通信11月周报专题：OTN骨干网进入400G时代

OTN骨干网进入400G时代 2023年10月31日，中国移动通信采购招标网发布了《中国移动省际骨干传送网400G OTN新技术试验网设备集中采购_招标公告》。本采购项目于2023年11月23日开标，OTN骨干网正式进入400G时代。 华为、中兴、烽火中标“400G规模部署第一标” 中国移动本期集中采购规模为新增OTN设备1910台、400G线路OTU端口11190个。项目划分标包，具体标包划分如下：标包1：400G OTN试验网一平面；标包2：400G OTN试验网二平面东部；标包3：400G OTN试验网二平面西部。三个标段的中标候选人分别为华为技术有限公司和华为技术服务有限公司联合体，中兴通讯股份有限公司，烽火通信科技股份有限公司和武汉烽火技术服务有限公司联合体。 东数西算海量数据需要超大带宽全光骨干网 随着东部数据持续西迁，跨区域海量数据流动将逐步成为常态。这必将使得骨干传送网的承载压力逐年增大。参考2022年东数西算八大枢纽申报的未来几年机架规模，八大枢纽总共上报规划了400万+机架（2.5KW等效机架）。预计到2027年，骨干传送网累积新增流量将达到1900Tbps，超大带宽是下一代全光骨干传送网核心能力之一。2023年10月，工业和信息化部等六部门关于印发《算力基础设施高质量发展行动计划》的通知，明确要求加快400G/800G高速光传输网络研发部署。 联通、电信积极开展400G OTN建设 中国电信《全光网络2.0技术白皮书》指出，到2025年骨干全光传输技术进入400Gb/s时代，具备超长距传输能力的单波长400Gb/s DWDM传输系统开始规模商用，为IP骨干网、数据中心互联等客户提供400GbE业务电路。 2023年3月，浙江联通与中国联通集团研究院在中国联通集团网络部的规划指导下，联合华为建成全国最大规模的400G OTN实验网，并基于该网络完成业务功能、性能、保护倒换、应用场景等关键项目验证。 国内400GOTN新技术不断突破 400G需要更强能力的400G PM-QPSK编码技术，通过提升波特率实现传输性能提升。与此同时，由于波特率的提升，相应的单波频谱间隔也需要提升，原有的C6T频谱范围不再支持80波400G QPSK，无法实现单纤容量翻倍，需要扩展更多的频谱至C6T+L6T，实现单纤容量翻倍。新波段、新器件、新光纤等全面支撑400G传输技术实现广泛应用，为400G的大规模商用提供了可能，为带来行业带来新的增长机会。 投资建议 我们认为中国移动启动400G OTN试验网建设，标志着OTN骨干网正式进入400G时代，后续中国电信、中国联通有望相继启动400G OTN规模部署。我们建议关注： 400G OTN设备供应商：中兴通讯、烽火通信； 相干光模块和光放大器供应商：光迅科技、德科立； 654E光缆供应商：长飞光纤、亨通光电、中天科技； 薄膜铌酸锂调制器供应商：光库科技； DWDM AWG芯片供应商：仕佳光子。 风险提示：项目进展不及预期风险、中标份额不及预期风险、供应链可能面临不稳定的风险、产品交付能力不及预期风险。 1.骨干网流量持续增长的驱动力 1.1东数西算有望推动骨干网流量持续增长 于2022年2月17日全面启动的“东数西算”工程,这是我国首次从战略层面对覆盖全国一张大网提出的顶层规划蓝图。 “东数西算”将东部海量温/冷数据通过全国一体化算力网络输送到西部，解决了东西部对数据处理需求和供给的不平衡问题。据此，我国在全国范围内设置了8大枢纽共10个国家级数据中心集群，推动东部温/冷数据率先西迁，或向周边区域转移。 图表1：东数西算8大枢纽和10大集群 “东数西算”、“东数西训”、“东数西存”和“东数西渲”是东数西算的四大类典型业务场景。四大类典型业务场景本质差别在于使用的“算力类型”不同，对承载网络SLA存在差异。 图表2：东数西算典型场景分类 随着东部数据持续西迁，跨区域海量数据流动将逐步成为常态。这必将使得骨干传送网的承载压力逐年增大。参考2022年东数西算八大枢纽申报的未来几年机架规模，八大枢纽总共上报规划了400万+机架（2.5KW等效机架）。预计到2027年，骨干传送网累积新增流量将达到1900Tbps，超大带宽是下一代全光骨干传送网核心能力之一。 图表3：东数西算八大枢纽新增机架及带宽预测 1.2《算力基础设施高质量发展行动计划》明确网络建设要求 2023年10月，工业和信息化部等六部门关于印发《算力基础设施高质量发展行动计划》的通知，进一步算力网络建设要求： 国家枢纽节点数据中心集群间基本实现不高于理论时延1.5倍的直连网络传输，重点应用场所光传送网（OTN）覆盖率达到80%； 推动城域光传输设备向综合接入节点和用户侧部署，加快实现大带宽、低时延的全光接入网络广泛覆盖，城区重要算力基础设施间时延不高于1ms； 提升枢纽网络传输效率。国家枢纽节点内重要算力基础设施间时延不高于5ms。 