新一波“光进铜退”即将开启。
在大模型训练需求的催动下，光网络技术将加速变革，新一波“光进铜退”即将开启。这是中国电信集团科技委主任韦乐平，在6月19日召开的2024中国光网络研讨会上，对大模型时代光通信技术的发展做的最新预判。
此外，韦乐平表示，光通信网络技术飞速发展，我们判断T比特时代在2023年开始开启，而到了2024年则直接跨入到全面开启的新时段。
大语言模型具有三大基本特征，一是大算力、大参数、大数据、大智能，算力规模越大、模型参数越多、高质量数据越多，智能就越高，越能解决复杂的任务和推演出更高水平的结果，其中行业模型至少达百亿至千亿参数，基础通用大模型要达千亿至万亿参数，而全球领先的基础通用大模型，则需数万亿至数十方亿级的参数；二是具备一定的通用性，起码具备领域型模型特点，能完成多领域的诸多任务，非单一任务；三是具有神奇的涌现性，当算力、数据和模型参数足够大，训练到一定程度后，能够突然出现预料之外的某种能力，产生逻辑自恰的类人类语言表达，这种能力会达到乃至超过人类某方面的智能。
大模型时代的受益者
在大模型时代，高速光模块产业是最大的受益者之一，因为大模型的崛起能够催化数据中心内交换机光模块的速率、数量的快速增加。例如，英伟达1个GH200系统就用了3072个800G光模块，平均每颗GPU芯片就需要12个800G光模块。万卡乃至10万卡对光模块的需求了将更加巨大。据咨询机构0mdia预计，在大模型需求驱动下，今年光模块出货量将高达1200万个。
除了高速光模块，oDSP（光数字信号处理器）技术也实现较大发展。韦乐平表示，目前oDSP采用5nm、120G波特率级、QPSK码型，能支持400G速率1600公里的超长干线传输；新一代oDSP采用3mm、180G波特率级（或240G波特率级）、QPSK码型，应能支持800G速率数百乃至上千公里的普通长距离干线传输；预计300G波特率级oDSP技术有望开展，但是400G级别尚无技术路径可寻。
对于oDSP技术的发展趋势，韦乐平也做了三个方面的预判。一是在5nm、800G级别，模拟电路消耗了约50%功率；在3nm、1.6G级别可消耗约65%功率，因此将功耗大头的模拟电路从oDSP分离是重要趋势。二是为进一步降低功耗，可能还需根据细分市场分别优化定制设计。三是数字副载波调制（DSCM）不仅增强高波特率信号对色散和滤波的容忍度，还能增强对非线性的容忍度，是未来超高速系统趋势之一。
大模型需要新技术
大模型带来便利的同时，训练大模型也必然面临高速率、高密度、高成本等挑战。
随着基础传输速率攀升至每通道100/200G以上，由于趋肤效应、PCB材料高频损耗、串音干扰等导致PCB板铜箔的损耗和功耗快速上升，减小影响的唯一举措就是减小器件间传输距离，直至完全消除铜连线。与此同时，随着传输速率持续提升，光模块的成本也在持续上升。在400G速率，交换机光器件成本的占比已超过50%；随着速率更快，其占比也将更高。
韦乐平认为，为了应对大模型带来的蛮力计算所导致的巨大能耗和成本，“光进铜退”必将从接入网延伸至数据中心乃至服务器、器件或芯片互连直至基本消除电连接。当然，这一进程不会一蹴而就，随着两者各自的技术进展，博弈将波折前行，但长远大趋势不会逆转。
芯片光互连是大势所趋，具有潜在优势，但同时也面临一定的挑战。
所谓芯片光互联，是利用CMOS工艺，将光波导、耦合器和谐振器直接刻蚀在硅基上，再利用先进的封装技术将分立的具有特定功能的芯片组（各种XPU）集成进来，构成一个实用化的，结合SiP和Chiplet技术的光互连器。
芯片光互连的优势优势在于，改进了计算集群的扩展性（超100T）和带宽（2—4T），具有极低功耗，能够降低时延、功耗和物理尺寸。但是芯片光互连技术还不成熟，标准缺失，其他相关技术的进展和影响等，仍需要持续攻克。
商用进行时
