中兴：2025年C+L一体化光网络解决方案技术白皮书

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C+L 一体化光网络解决方案技术白皮书 C+L 一体化光网络解决方案 技术白皮书 C+L 一体化光网络解决方案技术白皮书 C+L 一体化光网络解决方案技术白皮书 版本 日期 作者 审核者 备注 V1.0 2025/04/23 吴妮珊、于文博 © 2025 ZTE Corporation. All rights reserved. 2025 版权所有 中兴通讯股份有限公司 保留所有权利 版权声明： 本文档著作权由中兴通讯股份有限公司享有。文中涉及中兴通讯股份有限公司的专有信息，未经中兴通讯 股份有限公司书面许可，任何单位和个人不得使用和泄漏该文档以及该文档包含的任何图片、表格、数据 及其他信息。 本文档中的信息随着中兴通讯股份有限公司产品和技术的进步将不断更新，中兴通讯股份有限公司不再通 知此类信息的更新。 C+L 一体化光网络解决方案技术白皮书 目录 1. 发展趋势.......................................................................................................................................1 1.1 智算业务推动网络容量升级............................................................................................ 1 1.2 高速光模块需求爆发式增长............................................................................................ 2 1.3 一体化器件产业链逐步成熟............................................................................................ 3 2. 关键技术.......................................................................................................................................5 2.1 C+L WSS 一体化..............................................................................................................5 2.2 C+L OTU 一体化.............................................................................................................. 7 2.3 多波段系统自动功率均衡..............................................................................................10 3. 技术进展与应用建议.................................................................................................................15 3.1 相关标准与产业链进展.................................................................................................. 15 3.2 传输相关试点和验证...................................................................................................... 17 4. 