空芯光纖：離大規(guī)模商用還有多遠(yuǎn)？

　　近日，美國(guó)云計(jì)算巨頭微軟宣布，計(jì)劃在24個(gè)月內(nèi)部署15000公里空芯光纖，成為業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。

　　國(guó)內(nèi)來(lái)看，中國(guó)電信宣布啟動(dòng)首次空芯光纖集采，規(guī)模為95皮長(zhǎng)公里;中國(guó)移動(dòng)舉辦了空芯光纖及系統(tǒng)技術(shù)成果發(fā)布會(huì)，邀約產(chǎn)業(yè)鏈共同見(jiàn)證一項(xiàng)國(guó)際領(lǐng)先、兩項(xiàng)業(yè)界首次的重大成果發(fā)布，并提出了加快推進(jìn)新型光纖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的倡議。

　　空芯光纖，已經(jīng)走到了光纖舞臺(tái)中央。不同于現(xiàn)有光纖技術(shù)的“一脈相承”，空芯光纖基于全新的反諧振導(dǎo)光機(jī)理，可突破實(shí)芯光纖的時(shí)延極限、衰減極限和容量極限，有望在AI時(shí)代承載算力需求的爆炸式增長(zhǎng)。三大運(yùn)營(yíng)商以及長(zhǎng)飛、領(lǐng)纖科技等企業(yè)，早已提前布局，并取得了一系列成果。

　　那么，空芯光纖離規(guī)模商用還有多遠(yuǎn)?國(guó)內(nèi)外是否存在技術(shù)代差?規(guī)模商用還要解決哪些難題?C114近日采訪了多位行業(yè)專(zhuān)家，試圖描繪空芯光纖當(dāng)前最真實(shí)的狀態(tài)，為產(chǎn)業(yè)鏈更多廠家的投資布局提供參考。

　　微軟為何能占據(jù)先機(jī)？

　　微軟本次宣布部署15000公里空芯光纖，無(wú)疑是開(kāi)創(chuàng)性的。中國(guó)電信研究院傳輸網(wǎng)絡(luò)研究中心總監(jiān)霍曉莉評(píng)價(jià)，微軟這一戰(zhàn)略舉措預(yù)示著光通信技術(shù)的一次重大飛躍，具有深遠(yuǎn)意義。

　　這源于微軟在2022年12月收購(gòu)了英國(guó)空芯光纖解決方案提供商Lumenisity。Lumenisity成立于2016年，是英國(guó)南安普頓大學(xué)光電子研究中心(ORC)的衍生企業(yè)，而南安普頓大學(xué)在空芯光纖技術(shù)研究領(lǐng)域占據(jù)重要地位。

　　在領(lǐng)纖科技創(chuàng)始人汪瀅瑩看來(lái)，原因主要有兩個(gè)：一是微軟通過(guò)收購(gòu)Lumenisity掌握了核心的空芯光纖技術(shù);二是微軟作為云計(jì)算巨頭，自身?yè)碛旋嫶蟮臄?shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施和海量的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。“此前微軟已有小規(guī)模的部署，本次宣布說(shuō)明空芯光纖在各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)已經(jīng)成熟，達(dá)到了商用能力。微軟可能會(huì)部署幾百段、每段幾十公里空芯光纖，用于AI數(shù)據(jù)中心之間的連接。”

　　長(zhǎng)飛公司技術(shù)總監(jiān)、光纖光纜先進(jìn)制造與應(yīng)用技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任羅杰稱(chēng)，微軟在收購(gòu)Lumenisity時(shí)就希望采用這項(xiàng)新技術(shù)來(lái)提升其全球云平臺(tái)的性能。本次商用在一定程度上證實(shí)了這一點(diǎn)，也進(jìn)一步預(yù)示了未來(lái)光纖通信技術(shù)的發(fā)展方向，并將進(jìn)一步促進(jìn)空芯光纖技術(shù)的研發(fā)、應(yīng)用和推廣。

　　國(guó)內(nèi)空芯光纖產(chǎn)業(yè)進(jìn)展

　　國(guó)內(nèi)來(lái)看，三大運(yùn)營(yíng)商的骨干網(wǎng)采用新型光纖的進(jìn)度并不快，常規(guī)的G.652D光纖于1983年商用，已使用超過(guò)40年，在運(yùn)營(yíng)商最新一代400G骨干網(wǎng)中依舊得到廣泛使用，和超低衰減G.654.E光纖“混搭”。