T比特时代的开启离不开技术的支撑和光模块、传输系统等各环节的商用化推进。作为T比特系统技术基础的T比特oDSP已经实现了商用化。其中，120G波特率级方面，Marvell、Acacia、Infinera、Nokia、NEL等厂商采用5nm技术的1.2TbpsoDSP均已商用；180G波特率级方面，Ciena的采用3nm，技术的1.6TbpsoDSP将于今年商用；240G波特率级方面，Acacia和Infinera跨过180G波特率，直接研发240G波特率级产品。
作为T比特系统的T比特光模块商用化进程正在加速。其中，800G方面，多家100G通道和200G通道的2公里、10公里产品陆续问世，800G通道的10公里、20公里、40公里、1000公里等产品也将陆续问世；1.6T方面，OIF计划2026年实现1.6TZR/ZR+的标准化，2027年开始商用。
T比特传输系统（400/800G）规模商用正逐步展开，中国的三大运营商正引领全球400G干线的规模化部署和800G的试验。
400G商用落地加速
韦乐平表示，基于OPSK编码的80波400G干线系统已经取得了较大的进展。从技术层面来看，光模块部分，分立C6T和L6T的400G相干光模块已实现商用，2025铟磷模块预计2025年商用，硅光集成模块可能到2026年商用；低噪声光纤放大技术部分，分立C6T和L6T可商用，长波长NF还需改进，技术集成可能要到2026年实现；波长交换WSS部分，靠高分辩LCOS架构等，C6T+L6T集成今年陆续商用；光系统部分，如果能够解决SRS，维系波道功率动态均衡，基本可行。
从商用进程层面来看，目前运营商之间的竞争正在加速400G系统落地，其中中国移动已经于2023年底率先实现商用，中国联通紧随其后，而中国电信也正在推动400G系统的商用进程。韦乐平透露，中国电信400G系统的部署策略是采用真正全光交换网、以WSS为起点的C+L集成化、自研的端到端管控系统、高密度高速率CFP2光模块等。
800G发展快速推进
在400G系统商用进展加速的同时，产业界也加速推进800G系统的发展。韦乐平表示，目前800G系统的发展将分成两个主要阶段，即嵌入式光模块阶段、相干数字可插拔光模块阶段。
第一阶段是嵌入式光模块阶段。Ciena和Infinera的短距离800G嵌入式光模块已于2021年商用，该系列产品采用7nm和90G+波特率oDSP。
第二阶段是相干数字可插拔光模块阶段。韦乐平认为，在该阶段，因技术路径不同，可传输距离也各异。若采用至少5nm和120G波特率级的oDSP，系统可传输距离可达几百公里；若采用采用2—3nm和240G波特率级oDSP和拉曼放大等技术，系统可传输距离可达数百乃至上千公里，普通干线网也可用。预计在该阶段，可插拨光模块和嵌入式光模块并举。
剑指1.6T
随着网络传输流量的增长，传送网基本在10—15年升级扩容一次，目前正处于100G向400G扩容的阶段，那么400G系统能够使用到哪一年？800G及以上速率的网络何时实现商用？
韦乐平认为，原则上为规避庞大网络基础设施的频繁升级和简化运营管理，原则上应继续道循4倍速率为基本扩容节奏，每比特成本降低30%左右。
回顾骨干网扩容的历史，100G平台自2012年起开始商用部署，至今至多已使用12年，因为至少还能应用若干年，干线传送网主流大平台的服务周期大约15年左右。作为干线传送网主流大平台——400G平台从2024年开始进行大规模部署，应该能支撑未来10—15年的流量需求，可望使用至少到2035—2040年。800G系统的发展也很快，目前应该能适用于除了超长干线传输（1000公里以上）以外的几乎所有网络场景。
韦乐平指出，根据干线流量增速减缓的现实及技术进展速度预判、400G大平台的使用寿命15年计，预计10—15年后的下一代干线主流大平台的速率应是1.6T。
采写：高超
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