展望.............................................................................................................................................18 4.1 市场展望.......................................................................................................................... 18 4.2 技术演进展望.................................................................................................................. 18 5. 缩略语.........................................................................................................................................19 C+L 一体化光网络解决方案技术白皮书 第 1 页 1. 发展趋势 1.1 智算业务推动网络容量升级 随着云计算、大数据、AI 等智算业务的不断兴起和快速发展，全球网络业务流量需求 激增。2025 年，全球 AI 增强与原生应用相关的网络流量呈现出爆发式增长；其中 AI 增强 型应用（如嵌入 AI 功能的现有服务）占全球网络流量的 43%（CAGR 31%），因功能升 级引发流量“膨胀”；原生 AI 应用（如自动化决策、自主交互）虽初期占比不足 1%，但 以 100%超高增速成为未来核心变量。预计至 2030 年，AI 相关流量（增强+原生）将颠覆 现有格局，尤其是视频/图像等富媒体 AI 交互，将驱动全球网络基础设施向高带宽、低时 延转型，迫使全球运营商加速智能流量调度能力建设。 作为承载算力的全光底座，算力网络的蓬勃发展给底层骨干传送光网络的容量和速率带 来了新的挑战。骨干传送网在保障数十 T 级超大带宽的基础上，还需要具备低时延、超高 可靠性、算网协同任务式调度等能力。C+L 一体化方案的推出，可以帮助运营商在保证高 速率、大容量的前提下，高效应对数据洪流，实现扩展 C+L 波段的全波段无限调频，打造 更敏捷更灵活的光网络设施。 同时，随着干线流量的快速增长，光模块能耗问题也日益凸显。目前主流技术方案包括 采用共封装光学（CPO）和线性驱动可插拔光模块（LPO）等来降低光模块功耗。对比两 种技术路线，预计短期内会出现 LPO 和 CPO 并存的状况，后续 LPO 将因其显著的成本优 势在 400G/800G/1.6T 领域胜出；CPO 则主要应用于小众市场，聚焦特定的场景需求（如 超低延迟场景）。因此从长期发展的角度看，具有高集成、低功耗、低成本特点的 C+L 一 体化可插拔光模块将成为下一代绿色光网络的最佳选择。 C+L 一体化光网络解决方案技术白皮书 第 2 页 1.2 高速光模块需求爆发式增长 随着社会经济的新引擎——AI 应用迅速步入千行百业，网络流量正以每 3-5 年增长 1 倍的速度增长。与之相对的，基础通信设施更新周期约为 30 年，因此 OTN 势必须向单纤 大容量方向持续演进，以解决流量增长快速与基础设施更新缓慢之间的矛盾。Omdia 预测 显示，B400G 光网络在未来 5 年投资及占有率均超过 50%，将成为大量运营商的首选，传 输速率的全面迭代带来了高速光模块需求爆发式增长。以数通光模块为例： 1. 模块数量： 2023 年 400Gbps 以上的光收发模块全球出货量为 640 万个，2024 年约 2,040 万个， 预估至 2025 年将超过 3,190 万个，年增长率达 56.5%。 图 1.1 全球 400G 以上光模块出货量预测（2023~2025） 2. 市场空间： 预计自 2025 年起，全球相干波长出货量将以 9%的复合增长率持续增长。未来五年， 400Gbps 和 800Gbps 出货量将占据主导地位。1.6T 于 2024 年底开始发货。预计 2.4T 将于 2027 年进入市场。 C+L 一体化光网络解决方案技术白皮书 第 3 页 图 1.2 相干波长出货量预测（2017~2029）（数据来源：2025 Dell'Oro） 从以上数据可以看到，数通模块的需求在未来 5 年内将以较快速度持续增长；这意味 着整体干线和城域流量需求也在同步快速增加，对相干长距传输系统的架构、容量、能效等 都提出了更高要求。 在 C+L 波段的信号谱宽扩展已成为行业主流技术方向的背景下，干线流量需求的快速 增长，使得相干长距传输场景下的相干光模块出货量持续增加，这将导致光层系统的复杂度 问题进一步加剧。具有 12THz C+L 全波段任意调谐、调度能力的 C+L 一体化光网络解决 方案可以简化 C+L 系统的组网结构，最大程度上发挥 ROADM 全光交换能力。 1.3 一体化器件产业链逐步成熟 C+L 一体化系统的商用与产业链的技术创新密切相关。