　　但以ChatGPT為代表的AI大模型橫空出世，使得算力需求飆升，一座座智算中心拔地而起，新技術(shù)不斷應(yīng)用，空芯光纖迎來(lái)了潛力巨大的使用場(chǎng)景。中國(guó)移動(dòng)研究院基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所副所長(zhǎng)張德朝表示，中國(guó)移動(dòng)將綜合考慮不同場(chǎng)景需求因地制宜地推動(dòng)空芯光纖的發(fā)展和應(yīng)用，優(yōu)先考慮在智算中心的部署。從微軟發(fā)布的計(jì)劃來(lái)看，采取了相同的推進(jìn)方案。“這是實(shí)現(xiàn)空芯光纖由‘書(shū)架’走向‘貨架’的第一步。”

　　在智算需求驅(qū)動(dòng)下，空芯光纖進(jìn)展堪稱(chēng)神速。此前，中國(guó)聯(lián)通聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈打破了全球10.2 km空芯光纖傳輸?shù)膯尾ㄋ俾视涗洠�并�?shí)現(xiàn)了32x1.2 Tbit/s傳輸容量;中國(guó)移動(dòng)在20km鏈路上實(shí)現(xiàn)了空芯-空芯光纖熔接損耗低至0.05dB、空芯-實(shí)芯連接小于0.3dB和鋪設(shè)后光纜損耗每公里0.6dB等多項(xiàng)核心技術(shù)指標(biāo);中國(guó)電信達(dá)成了“單波1.2Tbit/s、單向超100Tbit/s、傳輸距離20km”的成就。

　　當(dāng)前，中國(guó)移動(dòng)方面，在其最新召開(kāi)的空芯光纖技術(shù)成果發(fā)布會(huì)上，宣布實(shí)現(xiàn)了國(guó)際領(lǐng)先的0.1dB/km超低損耗和2.6萬(wàn)倍高階模抑制比，并試驗(yàn)部署。同時(shí)完成兩個(gè)業(yè)界首次：一是在深圳龍崗-東莞鳳崗，基于空芯光纖完成160波×800G傳輸系統(tǒng)技術(shù)試驗(yàn);二是在實(shí)驗(yàn)室基于空芯光纖完成S+C+L超寬譜同波長(zhǎng)單纖雙向377.6Tb/s百公里傳輸。

　　中國(guó)電信方面，今年6月份在杭州的義橋IDC數(shù)據(jù)中心和杭州大數(shù)據(jù)中心之間部署了10km的空芯光纖光纜，作為基于空芯光纖試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)的第一期。霍曉莉介紹，2024年下半年，空芯光纖的制備技術(shù)水平快速提升，特別是損耗大幅下降，因此適時(shí)啟動(dòng)了基于空芯光纖試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)的第二期，也就是此次現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)項(xiàng)目的采購(gòu)。

　　可以看到，國(guó)內(nèi)空芯光纖研究和產(chǎn)業(yè)化正在不斷取得進(jìn)展。但相比微軟的大手筆，國(guó)內(nèi)步伐略慢，一個(gè)客觀情況是國(guó)內(nèi)智算產(chǎn)業(yè)起步發(fā)展略遜于國(guó)外云計(jì)算巨頭，因此對(duì)于1.6T光模塊以及空芯光纖等新產(chǎn)品新技術(shù)的應(yīng)用，在節(jié)奏上確實(shí)慢半拍。

　　“從現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)運(yùn)行的情況來(lái)看，規(guī)模商用在技術(shù)層面是可行的，關(guān)鍵看國(guó)內(nèi)需求的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。”汪瀅瑩表示。

　　羅杰也認(rèn)同，國(guó)外空芯光纖在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用層面略微領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)，而在這一點(diǎn)上，國(guó)內(nèi)也正在加速追趕，并在三大運(yùn)營(yíng)商的支持下，在現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)應(yīng)用推進(jìn)方面取得了比較亮眼的進(jìn)展。

