超高速光傳輸標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

  在AI算力革命和數(shù)據(jù)中心的雙重驅(qū)動下，超高速光傳輸持續(xù)向更高速率更大帶寬發(fā)展。2024年，隨著單400G波分系統(tǒng)在運營商骨干網(wǎng)絡(luò)中得到規(guī)模部署，標(biāo)志著400G光傳輸正式進(jìn)入商用元年。同時，隨著400G/800G光傳輸標(biāo)準(zhǔn)在國內(nèi)外準(zhǔn)組織基本成熟，超1T（B1T）光傳輸及新型技術(shù)成為各標(biāo)準(zhǔn)組織的熱點課題。

  高速光傳輸標(biāo)準(zhǔn)組織總覽

  高速光傳輸技術(shù)涉及的標(biāo)準(zhǔn)組織包括ITU-T SG15、OIF、IEEE802.3以及國內(nèi)CCSA，各標(biāo)準(zhǔn)組織和重點標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)如圖1所示。

  高速光傳輸標(biāo)準(zhǔn)主要包括光系統(tǒng)、光模塊、B1T OTN和以太網(wǎng)接口等技術(shù)，ITU-T SG15規(guī)范高速光傳輸?shù)墓庀到y(tǒng)和B1T OTN標(biāo)準(zhǔn)，其中ITU-T SG15 Q5涉及新型光纖（如G.654.E、空分復(fù)用光纖等），Q6涉及800G城域光波分系統(tǒng)和光器件，而Q11規(guī)范B1T OTN的幀結(jié)構(gòu)、復(fù)用映射等技術(shù)；IEEE802.3規(guī)范800GE/1.6TE的高速以太網(wǎng)接口，用于高速光傳輸?shù)目蛻魝?cè)接口；而OIF規(guī)范基于相干調(diào)制技術(shù)的800G/1.6T ZR/ZR+光系統(tǒng)和光模塊標(biāo)準(zhǔn)、用于高速光傳輸?shù)木€路側(cè)接口，以及數(shù)據(jù)中心互聯(lián)應(yīng)用。

  高速光傳輸?shù)膰鴥?nèi)標(biāo)準(zhǔn)組織包括CCSA TC6 /TC 12/ST 7。其中TC6 WG1工作組規(guī)范的波分復(fù)用設(shè)備行標(biāo)具有極高的權(quán)威性，體現(xiàn)了國內(nèi)三大運營商的需求和設(shè)備商的能力，同時還進(jìn)行C+L一體化、空芯光纖等新型光傳輸技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，而WG4以速率和距離為維度來規(guī)范不同規(guī)格的光模塊標(biāo)準(zhǔn)。

  800G及以上速率光層標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

  ITU-T SG15 Q6工作組正在進(jìn)行800G城域DWDM的標(biāo)準(zhǔn)化工作，預(yù)計2026年完成。致力于規(guī)范多廠家兼容的DWDM系統(tǒng)，ITU-T持續(xù)尋找一種判定發(fā)射機質(zhì)量的參數(shù)，這對于相干調(diào)制的DWDM系統(tǒng)，比較困難，目前已決定采用ETCC參數(shù)，并持續(xù)與OIF和IEEE802.3進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)化，得到會議各方的廣泛認(rèn)可。同時中國移動建議Q6與Q5聯(lián)合進(jìn)行空芯光纖的研究，初步得到認(rèn)可。Q6高度重視規(guī)范能夠體現(xiàn)其獨特價值的標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)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(shù)將會得到體現(xiàn)，Q6在高速光傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化中的作為值得期待。

  OIF近年來持續(xù)進(jìn)行相干光系統(tǒng)和光模塊的標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)度處于各標(biāo)準(zhǔn)組織的前列，影響力持續(xù)提升。2024年10月，OIF發(fā)布了800G ZR標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并在2025年4月發(fā)布了800G LR標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，標(biāo)志著OIF完成了800G相干光模塊的標(biāo)準(zhǔn)化，并在2025年的OFC上進(jìn)行了800ZR技術(shù)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(biāo)志著OIF正式進(jìn)入了1.6T的標(biāo)準(zhǔn)化時代。1.6T ZR項目明確采用單波長1.6T，調(diào)制格式為PM-16QAM，傳輸距離為80~120km，波段為C波段，該項目預(yù)計2026年Q3完成。而1.6T ZR+項目已經(jīng)決定采用雙數(shù)字子載波的調(diào)制格式，目標(biāo)傳輸距離為2000km（1.2T）和1000km（1.6T），波段選擇C+L，預(yù)計2026年底完成。同時OIF啟動1.6T輕相干（CR）項目，旨在規(guī)范簡化相干技術(shù)，持續(xù)擴大相干技術(shù)的應(yīng)用范圍。值得一提的是，1.6T ZR+項目也是OIF首次規(guī)范多跨段的標(biāo)準(zhǔn)，勢必會持續(xù)提升OIF的影響力并對ITU-T和IEEE802.3的1.6T標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)動向有著重要影響。