根据一体化系统关键器件的实 现难度和发展现状，400G C+L 系统的演进路线如下图 1.3 所示。从 C/L 波段分立架构出 发，一体化系统演进将经历 WSS 一体化、WSS/OTU 一体化、WSS/OTU/EDFA 均一体 化三个不同阶段，其最终形态从结构上接近现有 C 波段系统，器件成本预计降低 30%，板 卡集成度提升一倍，系统运维更加便利。 C+L 一体化光网络解决方案技术白皮书 第 4 页 图 1.3 400G C+L 系统演进路线 1. C+L 二阶段： C+L 二阶段依赖一体化 WSS 器件，OTU 和 EDFA 仍然为分立形态。目前 C+L 一体 化 WSS 技术已成熟，一体化 WSS 器件已可提供。从目前市场需求角度看，2024 年下半 年起，WSS 一体化的 C+L 系统开始规模商用，对应 ROADM 站点具备 C+L 波段一体化调 度的能力。对于下一阶段的 OTU 一体化系统，可支持现网平滑扩容和升级。 图 1.4 C+L 二阶段系统组网示意图 2. C+L 三阶段： C+L 三阶段在已具备一体化 WSS 的基础上，引入一体化 OTU 器件，仅有 EDFA 仍处 于分立状态。从光层来看，C+L 三阶段与二阶段的组网结构基本一致，但 OTU 的一体化可 以使光网络实现完全的 C+L 全波段自由波长调配。 目前一体化 OTU 所关联的相干光收发器件 CDM 和 ICR C+L 宽谱技术、C+L 一体化 宽谱可调谐 ITLA 以及 SOA 等技术均已突破；预计 2025 年~2026 年可实现光模块 C+L 一体化的最终优化和全面商用，届时 OTU C+L 全波可调，400G/800G OTU 单端口造价 C+L 一体化光网络解决方案技术白皮书 第 5 页 将进入合理区间，光系统整体成本进一步降低。 图 1.5 C+L 三阶段系统组网示意图 3. C+L 四阶段： C+L 四阶段为 C+L 一体化的最终形态，通过一体化 WSS、一体化 OTU 和一体化 EDFA 器件的全面应用，去除 C/L 波段合分波器件，简化光层组网结构，减少合分波器件对跨段 损耗等的影响，进一步提升光系统的传输能力。但目前一体化 EDFA 技术与量产尚存在诸 多不确定性，相关一体化铒纤仍处于研究阶段，要视技术发展情况再做具体策略决定。 图 1.6 C+L 四阶段系统组网示意图 结合以上分析，目前 C+L 系统正处于第二阶段，一体化 WSS 的规模商用和部署，使 光系统在波长调度方面，单端可调度波长数提升 1 倍，资源利用率显著提升；随着一体化 OTU 技术和产业链的逐步成熟，预计 2026 年将全面迎来 C+L 系统的第三阶段；预计一体 化 EDFA 的商用不会早于 2027 年，其成本和技术优势有待后续衡量决策。 2. 关键技术 2.1 C+L WSS 一体化 随着 C+L 系统演进，WSS 从 C++波段扩展到 L++波段，C6T+L6T 一体化 WSS 已 在业内逐步推出，支撑 OXC 向 C+L 一体化方向发展。基于 LCOS（硅基液晶）的光波长 C+L 一体化光网络解决方案技术白皮书 第 6 页 选择开关（WSS）是 OXC 各厂家的通用选择，可将输入端口的任意波长信号灵活调度到任 意一个线路端口输出，是 OXC 实现光交叉功能的核心部件，实现波长级的光层调度功能。 相较于分立式 WSS，一体化 WSS 由于单通道间隔的像素尺寸压缩，或存在 WSS 通道 带宽窄化问题。该问题可以从光路和算法两方面得到有效解决。光路方面，增加棱栅线数提 升色散/分光能力，配合光路透镜调整（位置/焦距调整，甚至增加辅助透镜），能够实现 12THz 光发散角压缩和 LCOS 面光斑的压缩。算法方面，LCOS 整形算法优化，结合 LCOS 分辨率提升（2.4k/2.9k/3.3K），可以进一步改进带宽。通过光带宽元件/算法多层次优化， 使能一体化 OXC 组网商用。 图 2.1 C+L 一体化 WSS 结构示意图 对于 C+L 一体化的不同阶段，一体化 OXC 架构也呈现出不同的形态。如图 2.2 所示， 在 WSS 实现 C+L 一体化，OA 分立的阶段，OXC 系统通过进一步将 C++和 L++的 OA 物理上高度集成，实现 C+L 板卡一体化。 图 2.2 C+L WSS 一体化 OXC 架构 C+L 一体化光网络解决方案技术白皮书 第 7 页 当 OA 进一步实现宽谱一体化集成，C+L 系统 OXC 可以实现完全一体化的极简架构。 图 2.3 C+L 完全一体化 OXC 架构 随着网络发展带来核心节点光层调度维数的增加，高维度的 OXC 需求会进一步增长， C+L 系统上下路 40 维，以及后续更高维度 48/64 维 OXC 产品也会很快到来。