當(dāng)被要求解釋光傳輸時，人們通常會以汽車和公路為例。一個人駕駛跑車比駕駛轎車能更快地到達(dá)目的地，因為前者能以更高的速度行駛。另外，增加車道可減少交通流量或擁堵，使車輛能夠準(zhǔn)時到達(dá)目的地而不會延誤。這些使用汽車和道路的例子與光波長信號速度和密集波分復(fù)用技術(shù)(DWDM)類似。雖然這種比喻很好地解釋了DWDM技術(shù)的目的，但卻未能體現(xiàn)其重要性。

　　Jimmy Yu認(rèn)為，用樹來闡釋光傳輸?shù)闹匾�性更為貼切。每棵樹都有根系，為樹枝和樹葉輸送養(yǎng)分，而且必須按比例分配。如果根系不發(fā)達(dá)，樹枝就得不到足夠的養(yǎng)分，最終會折斷。一般來說，根系越龐大、越穩(wěn)固，樹木就越強(qiáng)壯、越健康。

　　在服務(wù)提供商的網(wǎng)絡(luò)中，光傳輸層起著至關(guān)重要的作用。它如同樹木的根系，支撐著為客戶提供服務(wù)的所有分支。正如樹根為樹木的健康生長提供必要的養(yǎng)分一樣，光傳輸層確保了與家庭、移動終端、企業(yè)和數(shù)據(jù)中心更好的連接性。光傳輸層必須足夠強(qiáng)大，以支持運(yùn)營商所提供的所有服務(wù)，否則業(yè)務(wù)會有中斷的風(fēng)險。

　　因此，就像一棵樹，每出現(xiàn)新一代的接入技術(shù)，就需要有新一代的光傳輸技術(shù)與之匹配。目前，服務(wù)提供商在推出下一代服務(wù)(如5G-A和F5G-A)，而且企業(yè)在利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)(AI/ML)開發(fā)新應(yīng)用方面的投資也有目共睹。這些熱門接入技術(shù)需要與之匹配的光傳輸層來為它們所需的資源提供支持。

　　下一代接入服務(wù)

　　接入服務(wù)正朝著下一代方向發(fā)展，以提供更高的速度、更低的時延和更高的可靠性。包括面向50G PON、5G-Advanced以及AI/ML數(shù)據(jù)中心之間的超高速連接。在某些情況下，網(wǎng)絡(luò)邊緣的帶寬需要增加一倍，而在許多情況下，帶寬需要增加10倍以上。例如，在家庭寬帶方面，正從GPON向10G-PON和50G-PON發(fā)展，意味著回傳容量可能需要增加20倍之多。

　　同時，服務(wù)提供商需要升級網(wǎng)絡(luò)的速度和架構(gòu)，以滿足終端用戶在運(yùn)行應(yīng)用程序時對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和時延的期望。試想一下，用戶使用了運(yùn)營商的50G-PON網(wǎng)絡(luò)，但仍是10Gbps寬帶服務(wù)，在時延和服務(wù)質(zhì)量與之前相同的情況下玩虛擬現(xiàn)實游戲。為10Gbps支付更高的費(fèi)用?他們會繼續(xù)使用嗎?答案都是“不”。

　　此外，雖然還不知道AI/ML會催生哪些應(yīng)用和服務(wù)，但它們需要更高帶寬、超低時延和更高的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量有目共睹。另外，由于 AI/ML 系統(tǒng)功耗較高，數(shù)據(jù)中心需要在地理位置上實現(xiàn)分布式布局，并通過高速、高可用性的光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)。

　　因此，除了新一代接入技術(shù)之外，光傳輸層也必須與之相匹配。樹根必須生長，才能支撐更粗壯的樹枝。

　　下一代光傳輸

　　下一代光傳輸網(wǎng)絡(luò)的要求是什么?為了回答這個問題，我們列出了一些與關(guān)鍵客戶需求相對應(yīng)的關(guān)鍵光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

　　(1)400 Gbps以上的波長速度：終端用戶希望更快地連接到他們的設(shè)備，使用新的寬帶接入技術(shù)需要更高的回傳速度。因此，匯聚、城域和長途網(wǎng)絡(luò)中的光模塊速度需要提高到100/200 Gbps。光傳輸網(wǎng)絡(luò)將需要演進(jìn)到至少單波長400Gbps，甚至是800Gbps，以支持網(wǎng)絡(luò)上的更高負(fù)載。此外，升級到單波長400+Gbps還有更多其他優(yōu)勢，包括更高的網(wǎng)絡(luò)效率、更少的機(jī)架空間、更低的每比特功率和更低的每比特成本。

　　(2)C+L波段放大器和濾波器：有兩個因素使得提高每根光纖容量的需求愈發(fā)迫切。首先，自互聯(lián)網(wǎng)時代伊始，對帶寬的需求逐年攀升，而且在未來許多年里還會繼續(xù)上升。其次，由于香農(nóng)極限的存在，每一代新的波長速度都采用更高的波特率，這會消耗更多的頻譜。由于這些因素，運(yùn)營商需要光纖能夠承載更多的容量。否則，他們就需要增加更多的光纖芯數(shù)，但這可能無法實現(xiàn)，從而導(dǎo)致某些線路出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁堵。解決辦法就是在一根光纖中增加更多可用頻譜。

　　最初，光設(shè)備被設(shè)計為在C波段的4THz(80通道，50GHz間隔)光纖頻譜范圍內(nèi)運(yùn)行。隨著時間的推移，設(shè)備制造商將其提高到4.8THz(96通道，50GHz間隔)。下一代設(shè)備將不可避免地設(shè)計為在6.0THz(120通道，50GHz間隔)的頻譜中運(yùn)行，即超級C波段。僅此一項就可將每根光纖的帶寬增加25%。增加L波段后，頻譜幾乎翻了一番，支持100個50GHz信道間隔。因此，最大容量38.4Tbps的光纖(使用頻譜效率為8計算)現(xiàn)在可以支持88.0Tbps。

　　(3)全光傳輸和交換：傳輸速度固然重要，但對于某些需要實時響應(yīng)和反饋的應(yīng)用而言，時延也至關(guān)重要。游戲是消費(fèi)級應(yīng)用，但在醫(yī)療、電力、汽車和航空航天等行業(yè)中對時延的要求更高。改善或降低時延的方法之一是消除信號傳輸過程中光電轉(zhuǎn)換的任何環(huán)節(jié)。因此，這種方法盡可能使用光傳輸和交換，如ROADM或OXC。

　　(4)網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可實現(xiàn)最短路徑和多路徑保護(hù)：網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點(diǎn)：減少端點(diǎn)之間的跳數(shù)、改進(jìn)路徑保護(hù)和提高網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性。更重要的是，與環(huán)形拓?fù)湎啾�，信號到達(dá)目的地的路徑數(shù)量呈指數(shù)級增長，因此網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量顯著提高，網(wǎng)絡(luò)可用性達(dá)到6個9。

　　“一切的根源”

　　光傳輸是提供消費(fèi)者所需服務(wù)和功能的網(wǎng)絡(luò)層。因此，任何升級或為終端用戶增加新服務(wù)都需要改變光傳輸層。用對樹的比喻：沒有根系就沒有樹木，沒有光傳輸就沒有網(wǎng)絡(luò)。因此，為了支持運(yùn)營商和云服務(wù)提供商推出的所有下一代服務(wù)(5G-A、F5G-A、AI/ML應(yīng)用和 DCI)并確保高質(zhì)量的體驗，光傳輸層也必須升級。