C+L一體化光網(wǎng)絡(luò)解決方案技術(shù)白皮書C+L一體化光網(wǎng)絡(luò)解決方案技術(shù)白皮書版本日期作者審核者備注102025/04/23吳妮珊、于文博目錄TOC\o"1-2"\h\z\u發(fā)展趨勢(shì) 1智算業(yè)務(wù)推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)容量升級(jí) 1高速光模塊需求爆發(fā)式增長 2一體化器件產(chǎn)業(yè)鏈逐步成熟 3關(guān)鍵技術(shù) 5C+LWSS一體化 5C+LOTU一體化 7多波段系統(tǒng)自動(dòng)功率均衡 10技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用建議 15相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)展 15傳輸相關(guān)試點(diǎn)和驗(yàn)證 17.望 8市場(chǎng)展望 18技術(shù)演進(jìn)展望 18.略語 9發(fā)展趨勢(shì)智算業(yè)務(wù)推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)容量升級(jí)隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、AI等智算業(yè)務(wù)的不斷興起和快速發(fā)展，全球網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量需求5AIAI型應(yīng)用（如嵌入AI功能的現(xiàn)有服務(wù)）占全球網(wǎng)絡(luò)流量的%（AGR%），因功能升級(jí)引發(fā)流量“膨脹”；原生AI應(yīng)用如自動(dòng)化決策、自主交互雖初期占比不足%，但以%0AI（增強(qiáng)+原生將顛覆現(xiàn)有格局，尤其是視頻/圖像等富媒體AI交互，將驅(qū)動(dòng)全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施向高帶寬、低時(shí)延轉(zhuǎn)型，迫使全球運(yùn)營商加速智能流量調(diào)度能力建設(shè)。T級(jí)超大帶寬的基礎(chǔ)上，還需要具備低時(shí)延、超高可靠性、算網(wǎng)協(xié)同任務(wù)式調(diào)度等能力。C+L一體化方案的推出，可以幫助運(yùn)營商在保證高C+L波段的全波段無限調(diào)頻，打造更敏捷更靈活的光網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。（CPO）和線性驅(qū)動(dòng)可插拔光模塊（LPO）等來降低光模塊功耗。對(duì)比兩LPOCPOLPOG/0G/.6TPO如超低延遲場(chǎng)景）C+L高速光模塊需求爆發(fā)式增長AI-5年增長130OTN大容量方向持續(xù)演進(jìn)，以解決流量增長快速與基礎(chǔ)設(shè)施更新緩慢之間的矛盾。mdia預(yù)測(cè)5模塊數(shù)量：3年Gps04,0萬個(gè)，預(yù)估至5,0.%。圖.1G325）市場(chǎng)空間：2025年起，全球相干波長出貨量將以9%的復(fù)合增長率持續(xù)增長。未來五年，Gps和Gps出貨量將占據(jù)主導(dǎo)地位。.T于4年底開始發(fā)貨。預(yù)計(jì).T2027圖.2（~09（5Dll'Or）5C+L12THzC+LC+LC+LROADM全光交換能力。一體化器件產(chǎn)業(yè)鏈逐步成熟C+L一體化系統(tǒng)的商用與產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)創(chuàng)新密切相關(guān)。根據(jù)一體化系統(tǒng)關(guān)鍵器件的實(shí)現(xiàn)難度和發(fā)展現(xiàn)狀，G+L系統(tǒng)的演進(jìn)路線如下圖.3所示。從/L波段分立架構(gòu)出發(fā)，一體化系統(tǒng)演進(jìn)將經(jīng)歷WSS一體化、WSS/OTU一體化、WSS/OTU/EDFA均一體C30%，板卡集成度提升一倍，系統(tǒng)運(yùn)維更加便利。圖.3G+LC+LC+LWSS器件，OTUEDFAC+L一體WSSWSS2024C+LROADMC+L波段一體化調(diào)OTU一體化系統(tǒng)，可支持現(xiàn)網(wǎng)平滑擴(kuò)容和升級(jí)。