在AI算力革命和数据中心的双重驱动下,超高速光传输持续向更高速率更大带宽发展。2024年,随着单400G波分系统在运营商骨干网络中得到规模部署,标志着400G光传输正式进入商用元年。同时,随着400G/800G光传输标准在国内外准组织基本成熟,超1T(B1T)光传输及新型技术成为各标准组织的热点课题。
高速光传输标准组织总览
高速光传输技术涉及的标准组织包括ITU-T SG15、OIF、IEEE802.3以及国内CCSA,各标准组织和重点标准技术如图1所示。
高速光传输标准主要包括光系统、光模块、B1T OTN和以太网接口等技术,ITU-T SG15规范高速光传输的光系统和B1T OTN标准,其中ITU-T SG15 Q5涉及新型光纤(如G.654.E、空分复用光纤等),Q6涉及800G城域光波分系统和光器件,而Q11规范B1T OTN的帧结构、复用映射等技术;IEEE802.3规范800GE/1.6TE的高速以太网接口,用于高速光传输的客户侧接口;而OIF规范基于相干调制技术的800G/1.6T ZR/ZR+光系统和光模块标准、用于高速光传输的线路侧接口,以及数据中心互联应用。
高速光传输的国内标准组织包括CCSA TC6 /TC 12/ST 7。其中TC6 WG1工作组规范的波分复用设备行标具有极高的权威性,体现了国内三大运营商的需求和设备商的能力,同时还进行C+L一体化、空芯光纤等新型光传输技术的标准化,而WG4以速率和距离为维度来规范不同规格的光模块标准。
800G及以上速率光层标准进展
ITU-T SG15 Q6工作组正在进行800G城域DWDM的标准化工作,预计2026年完成。致力于规范多厂家兼容的DWDM系统,ITU-T持续寻找一种判定发射机质量的参数,这对于相干调制的DWDM系统,比较困难,目前已决定采用ETCC参数,并持续与OIF和IEEE802.3进行合作研究。2025年6月,在Q6的巴黎会议上,中兴通讯建议启动1.6T的标准化,得到会议各方的广泛认可。同时中国移动建议Q6与Q5联合进行空芯光纤的研究,初步得到认可。Q6高度重视规范能够体现其独特价值的标准,预计未来C+L扩展波段甚至S波段扩展,以及空芯光纤和空间光通信等技术将会得到体现,Q6在高速光传输的标准化中的作为值得期待。
OIF近年来持续进行相干光系统和光模块的标准化,进度处于各标准组织的前列,影响力持续提升。2024年10月,OIF发布了800G ZR标准规范,并在2025年4月发布了800G LR标准规范,标志着OIF完成了800G相干光模块的标准化,并在2025年的OFC上进行了800ZR技术的互通展示。2024年以来,OIF相继立项了1.6T ZR/ZR+/CR三个项目,标志着OIF正式进入了1.6T的标准化时代。1.6T ZR项目明确采用单波长1.6T,调制格式为PM-16QAM,传输距离为80~120km,波段为C波段,该项目预计2026年Q3完成。而1.6T ZR+项目已经决定采用双数字子载波的调制格式,目标传输距离为2000km(1.2T)和1000km(1.6T),波段选择C+L,预计2026年底完成。同时OIF启动1.6T轻相干(CR)项目,旨在规范简化相干技术,持续扩大相干技术的应用范围。值得一提的是,1.6T ZR+项目也是OIF首次规范多跨段的标准,势必会持续提升OIF的影响力并对ITU-T和IEEE802.3的1.6T标准化的技术动向有着重要影响。
IEEE802.3在以太网接口的规范方面有着绝对的权威性。IEEE802.3正在规范800G/1.6T以太网接口,单通道100G的802.3df已经在2024年发布。目前规范基于单通道200G的802.3dj项目,不同距离的方案已经确定,并输出了该标准的D2.0版本,根据该项目的计划,预计2026年9月发布。同时IEEE802.3启动了单通道400G的研究,随着该技术的成熟,IEEE802.3将会加速规范1.6T以太网接口的标准。
CCSA TC6 WG1在2024年完成了《超长N×400G光波分复用(WDM)技术要求》,该标准规范基于120GBd以上的QPSK调制格式的DWDM光系统,从而很好地满足了国内三大运营商对400G超长距的标准需求,推动了400G DWDM的商用规模部署进程。2025年启动规范《城域N×800Gbit/s光波分复用(WDM)系统技术要求》,并立项了《长距800G光传输系统技术研究》《S+C+L波段的光波分复用(WDM)传输技术研究》《1.6Tb/s光波分复用系统技术研究》等研究课题,启动了800G长距、波段扩展和1.6T光传输的研究,使得国内在长距离和高速DWDM标准化方面走在了前列。