技术上 CDC 上下路的 C+L 一体化 M*N WSS 或 MCS 方案将是 OXC 系统必须要解决的问题。此外， 随着 400G 传输速率进一步向 800G 演进，支持 S 波段的相关器件也在快速迭代中。 从整个系统架构看，光电一体协同调度将促使光电交叉设备向一体化方向发展，并且随 着国产自主可控的核心器件、芯片技术日益成熟以及集成度的进一步提高，将支撑整个系统 更加绿色、节能、低碳。 OXC 作为智能化全光网络的基础底座，结合管控协同调度、全局智能化功率管理、光 标签等技术的应用，将实现一站式智能开局运维、C+L 系统中功率调节化繁为简、业务追 踪、错连检测、自动调度等功能，未来将进一步向更智能化方向演进。 2.2 C+L OTU 一体化 随着长距传输系统由单波 200G 向单波 400G 乃至单波 800G 发展，信号占用的谱宽 不断提升，仅能承载 40 波业务的传统 C++波段已无法满足单纤容量提升的需求，频谱资 源进一步扩展到 C+L 波段（C6T+L6T）。同时，对于部署低功耗、高性能、便捷运维的大 容量 OTN 网络的需求不断增加，构建灵活、绿色、高效的 OTN 网络，C+L 一体化 OTU C+L 一体化光网络解决方案技术白皮书 第 8 页 技术，尤其是具有更小尺寸、更低功耗和更高灵活度的一体化可插拔光模块技术，变得尤为 重要。 图 2.4 相干光模块内部结构示意图 相干光模块包含多个关键组件，其典型的内部结构示意图如图 2.4 所示，包括电模拟芯 片、DSP 芯片、ITLA、调制器、接收机等部分。从 C+L 一体化 OTU 关键组件的主要技术 路线及相关产业链发展现状来看： 1. 电模拟芯片和 DSP 芯片：一体化 OTU 涉及的关键技术与 C 波段 OTU 基本一致，仅在 DSP 芯片方面需要少量补偿，其 400G 技术已成熟。 2. 一体化 ITLA：可采用双芯片集成（C/L 双芯片+低损光开关）方案或单片外腔（基于优 化量子阱结构的单增益芯片+基于 SiN 波导微环的多环谐振腔）方案，其中一体化 ITLA 单 片外腔方案示意图如图 2.5 所示。 图 2.5 一体化 ITLA 单片外腔方案示意图 对于一体化 ITLA，需要解决两个主要问题和技术难点。其一是超宽带滤波芯片/增益 芯片与高功率、小尺寸芯片存在矛盾，当 InP/Si 器件从独立的 C/L 波段扩展到 C+L 波段 后，其增益会下降，导致出光功率降低；其二是超窄线宽方案与材料特性之间存在矛盾，传 C+L 一体化光网络解决方案技术白皮书 第 9 页 统的 InP 路线使用 DBR 方案，难以实现超窄线宽所需要的超长谐振腔结构。 针对上述问题，中兴通讯采用宽波段滤波器方案和多微环外腔结构，在实现低非线性效 应、支持高出光功率的基础上，通过结构优化拉长等效波导长度，利用成熟的高精度加工工 艺实现各元件片上集成，同时满足了宽波段、高功率、窄线宽、小尺寸的性能要求，实现了 业界领先的 100kHz 窄线宽、C+L 一体化 240 波可调谐，较目前业界主流的 L120/C120 调谐范围翻倍，支持现阶段 400G/800G 相干光模块及未来 1.6T 相干传输系统需求，满足 运营商 C120+L120 应用及向 CL240 演进的需求。 3. 一体化调制器和探测器，主流的技术路线包括硅基路线和 InP 路线两种。硅基路线采用 硅光/薄膜铌酸锂调制，可支持波长范围大，波长相关性较小，性能与单独 C/L 波段 ICRM 相当；Si/Ge PD 可宽带响应，SiP 实测可行；InP 路线：波长相关损耗/响应度有差异，一 体化预计代价较大，需从器件材料/结构优化和算法补偿方面进行优化。 2025 年 2 月，中兴通讯的“最强 C+L 波段一体化可插拔 800G 光模块”等光传输技 术 斩 获 四 项 Lightwave+BTR 光 通 信 年 度 创 新 大 奖 （ Lightwave + BTR Innovation Reviews）。与普通的固定光模块相比，中兴通讯 C+L 一体化可插拔 800G 光模块采用紧 凑的 DCFP2 封装，尺寸减少 60%，功耗减少 68%；130Gbd@5nm 数字信号处理芯片 （DSP）、内部集成相干接收器和调制器（ICRM）以及内部 C+L 一体化可调谐激光器组 合（ITLA）均集成到一个可插拔光模块中；在实现高集成度和低能耗的同时，基于 130GBd， 采用前向纠错（FEC）、星座整形算法和专利技术，提高传输能力并支持 ULH 传输，有助 于有效减少电中继数量和网络建设成本。 具体来说，中兴通讯 C+L 一体化可插拔 800G 光模块采用了如下新技术： 1. 先进的 5nm 芯片工艺，将 DSP 尺寸减小 60%，单位 Gbit/s 功耗减小