圖.4+LC+LC+LWSSOTUEDFA仍處OTU的一體化可C+L全波段自由波長調(diào)配。目前一體化TU所關(guān)聯(lián)的相干光收發(fā)器件DM和R+L寬譜技術(shù)、+L一體化寬譜可調(diào)諧LA以及OA等技術(shù)均已突破；預(yù)計(jì)5年26年可實(shí)現(xiàn)光模塊+LOTUC+L全波可調(diào)，400G/800GOTU單端口造價(jià)將進(jìn)入合理區(qū)間，光系統(tǒng)整體成本進(jìn)一步降低。圖.5+LC+LC+L四階段為C+LWSSOTU和一體化EDFAC/L波段合分波器件，簡(jiǎn)化光層組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，減少合分波器件對(duì)跨段EDFA技術(shù)與量產(chǎn)尚存在諸多不確定性，相關(guān)一體化鉺纖仍處于研究階段，要視技術(shù)發(fā)展情況再做具體策略決定。圖.6+LC+LWSS的規(guī)模商用和部署，使1倍，資源利用率顯著提升；隨著一體化OTU2026C+LEDFA2027年，其成本和技術(shù)優(yōu)勢(shì)有待后續(xù)衡量決策。關(guān)鍵技術(shù)C+LWSS一體化C+L系統(tǒng)演進(jìn)，WSSC++L++波段，C6T+L6TWSS已OXCC+LLCOS（硅基液晶）的光波長OXCOXC實(shí)現(xiàn)光交叉功能的核心部件，實(shí)現(xiàn)波長級(jí)的光層調(diào)度功能。WSSWSS通道升色散/分光能力，配合光路透鏡調(diào)整（位置/焦距調(diào)整，甚至增加輔助透鏡），能夠?qū)崿F(xiàn)12THzLCOSLCOS.k/.k/.K/OXC組網(wǎng)商用。圖.1+L一體化S+LXC.2所示，WSSC+L一體化，OA分立的階段，OXCC++L++OAC+L板卡一體化。圖.2+LS一體化XC當(dāng)OA+L系統(tǒng)XC圖.3+LXC隨著網(wǎng)絡(luò)發(fā)展帶來核心節(jié)點(diǎn)光層調(diào)度維數(shù)的增加，高維度的OXC需求會(huì)進(jìn)一步增長，C+L4048/64OXCCDCC+LM*NWSSMCSOXC400G800GSOXC作為智能化全光網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)底座，結(jié)合管控協(xié)同調(diào)度、全局智能化功率管理、光標(biāo)簽等技術(shù)的應(yīng)用，將實(shí)現(xiàn)一站式智能開局運(yùn)維、C+L系統(tǒng)中功率調(diào)節(jié)化繁為簡(jiǎn)、業(yè)務(wù)追蹤、錯(cuò)連檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)度等功能，未來將進(jìn)一步向更智能化方向演進(jìn)。C+LOTU一體化200G400G800G40C++波段已無法滿足單纖容量提升的需求，頻譜資源進(jìn)一步擴(kuò)展到C+L波段（C6T+L6T）OTNOTNC+LOTU圖.4.4DPLA+L一體化TUDSPOTUCOTU400G技術(shù)已成熟。一體化LA/L雙芯片基于優(yōu)+iNLA單.5所示。圖.5一體化LA對(duì)于一體化LA，需要解決兩個(gè)主要問題和技術(shù)難點(diǎn)。其一是超寬帶濾波芯片/增益芯片與高功率、小尺寸芯片存在矛盾，當(dāng)nP/i器件從獨(dú)立的/L波段擴(kuò)展到+L波段InPDBR方案，難以實(shí)現(xiàn)超窄線寬所需要的超長諧振腔結(jié)構(gòu)。100kHzC+L240L120/C120G/0G.TC120+L120CL240InP硅光//LRMi/GePDiPnP/體化預(yù)計(jì)代價(jià)較大，需從器件材料/結(jié)構(gòu)優(yōu)化和算法補(bǔ)償方面進(jìn)行優(yōu)化。