移动通信网 赵哲超
AI大模型驱动的算力需求正深刻重塑光网络技术演进路径。9月11日，在C114与中国国际光电博览会（CIOE）于深圳国际会展中心联合举办的“AI+新型光纤应用论坛”上，中国电信研究院院长张成良发表《AI算力互联的底座：新型光纤与光模块》主题演讲，系统阐述了新型光纤与光模块技术在智算底座中的关键作用。数据显示，截至6月底，全国智能算力规模达到每秒可执行2185百亿亿次浮点运算，同比增长177%，我国智算中心已进入规模化建设阶段，形成覆盖东中西部的智算资源布局。张成良指出，算力缺口需通过满足互联带宽和时延要求的集群互联弥补，这正牵引光网络从传统连接能力向算力效率保障能力转变，光纤与光模块的技术形态和需求结构均发生深刻变化，多芯光纤与空芯光纤等新型技术正从实验室走向现网应用。
【关键数据】
[1] 全国智能算力规模达每秒2185百亿亿次浮点运算，同比增长177%
[2] 多芯光纤分布式训练互连距离409.61公里，性能达集中训练的97%以上
[3] 四芯光纤单次拉制长度突破2061公里，串扰控制在-50 dB/100km以内
[4] 杭州空芯光纤链路64.38公里，单波传输速率800Gb/s
[5] XPO在1U空间集成64路200G通道，带宽密度达OSFP的8倍
算力增长对光网络提出了四大核心需求。其一是大带宽，算卡互联驱动数据中心内部、数据中心之间以及跨区域数据协同调度，需要超大带宽承载能力；其二是低时延，以GPT-3模型为例，当时延从10微秒增加至1毫秒时，GPU有效计算时间占比将降低接近10%，时延对训练效率的影响已可量化；其三是高密度，超大规模数据中心面临机房空间有限而光纤与模块数量持续攀升的矛盾；其四是低功耗，数据中心运营成本中电费占比高达40%—60%，更低功耗的模块与设备成为降本关键。针对这些瓶颈，张成良提出“慢而宽”技术路线——通过将多芯光纤与MicroLED光源技术结合，以更低速率、更宽并行的传输方式突破高带宽互联的功耗瓶颈，为智算集群组网提供了区别于传统“快而窄”路径的新解题思路。
多芯光纤领域的技术指标已逼近工程化门槛。目前四芯光纤衰减已降至0.15x dB/km，串扰控制在-50 dB/100km以内，单次拉制长度突破2061公里，量产能力显著提升，为成本逐步降低奠定基础；配套的多芯放大器样机已获现网应用验证，可实现高集成度放大，但芯间一致性与功率转换效率仍需优化。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现网验证，互连距离达409.61公里，训练性能达到集中训练的97%以上，首次在多芯光纤环境中验证了跨城市、大规模智算互连的工程可行性与性能优势。空芯光纤方面，国际市场上谷歌、亚马逊均已宣布规模部署，国内三家运营商均已开启现网试点。中国电信已在杭州完成多座IDC机房互联示范，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；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示范，刷新容量距离积世界纪录。
光模块技术路线呈现多元化并进格局。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OSFP传统形态的8倍，延续可插拔形态生命周期，但在器件可靠性与密封方面仍面临挑战。LPO/LRO通过去除模块DSP，实现时延、功耗、成本三重优化，并通过制定光/电接口标准规范解决互操作难题，具备电信级应用潜力；中国电信已完成800G LPO与LRO的10公里互通验证，以及100G LPO前传20公里传输试验，探索其在城域与6G承载领域的应用。基于光电融合的NPO/CPO被视为进一步破解带宽、功耗、时延瓶颈的关键路径：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”，为产业投资与技术布局提供了参考坐标。
从产业链视角看，新型光纤与光模块的落地仍需攻克多项工程难题。空芯光纤要从数据中心间走向数据中心内部，用于降低数据同步时延并缓解高速IM-DD面临的色散限制，需解决缩小纤芯直径、优化弯曲性能、降低成本三大问题。熔接环节成为现网部署的隐形门槛，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熔接损耗增加，亟需建立标准规范。成本结构上，多芯光纤单次拉制长度突破2061公里意味着单位制造成本持续下探，而空芯光纤受制于制备工艺复杂度，规模化降本仍需时间；光模块端，LPO因去除DSP而具备天然成本优势，NPO则依托相对成熟的产业链在过渡期占据先机，各环节成本曲线的差异将决定不同技术路线的商业化节奏。
商业化布局方面，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，持续优化跨域算力互联光传输系统，从区域化算力网逐步向全国一体化算力网演进。杭州空芯光纤IDC互联示范已具备数据中心同城双活条件，验证了低时延传输在金融交易、 disaster恢复等场景的商业价值；多芯光纤409.61公里分布式训练验证则直接服务于“东数西算”格局下的跨域算力调度需求，让算力资源摆脱地理位置束缚。三大运营商同步开启空芯光纤现网试点，叠加谷歌、亚马逊的海外规模部署，全球光通信产业链正迎来新一轮升级周期。张成良在演讲最后强调，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——这一技术协同框架，正在为全国一体化算力网的物理底座浇筑最坚实的地基。