　　藤倉(cāng)中國(guó)光通信技術(shù)中心主任趙麟則提到，空芯光纖對(duì)熔接機(jī)的需求類(lèi)似于熔接保偏光纖，“現(xiàn)在保偏光纖熔接機(jī)的成本的確是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的通信用單模熔接機(jī)，一個(gè)主要原因是相較于單模熔接機(jī)，其需求量要少很多，配件不能大量生產(chǎn)，相信伴隨著未來(lái)空芯光纖的鋪開(kāi)，相應(yīng)熔接機(jī)的需求量大幅增加，其成本也會(huì)得到降低。”藤倉(cāng)推出的保偏熔接機(jī)產(chǎn)品已經(jīng)過(guò)市場(chǎng)考驗(yàn)，可以快速響應(yīng)客戶(hù)對(duì)新型光纖熔接應(yīng)用需求。

　　國(guó)內(nèi)外沒(méi)有技術(shù)代差

　　具備商用化條件，并不代表產(chǎn)品已完全成熟。實(shí)際上，空芯光纖還存在一系列技術(shù)難題等待業(yè)界攻克。

　　張德朝列舉了三個(gè)：一是空芯光纖制造工藝成熟之路任重道遠(yuǎn)，為大規(guī)模應(yīng)用提供基本前提;二是空芯光纖低損快速熔接、氣體光譜吸收抑制等多項(xiàng)關(guān)鍵問(wèn)題亟待攻克;三是空芯光纖在損耗以外的關(guān)鍵指標(biāo)，如偏振模色散、可用譜寬規(guī)劃等方面仍待探索。

　　霍曉莉則表示，目前研制的空芯光纖衰減系數(shù)已經(jīng)低于0.1dB/km，突破了單模光纖最低損耗值，而且非線(xiàn)性也被驗(yàn)證低于普通單模光纖3-4個(gè)數(shù)量級(jí)，能夠極大地延長(zhǎng)光信號(hào)的傳輸距離，減少光放站和電中繼站的需求，從而降低通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和維護(hù)成本。但空芯光纖仍存在成本很高、標(biāo)準(zhǔn)缺失、機(jī)械強(qiáng)度和水汽敏感等挑戰(zhàn)。

　　廠商角度看，汪瀅瑩認(rèn)為，國(guó)內(nèi)空芯光纖技術(shù)與國(guó)外領(lǐng)先者英國(guó)基本相當(dāng)，部分領(lǐng)域保持領(lǐng)先。其中，領(lǐng)纖科技已經(jīng)取得10項(xiàng)世界第一的研發(fā)成果，包括2024年實(shí)現(xiàn)的國(guó)內(nèi)首個(gè)0.1dB/Km空芯光纖和在2024年ECOC PDP報(bào)導(dǎo)的國(guó)際首個(gè)<0.14dB/Km的空芯光纖光纜鋪設(shè)。

　　羅杰亦表示，基于多年來(lái)光纖光纜大規(guī)模制備的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)和研發(fā)投入，長(zhǎng)飛在長(zhǎng)段長(zhǎng)、超低損耗(<0.1dB/km)空芯光纖的規(guī)模制造能力已處于行業(yè)領(lǐng)先，為三大運(yùn)營(yíng)商的現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目、多家設(shè)備商的空芯光纖長(zhǎng)距離傳輸試驗(yàn)驗(yàn)證、以及逐漸開(kāi)啟的商業(yè)應(yīng)用，提供了優(yōu)質(zhì)的空芯光纖、光纜和連接解決方案。“類(lèi)似于微軟這樣規(guī)模和場(chǎng)景的商業(yè)應(yīng)用，長(zhǎng)飛已經(jīng)完全有能力提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。”

　　通過(guò)訪談，C114認(rèn)同國(guó)內(nèi)空芯光纖的發(fā)展進(jìn)度快于預(yù)期，技術(shù)挑戰(zhàn)正在逐一突破，現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)驗(yàn)證態(tài)勢(shì)良好。微軟的15000公里部署計(jì)劃，更是鼓舞了業(yè)界的士氣。從應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，受限于初期的高成本，空芯光纖將聚焦智算互聯(lián)，瞄準(zhǔn)金融等時(shí)延高度敏感的業(yè)務(wù)應(yīng)用，并隨著制備工藝成熟、成本下降，向骨干網(wǎng)等更多領(lǐng)域拓展。這可能是5到10年的時(shí)間維度。