20252C+L800G光模塊”等光傳輸技術(shù)斬獲四項(xiàng)ihtav+BR光通信年度創(chuàng)新大獎(jiǎng)（ihtave+TRnnovainevies）+LGDCFP2封裝，尺寸減少60%，功耗減少68%；130Gbd@5nm數(shù)字信號(hào)處理芯片（DP）、內(nèi)部集成相干接收器和調(diào)制器（RM）以及內(nèi)部+L一體化可調(diào)諧激光器組LAGd，采用前向糾錯(cuò)（FEC）、星座整形算法和專利技術(shù)，提高傳輸能力并支持ULH傳輸，有助于有效減少電中繼數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。具體來說，中興通訊C+L一體化可插拔800G光模塊采用了如下新技術(shù)：先進(jìn)的nmDP%，單位Gi/s%；先進(jìn)的光學(xué)元件封裝工藝，將調(diào)制器和接收機(jī)集成在一個(gè)單元中，使集成水平提高100%，尺寸減小30%；先進(jìn)的光波導(dǎo)封裝工藝使得激光的封裝模式從Mir-LA模型發(fā)展到了當(dāng)前的nan-LA%業(yè)界首家將薄膜鈮鋰（TF-LN）技術(shù)應(yīng)用于800G相干可插拔模塊的供應(yīng)商，具有插入損耗小、非線性效應(yīng)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)高波特率的影響小等優(yōu)點(diǎn)；+L.8+L.T%，提供了足夠的帶寬資源。C+L800GC6TL6T波段的一在光纖網(wǎng)絡(luò)的快速部署、實(shí)現(xiàn)靈活操作和維護(hù)方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。多波段系統(tǒng)自動(dòng)功率均衡WDM/OTN常工作。如果在網(wǎng)絡(luò)開通中光纖參數(shù)跟預(yù)算設(shè)計(jì)不一致或網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維中光纖老化衰減出現(xiàn)變化，將會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)光信號(hào)的功率發(fā)生變化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷。另外，WDM/OTN系（APO）APO功能，助力光網(wǎng)絡(luò)更快調(diào)測(cè)，更穩(wěn)定運(yùn)行。C+L（EDFA分立）系統(tǒng)的APOC+LC+LEDFAEDFAEDFAC+LWSSOTUWSSOTUEDFA分立，兩種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。APOC+LAPOC+L）系統(tǒng)中依然適用。按照波分網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)，可以把網(wǎng)絡(luò)分為復(fù)用段和業(yè)務(wù)通道兩個(gè)層次。復(fù)用段是共信號(hào)經(jīng)過合波之后起始，進(jìn)入光纖傳輸，到信號(hào)分波前為終結(jié)。如圖.6OSNR預(yù)算要求；對(duì)于復(fù)用段層，APO功能可以保證當(dāng)網(wǎng)絡(luò)開通中光纖參數(shù)與功率預(yù)算設(shè)計(jì)不一致或網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維中光纖線路衰減發(fā)生變化時(shí)系統(tǒng)功率預(yù)算的穩(wěn)定，減少對(duì)業(yè)務(wù)的影響。同時(shí)，啟用復(fù)用段層APO圖.6OSNR功能可以自動(dòng)將功率出現(xiàn)異常的波長通道調(diào)回最佳工作點(diǎn)，調(diào)節(jié)及時(shí)且.7APO過程是優(yōu)化后功率也存在一定的不平坦度，但這種不平坦就是為了傳輸性能（如OSNR)均衡而有目的的調(diào)節(jié)的結(jié)果。圖.7APO100GOSNR余量和波道平坦度。當(dāng)具體到寬譜C+L系統(tǒng)（12THz）時(shí)，為保證系統(tǒng)動(dòng)態(tài)增減波時(shí)的傳輸性能穩(wěn)定，系統(tǒng)需要依靠填充波技術(shù)保證波道始終為滿配狀態(tài)。該波道滿配的系統(tǒng)中存在著強(qiáng)烈的SRS效應(yīng)，光功率從短波長向長波長轉(zhuǎn)移非常顯著。從性能角度來說平坦度顯著劣化。系統(tǒng)的功率均衡需要不斷迭代才能達(dá)到設(shè)計(jì)的目標(biāo)值。