預計2026年9月發布。同時IEEE802.3啟動了單通道400G的研究,隨著該技術的成熟,IEEE802.3將會加速規范1.6T以太網接口的標準。
CCSA TC6 WG1在2024年完成了《超長N×400G光波分復用(WDM)技術要求》,該標準規范基于120GBd以上的QPSK調制格式的DWDM光系統,從而很好地滿足了國內三大運營商對400G超長距的標準需求,推動了400G DWDM的商用規模部署進程。2025年啟動規范《城域N×800Gbit/s光波分復用(WDM)系統技術要求》,并立項了《長距800G光傳輸系統技術研究》《S+C+L波段的光波分復用(WDM)傳輸技術研究》《1.6Tb/s光波分復用系統技術研究》等研究課題,啟動了800G長距、波段擴展和1.6T光傳輸的研究,使得國內在長距離和高速DWDM標準化方面走在了前列。
同時,CCSA TC6 WG4近兩年來基本完成了800G強度調制和相位調制兩種技術的多項系列標準,并啟動了1.6T光模塊以及C+L一體化關鍵光器件的研究和標準化,從而更好地支撐光系統標準的應用需求。
CCSA TC12 WG3,正在制定行標《衛星互聯網星間100Gbps光通信系統技術要求》,并在2025年立項了行標《衛星互聯網星間100Gbps光通信系統測試方法》,同時在WG4立項了行標《面向衛星中繼的星間激光通信系統測試規范》,標志著高速光通信正在從地面走向空間。
量子通信作為未來信息通信行業的一個新興戰略性制高點,由CCSA ST7負責其標準化工作。當前,ST7正在討論行標《基于OTNSec協議的量子保密通信應用設備技術規范》,旨在制定面向量子加密應用的OTN設備規范。
B1T OTN標準進展
ITU-T SG15 Q11工作組正在進行B1T OTN的標準化工作,B1T OTN是主要面向以太網業務優化承載的大帶寬OTN接口技術。B1T OTN標準技術在制定過程中秉承了極簡架構和產業共用的設計理念。
極簡架構
基于OTUk的100G及以下OTN接口技術定義了1.25G和2.5G的時隙粒度,用來進行客戶業務的高效承載。對于OTUk接口,速率每演進一代,映射復用層級就增加一級,而且速率的演進也并非保持整數倍提升,例如OTU4的速率是OTU2速率的10倍多而非嚴格的10倍,從而導致100G及以下的OTN接口映射復用層級多、接口演進速率不斷提高的問題。基于FlexO的B100G OTN創新地提出了OTUCn和FlexO的技術,OTUCn中支持5G時隙用來時隙客戶業務的承載,FlexO作為接口技術引入了性能更好的RS(544,514)FEC。FlexO也引入了100G實例的概念,不同速率接口對應的FlexO均為100G實例的整數倍,從而解決了接口演進速率不斷提升的問題,但并未解決之前OTN面臨的層層復用的問題。
B1T OTN接口技術基于FlexO接口進行了擴展,創新性地引入基于100G時隙粒度的FlexO的路徑層,為了降低映射復用的層級數量,在設計之初就設定了不超過3級的路徑層,即不管速率演進到多高,B1T OTN最多只有3層路徑,繼承了FlexO接口演進速率不提升的優勢外,還解決了傳統OTN層層復用的問題,極大簡化了OTN的層次架構。此外,在OAM的監控方面,也進行了一個簡化調整,將傳統OTN的6層TCM(tandem connection monitoring)架構降低為最多4層TCM架構。
產業共用
OIF定義的ZR是一個借鑒了ITU-T定義的FlexO幀結構的點到點接口技術,ZR的客戶業務是以太網。B1T OTN是一個面向端到端的網絡技術,其中90%左右的客戶業務是以太網,為了能夠保持共用產業鏈優勢,標準討論中一個很大的技術傾向就是保持ZR中的以太網業務到FlexO幀的映射機制和B1T OTN中的以太網業務到新的FlexO路徑層的映射機制相同,即以太網客戶業務先按照257b為單位進行分流,然后按照GMP(generic mapping procedure)的機制映射到服務層的凈荷區域中,B1T OTN新的FlexO路徑層保持和ZR中FlexO幀相同的凈荷區域和速率,新的FlexO路徑層的開銷區域則根據網絡技術需要針對性地擴展支持PM(path monitoring)和TCM監控能力。另一個重要的變化是接口速率的下降,通過降低映射復用層級數量以及降低不同層次之間的速率差異,B1T OTN的接口中的100G實例速率可以相比ZR接口的100G實例速率增長不超過1%,以期實現相關器件的重用。
除了承載以太網,B1T OTN還保持了后向兼容性,能夠支持傳統的OTN接口中的ODU業務在B1T OTN網絡的承載。為了實現高效業務承載以及保持B1T OTN 100G時隙粒度的大顆粒調度,可以基于OTUCn作為多個低速ODU業務匯聚的實體,通過一些降速技術實現到新的FlexO路徑層的映射。整個B1T OTN網絡的功能架構如圖2所示。
B1T OTN的標準在2025年3月的ITU-T SG15全會中取得了突破性進展,已經在該會議正式立項G.709.1增補1用來規范B1T OTN技術,其內容的核心在于新的FlexO路徑層的幀結構設計以及不同層次之間的復用關系,該標準計劃與2026年7月發布,屆時也會啟動B1T OTN的設備等其他相關標準的制定。
總結
800G短距和城域光傳輸標準在國際標準組織基本完成,而800G的DWDM長距應用、波段擴展是國內標準的研究重點;而B1T以上速率,重點為1.6T高速光傳輸成為ITU-T、OIF、IEEE802.3和CCSA等國內外標準組織的研究熱點,調制格式、接口技術、波段擴展、C+L一體化、空芯光纖和衛星光通信等技術將成為未來標準化的焦點。
作者:中興通訊 武成賓,張源斌