  IEEE802.3在以太網(wǎng)接口的規(guī)范方面有著絕對的權(quán)威性。IEEE802.3正在規(guī)范800G/1.6T以太網(wǎng)接口，單通道100G的802.3df已經(jīng)在2024年發(fā)布。目前規(guī)范基于單通道200G的802.3dj項目，不同距離的方案已經(jīng)確定，并輸出了該標(biāo)準(zhǔn)的D2.0版本，根據(jù)該項目的計劃，預(yù)計2026年9月發(fā)布。同時IEEE802.3啟動了單通道400G的研究，隨著該技術(shù)的成熟，IEEE802.3將會加速規(guī)范1.6T以太網(wǎng)接口的標(biāo)準(zhǔn)。

  CCSA TC6 WG1在2024年完成了《超長N×400G光波分復(fù)用（WDM）技術(shù)要求》，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范基于120GBd以上的QPSK調(diào)制格式的DWDM光系統(tǒng)，從而很好地滿足了國內(nèi)三大運營商對400G超長距的標(biāo)準(zhǔn)需求，推動了400G DWDM的商用規(guī)模部署進(jìn)程。2025年啟動規(guī)范《城域N×800Gbit/s光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)技術(shù)要求》，并立項了《長距800G光傳輸系統(tǒng)技術(shù)研究》《S+C+L波段的光波分復(fù)用（WDM）傳輸技術(shù)研究》《1.6Tb/s光波分復(fù)用系統(tǒng)技術(shù)研究》等研究課題，啟動了800G長距、波段擴展和1.6T光傳輸?shù)难芯?，使得國?nèi)在長距離和高速DWDM標(biāo)準(zhǔn)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(diào)制和相位調(diào)制兩種技術(shù)的多項系列標(biāo)準(zhǔn)，并啟動了1.6T光模塊以及C+L一體化關(guān)鍵光器件的研究和標(biāo)準(zhǔn)化，從而更好地支撐光系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用需求。

  CCSA TC12 WG3，正在制定行標(biāo)《衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星間100Gbps光通信系統(tǒng)技術(shù)要求》，并在2025年立項了行標(biāo)《衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星間100Gbps光通信系統(tǒng)測試方法》，同時在WG4立項了行標(biāo)《面向衛(wèi)星中繼的星間激光通信系統(tǒng)測試規(guī)范》，標(biāo)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(yè)的一個新興戰(zhàn)略性制高點，由CCSA ST7負(fù)責(zé)其標(biāo)準(zhǔn)化工作。當(dāng)前，ST7正在討論行標(biāo)《基于OTNSec協(xié)議的量子保密通信應(yīng)用設(shè)備技術(shù)規(guī)范》，旨在制定面向量子加密應(yīng)用的OTN設(shè)備規(guī)范。

  B1T OTN標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

  ITU-T SG15 Q11工作組正在進(jìn)行B1T OTN的標(biāo)準(zhǔn)化工作，B1T OTN是主要面向以太網(wǎng)業(yè)務(wù)優(yōu)化承載的大帶寬OTN接口技術(shù)。B1T OTN標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)在制定過程中秉承了極簡架構(gòu)和產(chǎn)業(yè)共用的設(shè)計理念。

  極簡架構(gòu)