CC+L開局場(chǎng)景，APO可以自動(dòng)調(diào)節(jié)業(yè)務(wù)功率滿足性能要求；擴(kuò)容場(chǎng)景，APO可以高效完成端到端的業(yè)務(wù)自動(dòng)開通；運(yùn)維場(chǎng)景，APO可以在鏈路劣化時(shí)自動(dòng)運(yùn)維，保障系統(tǒng)性能。（APO）算法來保障C+L系統(tǒng)開局調(diào)測(cè)快人一步、穩(wěn)態(tài)性能優(yōu)人一等的目標(biāo)，APO算法也依然分為復(fù)用段與通道級(jí)兩個(gè)層次的調(diào)節(jié)。APO需要補(bǔ)償波段間的功率不平坦，迭代調(diào)節(jié)C波段與L波段OA增益；并且補(bǔ)償波段內(nèi)的功率不平坦，迭代調(diào)節(jié)C波段與L波段EDFA斜率；APO需要補(bǔ)償殘余的功率不平坦，調(diào)節(jié)C波段與L波段WSS通道衰減。(a)(b)(c)圖2.8+L系統(tǒng)功率均衡效果示意C+L（EDFA合一）系統(tǒng)的APOC+LEDFACL波段在同一段鉺纖中進(jìn)C波段與LAPO策略需要結(jié)合現(xiàn)有算法進(jìn)行更新。EDFAAPO相比C+LAPO喪失了兩APO的調(diào)節(jié)目標(biāo)不變，依然需要補(bǔ)償SRS效應(yīng)CLOSNREDFAC+LAPOEDFAOPMAPOEDFAWSSEDFAC+LAPO圖.9DFA+LAPO技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用建議相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)展標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展國際標(biāo)準(zhǔn)方面，400G/800G及以上相干光模塊、傳輸系統(tǒng)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要由國際電信U-TE.3IFGPlualeMA、PC、pnROADMpnR+MA在短距應(yīng)用方面，光互聯(lián)論壇（OIF）于2022年制定了400ZR標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為400G相干光模塊的短距應(yīng)用提供了明確的技術(shù)指導(dǎo)，定義了單波長無光放大點(diǎn)到點(diǎn)功率預(yù)算受限系統(tǒng)和DWDM有光放大點(diǎn)到點(diǎn)OSNR受限系統(tǒng)（傳輸距離小于120km）IFGRRCDP、OTNOpenROADM/OpenZR+也發(fā)布了400G300G8QAMoFEC替代級(jí)聯(lián)的方式來支持450km級(jí)的400G傳輸。U-TG5Q32GGU-TDDMDWDM的應(yīng)用中得到了認(rèn)可，Q6在800G標(biāo)準(zhǔn)化方面的表現(xiàn)值得期待。在400G以太網(wǎng)接口規(guī)范方面，IEEE802.3在2023年定義了400G以太網(wǎng)的物理層規(guī)范，包括客戶側(cè)的400G接口，規(guī)定了400G客戶側(cè)光模塊的傳輸距離；800G/1.6T以太網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)化正在進(jìn)行中，包括單通道100G和200G兩路不同傳輸距離的接口標(biāo)準(zhǔn)制定。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)方面，高速光傳輸模塊及系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作主要由中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)礎(chǔ)，結(jié)合國內(nèi)應(yīng)用需求制定而成，整體發(fā)展速度與國際標(biāo)準(zhǔn)基本同步。CCSATC6WG1先后完成了Nx400G光波分復(fù)用系統(tǒng)的一系列行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括術(shù)要求》和《擴(kuò)展C波段光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)的技術(shù)要求》。