移动通信网 赵哲超
AI算力需求正深刻重塑光网络技术路线，光纤与光模块已成为决定智算中心效率与成本的关键变量。9月11日，C114联合中国国际光电博览会在深圳举办“AI+新型光纤应用论坛”，中国电信研究院院长张成良发表主题演讲，系统阐述了新型光纤与光模块在算力互联中的技术进展。数据显示，截至6月底，全国智能算力规模同比增长177%，达到每秒2185百亿亿次浮点运算，智算中心已形成覆盖东中西部的规模化布局。AI大模型训练所需的集群互联带宽与日俱增，网络定位正从传统连接能力向算力效率保障能力转变。张成良指出，算力增长对光网络提出大带宽、低时延、高密度、低功耗四大新需求：时延从10微秒增加至1毫秒时，以GPT-3模型为例，GPU有效计算时间占比将降低接近10%；而数据中心运营成本中电费占比高达40%—60%，低功耗光器件的迫切性前所未有。
【关键数据】
[1] 全国智能算力规模同比增长177%，达每秒2185百亿亿次浮点运算
[2] 多芯光纤智算中心分布式训练互连距离达409.61km，性能达集中训练的97%以上
[3] 四芯光纤衰减降至0.15dB/km，串扰控制在-50dB/100km以内，单次拉制长度突破2061km
[4] 单波800Gb/s系统在64.38公里空芯光纤链路实现低时延实时传输
[5] XPO在1U空间集成64路200G通道，带宽密度达OSFP的8倍；数据中心电费占运营成本40%—60%
新型光纤技术正沿多芯与空芯两条路线双线突破。多芯光纤通过单根光纤内集成多个纤芯成倍提升容量，当前四芯光纤衰减已降至0.15dB/km量级，串扰控制在-50dB/100km以内，单次拉制长度突破2061km，量产能力显著提升，为成本下降奠定基础。张成良特别提到，将多芯光纤与MicroLED光源结合、采用“慢而宽”技术路线，有望突破高带宽互联的功耗瓶颈。配套的多芯放大器样机已通过现网应用验证，可实现高集成度放大，但芯间一致性与功率转换效率仍待优化。空芯光纤则以低时延、低功耗特性见长，其纤芯为空气而非玻璃，光传输速度接近真空光速，可显著降低数据同步时延。国际上谷歌、亚马逊已宣布空芯光纤规模部署，国内三家运营商均开启现网试点，工程化进程明显提速。
在现网落地层面，中国电信已完成业界首个基于多芯光纤的多智算中心分布式训练验证，互连距离达409.61km，分布式训练性能达到集中训练的97%以上，首次证明多芯光纤环境下跨城市、大规模智算互联的工程可行性。空芯光纤方面，中国电信已在杭州完成多座IDC机房互联现网示范，使用单波800Gb/s传输系统在64.38公里空芯链路上实现低时延实时传输，具备数据中心同城双活条件；同时基于极简放大配置实现超长单跨无中继波分传输实时系统现网示范，刷新容量距离积世界纪录。在熔接这一工程关键环节，中国电信与广东工业大学已实现快速低损耗同质熔接，但模场直径存在差异的异结构互熔会引发损耗增加，标准化规范亟待建立。空芯光纤若要从DC间走向DC内，还需解决纤芯直径缩小、弯曲性能优化和成本降低三大问题。
光模块形态正呈现多元化变革格局，XPO、LPO、NPO/CPO多种路线“百花齐放”。XPO通过在1U空间内集成64路200G通道，利用双PCB布局与直插式液冷协同，将带宽密度推至传统OSFP的8倍，但器件可靠性与密封性仍面临挑战。LPO/LRO通过去除模块DSP芯片，实现时延、功耗、成本三重优化，被视为传统可插拔光模块在高密度智算集群组网中的可持续路线。中国电信已完成800G LPO与LRO的10km互通验证，以及100G LPO前传20km传输试验，探索其在城域网、6G承载等电信领域的应用。基于光电融合的NPO/CPO技术则被认为是破解带宽、功耗和时延瓶颈的更高阶路径：NPO产业链日益成熟，更适配现阶段规模化落地；CPO性能顶尖但工艺、散热与生态仍存短板。张成良对路线竞争给出明确判断：“短期NPO更被看好，长期CPO值得期待。”
从产业链视角看，新型光纤与光模块的演进正牵动上游光纤预制棒、拉丝工艺、放大器器件到下游数据中心设备、液冷配套的全链条重构。多芯光纤2061km的单次拉制长度突破，意味着单位产能提升与制造成本摊薄；空芯光纤若能解决异质熔接与纤芯直径问题，其在金融低时延交易、同城双活数据中心等场景的商业价值将快速释放。光模块端，LPO去除DSP后单模块功耗可降低约25%—50%，对于电费占比40%—60%的数据中心运营结构而言，规模化部署的经济账本相当可观。国内运营商集体开启空芯光纤现网试点，也为光通信设备商、光纤光缆厂商打开了新的增量市场，相关标准化工作正成为产业链竞争的新焦点。
面向多智算中心互联需求，中国电信正构建以“高性能器件、多波段系统、全光化组网”为核心的全光算力底座技术体系，从区域化算力网逐步向全国一体化算力网演进。张成良在演讲最后表示，光纤、光模块、光传输系统三种技术将持续演进、相互协同，共同支撑AI算力网络发展。从全球竞争格局看，谷歌、亚马逊的空芯光纤规模部署与中国运营商的现网试点形成中美并跑态势，而多芯光纤跨城分布式训练的工程验证由中国电信率先完成，中国在新型光纤应用层面已占据先发位置。光互连正从“支撑通信”走向“驱动智能”，谁能在带宽密度、时延、功耗三角约束中率先找到工程与成本的最优解，谁就掌握了智算时代的底层话语权。