同时,CCSA TC6 WG4近两年来基本完成了800G强度调制和相位调制两种技术的多项系列标准,并启动了1.6T光模块以及C+L一体化关键光器件的研究和标准化,从而更好地支撑光系统标准的应用需求。
CCSA TC12 WG3,正在制定行标《卫星互联网星间100Gbps光通信系统技术要求》,并在2025年立项了行标《卫星互联网星间100Gbps光通信系统测试方法》,同时在WG4立项了行标《面向卫星中继的星间激光通信系统测试规范》,标志着高速光通信正在从地面走向空间。
量子通信作为未来信息通信行业的一个新兴战略性制高点,由CCSA ST7负责其标准化工作。当前,ST7正在讨论行标《基于OTNSec协议的量子保密通信应用设备技术规范》,旨在制定面向量子加密应用的OTN设备规范。
B1T OTN标准进展
ITU-T SG15 Q11工作组正在进行B1T OTN的标准化工作,B1T OTN是主要面向以太网业务优化承载的大带宽OTN接口技术。B1T OTN标准技术在制定过程中秉承了极简架构和产业共用的设计理念。
极简架构
基于OTUk的100G及以下OTN接口技术定义了1.25G和2.5G的时隙粒度,用来进行客户业务的高效承载。对于OTUk接口,速率每演进一代,映射复用层级就增加一级,而且速率的演进也并非保持整数倍提升,例如OTU4的速率是OTU2速率的10倍多而非严格的10倍,从而导致100G及以下的OTN接口映射复用层级多、接口演进速率不断提高的问题。基于FlexO的B100G OTN创新地提出了OTUCn和FlexO的技术,OTUCn中支持5G时隙用来时隙客户业务的承载,FlexO作为接口技术引入了性能更好的RS(544,514)FEC。FlexO也引入了100G实例的概念,不同速率接口对应的FlexO均为100G实例的整数倍,从而解决了接口演进速率不断提升的问题,但并未解决之前OTN面临的层层复用的问题。
B1T OTN接口技术基于FlexO接口进行了扩展,创新性地引入基于100G时隙粒度的FlexO的路径层,为了降低映射复用的层级数量,在设计之初就设定了不超过3级的路径层,即不管速率演进到多高,B1T OTN最多只有3层路径,继承了FlexO接口演进速率不提升的优势外,还解决了传统OTN层层复用的问题,极大简化了OTN的层次架构。此外,在OAM的监控方面,也进行了一个简化调整,将传统OTN的6层TCM(tandem connection monitoring)架构降低为最多4层TCM架构。
产业共用
OIF定义的ZR是一个借鉴了ITU-T定义的FlexO帧结构的点到点接口技术,ZR的客户业务是以太网。B1T OTN是一个面向端到端的网络技术,其中90%左右的客户业务是以太网,为了能够保持共用产业链优势,标准讨论中一个很大的技术倾向就是保持ZR中的以太网业务到FlexO帧的映射机制和B1T OTN中的以太网业务到新的FlexO路径层的映射机制相同,即以太网客户业务先按照257b为单位进行分流,然后按照GMP(generic mapping procedure)的机制映射到服务层的净荷区域中,B1T OTN新的FlexO路径层保持和ZR中FlexO帧相同的净荷区域和速率,新的FlexO路径层的开销区域则根据网络技术需要针对性地扩展支持PM(path monitoring)和TCM监控能力。另一个重要的变化是接口速率的下降,通过降低映射复用层级数量以及降低不同层次之间的速率差异,B1T OTN的接口中的100G实例速率可以相比ZR接口的100G实例速率增长不超过1%,以期实现相关器件的重用。
除了承载以太网,B1T OTN还保持了后向兼容性,能够支持传统的OTN接口中的ODU业务在B1T OTN网络的承载。为了实现高效业务承载以及保持B1T OTN 100G时隙粒度的大颗粒调度,可以基于OTUCn作为多个低速ODU业务汇聚的实体,通过一些降速技术实现到新的FlexO路径层的映射。整个B1T OTN网络的功能架构如图2所示。
B1T OTN的标准在2025年3月的ITU-T SG15全会中取得了突破性进展,已经在该会议正式立项G.709.1增补1用来规范B1T OTN技术,其内容的核心在于新的FlexO路径层的帧结构设计以及不同层次之间的复用关系,该标准计划与2026年7月发布,届时也会启动B1T OTN的设备等其他相关标准的制定。
总结
800G短距和城域光传输标准在国际标准组织基本完成,而800G的DWDM长距应用、波段扩展是国内标准的研究重点;而B1T以上速率,重点为1.6T高速光传输成为ITU-T、OIF、IEEE802.3和CCSA等国内外标准组织的研究热点,调制格式、接口技术、波段扩展、C+L一体化、空芯光纤和卫星光通信等技术将成为未来标准化的焦点。