這些標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了400Gx0Git/sPM-QAM/PM-QPKGi/sPM-QAM。隨著DSP和高性能FEC技術(shù)的發(fā)展以及運(yùn)營商的建網(wǎng)需求，2023年CCSATC6WG1NGi/sDMNGi/s光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)技術(shù)要求》兩項(xiàng)行標(biāo)，將規(guī)范基于120Gbd以上的QPSK調(diào)制格式的WDM800G2023年12月份會(huì)議審查通過800Gb/s相位調(diào)制光收發(fā)合一模塊第11時(shí)圍繞.T強(qiáng)度調(diào)制光模塊、.T相干模塊等重點(diǎn)領(lǐng)域以及+L一體化光器件等方面展開了討論。產(chǎn)業(yè)進(jìn)展一體化WSSC+L一體12THz的WSS24年逐步商用，一體化OXC架構(gòu)幫助400GC+L現(xiàn)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)集成度提升。一體化OTU方面，中興通訊2025年2月推出800GC+L一體化可插拔光模塊，支持12THz波段全頻譜任意調(diào)整，減少50%備件種類，同時(shí)可提升WASON恢復(fù)路由可用頻譜60%，功耗下降約68%，可有效節(jié)省機(jī)房空間，顯著降低系統(tǒng)功耗，降低運(yùn)營商Opex。一體化EDFA實(shí)現(xiàn)路徑尚不明確，具有較大技術(shù)不確定性，目前主流的兩種一體化放大方案均不成熟。這些產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展標(biāo)志著C+L一體化光網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)步演進(jìn)中，高速相干光模塊和新型寬譜光放大器件將持續(xù)推動(dòng)一體化光網(wǎng)絡(luò)傳輸能力提升和產(chǎn)業(yè)進(jìn)步。傳輸相關(guān)試點(diǎn)和驗(yàn)證2025C+L2OTNG/0G/.6T+L%urklekmTN%.T方案。C+L80800GROADMC+L800GbpsC+LOTU模塊的業(yè)務(wù)傳輸能力、12THz能力以及WSON（波長交換光網(wǎng)絡(luò)）的波長恢復(fù)能力。在現(xiàn)網(wǎng)環(huán)境下，試點(diǎn)完成業(yè)務(wù)C+L30sC+LC+LWDM展望市場(chǎng)展望基于+L0G/DI800G800G2025400G800GC+L一體化光網(wǎng)絡(luò)部署建議如下：C+LOXCROADM站點(diǎn)具備+LU+L一體化XCC+L全波段自由波長調(diào)配。C+LG/.6T技術(shù)演進(jìn)展望C+L一體化系統(tǒng)最終形態(tài)的關(guān)鍵器件EDFA是下一步重點(diǎn)關(guān)注的技EDFA具體來說EDFA目前主流的技術(shù)路線包括基質(zhì)摻雜方案和鉺鉍共摻方案?；|(zhì)摻雜方案：基質(zhì)摻雜方案現(xiàn)存問題包括：帶寬不足，NF纖的r+拓寬，該方案的可行性較低。鉺鉍共摻方案：調(diào)整摻雜組分，優(yōu)化制備工藝，有望拓寬r+在C波段帶寬，減少背景損耗影響，因此該方案具有一定可行性，其放大性能提升依賴鉺鉍共摻光纖的技術(shù)突破。400GC+LEDFA2027C+LEDFAC+LEDFA帶來的建網(wǎng)成本，目前C+L一體化EDFA400G5. 縮略語縮略語術(shù)語描述QPSKQarreaeyng正交相移鍵控，是一種四相位調(diào)制方式，具有良好的抗噪特性和頻帶利用率，可以應(yīng)用在相干光通信系統(tǒng)中。M-QAMMQarreMolaonM階正交幅度調(diào)制，也是相干光通信系統(tǒng)中常用的調(diào)制方式WDMWalhMllig是將兩種或多種不同波長的光載波信號(hào)（攜帶各種信息）在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器匯合在一