加快400G/800G高速光传输网络研发部署。 图表4：算力网络提高算力运载能力 2.OTN骨干网进入400G时代 2.1400GOTN骨干网技术变革 2013年起，100G OTN开始被广泛应用，至今使用时长已经达10年。面对当下的算力网络市场需求，传统的100G显然已无法满足用户相关业务的新需求。在此背景下，备受业界关注的400G被普遍认为是骨干网下一个重大变革性的代际技术，有望成为算力网络时代的“光底座”。 作为下一代骨干网的核心承载技术，400G与100G OTN相比，系统带宽提升了4倍，将传输“单车道”变成“四车道”，功耗节省10％以上，时延降低10％，相当于在“算网高速”铺设了一座“高架桥”，能够实现算力跨区域高效循环，真正做到以网强算。面向算力时代的骨干传送网络，需要80×400G超大带宽能力。基于400G光系统创新技术，实现传输距离不变，容量持续翻倍的目标。 图表5：中国移动400G骨干网光通信系统 400G产业链的完善和成熟，为400G的大规模商用提供了可能。同时，新波段、新器件、新光纤等全面支撑400G传输技术实现广泛应用。 图表6：400G OTN新技术需求 400G线路技术中的PM-16QAM和PCS-16QAM调制码型方案，传输性能无法满足省际骨干超长距传输的需求，需要更强能力的400G PM-QPSK编码技术，通过提升波特率实现传输性能提升。与此同时，由于波特率的提升，相应的单波频谱间隔也需要提升，原有的C6T频谱范围不再支持80波400G QPSK，无法实现单纤容量翻倍，需要扩展更多的频谱至C6T+L6T，实现单纤容量翻倍。 图表7：400G关键技术挑战与演进 400G光模块：当前400G PCS-16QAM的波特率为90Gbaud+，而400G PM-QPSK的相干光模块需要把波特率提升到130Gbaud以上，涉及oDSP、调制器、驱动器、接收机等多种器件的技术突破。 图表8：线路侧光模块结构图 光放大器：400G PM-QPSK将波特率提升到130GBd+波特率后，系统传输需要占用150GHz频谱，要实现80波400G，需要从当前的C6T频谱扩展到C6T+L6T，实现80×150GHz=12THz的频谱范围。 频谱扩展主要挑战在于放大器在L波段的放大能力，当前业界已经具备C6T放大器和L4.8T放大器，需要在L波段继续向长波长扩展，从当前的 1610nm 附近，扩展到 1626nm 附近。光放大器要实现更宽频谱的高性能光放大，需要对光放大器的放大介质（掺铒光纤）做进一步的研究和创新突破，以实现对L波段更宽频谱的放大，提升L波段长波性能。与此同时，放大介质光纤制备工艺也要同步升级突破，以保证新掺杂元素的浓度、均匀性满足要求，确保光放大效率。 通过L波段EDFA放大器的关键技术突破，可达成L波段输出功率、增益范围、噪声系数等指标参数与C波段EDFA放大器性能相近，满足系统传输需求。 图表9：C6T+L6T频谱扩展 2.2三大运营商有望相继开展400G OTN骨干网建设 中国移动公布“400G规模部署第一标”中标候选人 2023年10月，中国移动发布《中国移动省际骨干传送网400G OTN新技术试验网设备集中采购_招标公告》，总价约36.30亿元。该项目集中采购产品为400G OTN试验网新建设备，预估采购规模为新增OTN设备1910台，400G线路OTU端口11190个。涉及400G OTN试验网一平面、400GOTN试验网二平面东部、400G OTN试验网二平面西部三个标包。2023年11月该项目发布中标候选人公示，三个标段的中标候选人分别为华为技术有限公司和华为技术服务有限公司联合体，中兴通讯股份有限公司，烽火通信科技股份有限公司和武汉烽火技术服务有限公司联合体。 电信联通有望跟进400GOTN规模部署 中国电信《全光网络2.0技术白皮书》指出，到2025年骨干全光传输技术进入400Gb/s时代，具备超长距传输能力的单波长400Gb/s DWDM传输系统开始规模商用，为IP骨干网、数据中心互联等客户提供400GbE业务电路。 2023年3月，浙江联通与中国联通集团研究院在中国联通集团网络部的规划指导下，联合华为建成全国最大规模的400G OTN实验网，并基于该网络完成业务功能、性能、保护倒换、应用场景等关键项目验证。 3.投资建议 我们认为中国移动启动400G OTN试验网建设，标志着OTN骨干网正式进入400G时代，后续中国电信、中国联通有望相继启动400G OTN规模部署。我们建议关注： 400G OTN设备供应商：中兴通讯、烽火通信； 相干光模块和光放大器供应商：光迅科技、德科立； 654E光缆供应商：长飞光纤、亨通光电、中天科技； 薄膜铌酸锂调制器供应商：光库科技； DWDMAWG芯片供应商：仕佳光子。 4.风险提示 项目进展不及预期风险、中标份额不及预期风险、供应链可能面临不稳定的风险、产品交付能力不及预期风险。