飛象網訊（源初/文）近年來，隨著人工智能、大數據和云計算等技術的飛速發(fā)展，全球通信網絡正面臨前所未有的需求和挑戰(zhàn)。在這一背景下，高速大容量全光通信技術的創(chuàng)新和應用變得尤為關鍵。
光通信需應對的五大需求挑戰(zhàn)
為了支持AI大模型分布式集群訓練，光通信網絡需要具備大帶寬、低時延、無損和高可靠性等特性，需應對五大需求挑戰(zhàn)。
首先，超大規(guī)模組網是基礎。為了處理海量數據傳輸，網絡必須采用多層胖樹、Dragonfly和多維Torus加光交叉OCS等新型組網架構，以優(yōu)化性能。智算中心網絡和算力樞紐間網絡需要實現百萬卡以上集群訓練間的高效互聯(lián)。
其次，超高速互聯(lián)是關鍵。AI大模型訓練對帶寬提出極高要求，需采用51.2Tbps以上太網交換機和400G/800G接口，逐步升級到1.6T/3.2T光接口。算力樞紐間網絡還需要鋪設400G超長距離光傳輸系統(tǒng)，實現城市DC間的高速互聯(lián)。
第三，超低時延至關重要。低時延確保AI訓練和推理效率，需通過采用高速接口和優(yōu)化擁塞控制算法來減少設備及光模塊傳輸時延。新建直達光纖和提升網絡扁平化程度，有助于進一步降低傳輸時延和接駁時延。
第四，超高可靠性是保障。為了大規(guī)模AI集群訓練的穩(wěn)定性，網絡必須提升設備和光模塊的可靠性，配置基于硬件的快速故障檢測和自愈能力，同時優(yōu)化網絡拓撲以實現多層備份和快速故障保護。
最后，智能化管控運維是高效運行的基礎。自動化和智能化運維能夠支持端到端可視化和實時監(jiān)測，提升故障快速定位和性能實時監(jiān)測能力。通過數字孿生和大數據分析實現預測性維護和預警預判，有助于全面提升網絡的智能化管理水平。
先進光纖技術應對新需求
超低損光纖在400G光傳輸系統(tǒng)中扮演著至關重要的角色。G.652.D光纖雖然在超低損耗和大容量傳輸方向有所優(yōu)化，但在大規(guī)模部署中仍面臨限制。相較之下，G.654.E光纖因其更高的光纖傳輸容量和更低的信號損耗，成為400G光傳輸系統(tǒng)的首選。
G.654.E光纖主要具有三大顯著優(yōu)勢。首先是超低損耗性能，相比傳統(tǒng)G.652.D光纖，G.654.E光纖的損耗降低至0.15dB/km，有效延長了傳輸距離；其次是更高的光纖容量，支持更大容量的光信號傳輸，滿足未來網絡大數據傳輸需求；最后是兼容性好，與現有光纖網絡設備兼容，便于系統(tǒng)升級和部署。
G.654.E光纖已具備規(guī)模量產和工程部署能力，東數西算推動 G.654.E光纖在我國干線網的部署，并已成為海纜光通信系統(tǒng)實現跨洋超長距傳輸的應用首。同時，國產G.654E超低損光纖指標提升至0.15dB/km的能力可期。
目前，我國三家電信運營企業(yè)積極圍繞8個國家樞紐節(jié)點和北京、上海、廣州、武漢、成都等城市建設G.654.E光纜，部署規(guī)模超三萬皮長公里。
中國移動在2022年至2024年已開展兩次G.654.E光纜集采，采購規(guī)模超1萬皮長公里。中國電信在上海-廣州、北京-太原、廣州-貴陽、武漢-廣州等新建干線光纜中部署G.654.E光纖，部署規(guī)模超0.5萬皮長公里。中國聯(lián)通新建的北京-雄安、西安-合肥、贛州-韶關-懷集等約0.5萬皮長公里光纜采用G.654.E光纖。
隨著數據傳輸需求的不斷增加，單純依靠提高單模光纖容量已難以滿足未來網絡的發(fā)展需求。空分復用（SDM）光纖技術因此應運而生，成為未來光通信技術的重要發(fā)展方向。
數據顯示，SDM光傳輸容量已突破P比特。2023年，中國信息通信科技集團利用19芯單模多芯光纖實現總傳輸容量4.IPbps光傳輸系統(tǒng)。2023年，日本NICT在歐洲光通信會議上報道了基于38芯3模的多芯少模光纖，實現22.9 Pbps 光傳輸系統(tǒng)。
SDM光纖通過在單根光纖中集成多芯或多模，從而實現容量的大幅提升。隨著技術的進一步成熟，未來有望在實際網絡中實現更高的傳輸效率和更低的能耗。
值得一提的是，空芯光纖作為SDM光纖的另一重要形式，具有更低的信號損耗和更高的傳輸速度。目前，空芯光纖已在實驗室中實現了0.114dB/km的損耗水平，顯示出巨大的應用潛力。
目前，這方面技術的全球角逐已開啟。在解決光纖空間幾何結構標準化和工藝穩(wěn)定性，現網部署工程化等問題上，仍需5-8年持續(xù)攻關。同時，需加快原材料技術、設備技術和器件技術、中繼放大技術等產業(yè)鏈聯(lián)動和推進試驗驗證，逐步向實用化演進。
加速網絡智能化發(fā)展
在光纖技術不斷演進的同時，智能管控技術也在加速推動網絡的智能化發(fā)展。通過引入AI、大數據等技術，智能管控系統(tǒng)能夠實現對網絡運行狀態(tài)的實時監(jiān)測、故障預測和智能優(yōu)化，從而提高網絡的整體運行效率和可靠性。
提升智算中心網絡運維效率：采用意圖感知、數字孿生、AI推理訓練等核心技術，提升智算中心網絡的自動化和智能化運維能力，重點解決故障定位難和影響AI大模型訓練效率等問題。
智能管控系統(tǒng)的核心在于數據的采集與分析。通過對網絡設備和傳輸數據進行實時監(jiān)測，系統(tǒng)能夠及時發(fā)現潛在問題并進行預警。此外，AI技術的引入使得系統(tǒng)能夠基于歷史數據和實時數據進行智能分析和預測，為網絡的優(yōu)化和運維提供有力支持。
在AI時代，高速大容量全光通信技術的發(fā)展不僅是技術創(chuàng)新的需求，更是滿足未來網絡需求的必然選擇。超低損光纖和空分復用光纖作為兩大關鍵技術，將在未來通信網絡中發(fā)揮重要作用。同時，智能管控技術的應用將進一步提升網絡的智能化水平，為通信網絡的可持續(xù)發(fā)展提供堅實基礎。