  基于OTUk的100G及以下OTN接口技術(shù)定義了1.25G和2.5G的時隙粒度，用來進(jìn)行客戶業(yè)務(wù)的高效承載。對于OTUk接口，速率每演進(jìn)一代，映射復(fù)用層級就增加一級，而且速率的演進(jìn)也并非保持整數(shù)倍提升，例如OTU4的速率是OTU2速率的10倍多而非嚴(yán)格的10倍，從而導(dǎo)致100G及以下的OTN接口映射復(fù)用層級多、接口演進(jìn)速率不斷提高的問題。基于FlexO的B100G OTN創(chuàng)新地提出了OTUCn和FlexO的技術(shù)，OTUCn中支持5G時隙用來時隙客戶業(yè)務(wù)的承載，F(xiàn)lexO作為接口技術(shù)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(yīng)的FlexO均為100G實例的整數(shù)倍，從而解決了接口演進(jìn)速率不斷提升的問題，但并未解決之前OTN面臨的層層復(fù)用的問題。

  B1T OTN接口技術(shù)基于FlexO接口進(jìn)行了擴展，創(chuàng)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(fù)用的層級數(shù)量，在設(shè)計之初就設(shè)定了不超過3級的路徑層，即不管速率演進(jìn)到多高，B1T OTN最多只有3層路徑，繼承了FlexO接口演進(jìn)速率不提升的優(yōu)勢外，還解決了傳統(tǒng)OTN層層復(fù)用的問題，極大簡化了OTN的層次架構(gòu)。此外，在OAM的監(jiān)控方面，也進(jìn)行了一個簡化調(diào)整，將傳統(tǒng)OTN的6層TCM（tandem connection monitoring）架構(gòu)降低為最多4層TCM架構(gòu)。

  產(chǎn)業(yè)共用

  OIF定義的ZR是一個借鑒了ITU-T定義的FlexO幀結(jié)構(gòu)的點到點接口技術(shù)，ZR的客戶業(yè)務(wù)是以太網(wǎng)。B1T OTN是一個面向端到端的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其中90%左右的客戶業(yè)務(wù)是以太網(wǎng)，為了能夠保持共用產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，標(biāo)準(zhǔn)討論中一個很大的技術(shù)傾向就是保持ZR中的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)到FlexO幀的映射機制和B1T OTN中的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)到新的FlexO路徑層的映射機制相同，即以太網(wǎng)客戶業(yè)務(wù)先按照257b為單位進(jìn)行分流，然后按照GMP（generic mapping procedure）的機制映射到服務(wù)層的凈荷區(qū)域中，B1T OTN新的FlexO路徑層保持和ZR中FlexO幀相同的凈荷區(qū)域和速率，新的FlexO路徑層的開銷區(qū)域則根據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需要針對性地擴展支持PM（path monitoring）和TCM監(jiān)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(fù)用層級數(shù)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(xiàn)相關(guān)器件的重用。

  除了承載以太網(wǎng)，B1T OTN還保持了后向兼容性，能夠支持傳統(tǒng)的OTN接口中的ODU業(yè)務(wù)在B1T OTN網(wǎng)絡(luò)的承載。為了實現(xiàn)高效業(yè)務(wù)承載以及保持B1T OTN 100G時隙粒度的大顆粒調(diào)度，可以基于OTUCn作為多個低速ODU業(yè)務(wù)匯聚的實體，通過一些降速技術(shù)實現(xiàn)到新的FlexO路徑層的映射。整個B1T OTN網(wǎng)絡(luò)的功能架構(gòu)如圖2所示。

  B1T OTN的標(biāo)準(zhǔn)在2025年3月的ITU-T SG15全會中取得了突破性進(jìn)展，已經(jīng)在該會議正式立項G.709.1增補1用來規(guī)范B1T OTN技術(shù)，其內(nèi)容的核心在于新的FlexO路徑層的幀結(jié)構(gòu)設(shè)計以及不同層次之間的復(fù)用關(guān)系，該標(biāo)準(zhǔn)計劃與2026年7月發(fā)布，屆時也會啟動B1T OTN的設(shè)備等其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。

  總結(jié)

  800G短距和城域光傳輸標(biāo)準(zhǔn)在國際標(biāo)準(zhǔn)組織基本完成，而800G的DWDM長距應(yīng)用、波段擴展是國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)組織的研究熱點，調(diào)制格式、接口技術(shù)、波段擴展、C+L一體化、空芯光纖和衛(wèi)星光通信等技術(shù)將成為未來標(biāo)準(zhǔn)化的焦點。

  作者：中興通訊 武成賓，張源斌