揭秘 Petal：全球首条 Petabit 级跨洋海底光缆的诞生

Petal 是 Meta 海底技术创新的下一步，将成为首条在跨洋距离上提供 petabit 级容量的海底光缆，连接法国和美国，全长约 7,000 公里。
预计 2029 年投入使用，它将是首个大规模部署多芯光纤（multi-core fiber）技术的海底光缆系统，在无需等比例增加功耗或物理基础设施的情况下，将单根光纤的容量翻倍。
Petal 将由 Meta 与 NEC 和住友电工（Sumitomo Electric Industries）合作建设，法国登陆站部分由 Orange 提供支持。

今天，我们正式发布 Petal——全球首条 petabit 级容量的跨洋海底光缆，也是首个大规模部署多芯光纤的项目。Petal 横跨法国与美国之间 7,000 公里，可提供 1 Pbps（每秒 1 petabit，即每秒 1,000 terabit）的容量，是当前最先进海底光缆在同距离下容量的两倍。

这个容量大约相当于全球 75% 的人口同时在线听音乐所需的网络带宽。*

Petal 是 Meta 海底光缆投资中的重要一环，为欧洲带来更大容量、更强韧性和面向未来的基础设施，以应对不断增长的通信和可靠连接需求。

走到这一步，我们与合作伙伴进行了多年协同工程攻关，并彻底重新思考了海底行业的光缆设计思路。

海底容量创新

海底光缆是互联网中最不起眼、却又最关键的层级之一。大约 99% 的洲际数据流量——几乎所有跨洲的消息、语音和视频通话——都通过海底的玻璃光纤传输。

自20世纪80年代掺铒光纤放大器（EDFA）问世以来，海底光缆容量经历了数次变革性突破。2010年代，相干光传输技术与免色散补偿光缆设计推动了行业进入光纤容量每十年增长10倍乃至更高的爆发期，直到香农极限的瓶颈逐渐显现。

为了突破这一限制，行业将目光转向空分复用（SDM）技术，以增加海底光缆中的光纤数量。Meta将海底光缆方案从Marea系统的8对光纤，扩展到Amitié系统的16对光纤，并进一步升级至Anjana系统的24对光纤——这是全球首条0.5 Pbps跨大西洋光缆系统。

有三项创新有望再次将容量翻倍：

沿传统路径继续增加光纤数量，达到48对光纤。
利用L波段扩展光传输带宽。我们曾在PLCN光缆中应用此技术，实现了24对光纤的C+L波段传输。
采用基于双芯光纤的解决方案。

在Petal项目中，我们选择采用双芯光纤技术，在24对光纤系统中相当于实现了48对光纤的容量，从而将跨大西洋距离下的传输速率跃升至1 Pbps。这一容量是Anjana系统的两倍，使Petal成为史上单根中继式海底系统容量代际增长幅度最大的项目。

Meta 的几条海底光缆投资。我们最新投资的光缆 Petal，其容量将是 Marea——我们首个跨大西洋投资——的 5.5 倍。

打造双芯光纤生态系统的工程挑战

让一条光缆承载 petabit 级带宽，相比建造两套 0.5 Pbps 系统，能大幅减少材料、资源和碳足迹。然而，向双芯光纤生态系统的转型，会给光纤和海底中继器带来新的挑战。

住友电工（Sumitomo Electric）多芯光纤预制棒拉丝前截面示意图，可见两根用于光传输的纤芯。该预制棒将从 2-3 米长、20 厘米宽拉制成数千公里长、直径仅 125 μm——约等于一根头发丝——的光纤。

光纤：从单芯到双芯的演进

让 Petal 用上双芯光纤，有两个主要挑战。一是保证低损耗，同时不改变外层光纤的物理尺寸（包括 125 μm 宽度）；二是尽可能降低纤芯间的串扰，以最大化光学性能和容量。

前者通过在预制棒制造时使用超纯合成二氧化硅来实现；后者则靠精细控制——让纤芯的折射率高于包层介质、并让光信号反向传输——从而使串扰低到几乎不可测量。

单芯光纤只能靠两根光纤来反向承载流量。Petal 的双芯光纤则把这种容量整合进了一根光纤。

中继器：单机身 96 芯光放大器

一条 7,000 公里的海底光缆，通常沿程需要约一百个中继器来放大数字信号。Petal 的单机身 96 放大通道中继器，使用单芯光纤放大器，并通过 Fan-In/Fan-Out（FIFO）接口，把双芯光纤拆成两根单芯光纤分别放大，再还原为双芯光纤。这一设计让 Petal 在采用 SDM 泵浦共享架构的同时，保留了单芯放大器最高的效率和可靠性。

FIFO 配合高效放大器和高质量低损耗光纤，让 Petal 能在不等比例增加功耗的情况下实现容量翻倍。同时，Petal 将保持在现有供电设备的额定上限（最高 18 kV）之内，避免因设备电压过高而需要重新认证整个海底生态系统。

Petal 背后的合作伙伴

没有 NEC、住友电工和 Orange 等合作伙伴的工程能力，Meta 对 Petal 的愿景就无法实现。

NEC 作为我们的整体系统供应商，在下一代 SDM 基础架构上设计并验证了全球首个 petabit 级跨洋系统——包括 2 芯光纤海缆、中继器、FIFO 系统和系统供电——并负责最终产品的制造与安装。NEC 在制造设施上进行了深度投入，以生产 petabit 级 SDM 中继器、多芯光纤海缆及相关技术。

“在跨洋海底通信系统中实现每秒 petabit 级的传输容量，是全球电信史上的一项重大技术里程碑。这一成就体现了 NEC 在研发上的持续投入，以及数十年交付全球最先进、最可靠、最安全的洲际海底网络的深厚经验。”——Eduardo Mateo，NEC 海底网络事业部首席战略官

住友电工作为 NEC 的光纤供应商，开发并制造了这款 2 芯光纤，其损耗极低，反向传输信号之间的串扰几乎可以忽略不计，光学性能与单芯光纤几乎一致。

“我们非常高兴住友电工创新的海底多芯光纤‘2C Z-PLUS ULL Fiber’能够助力 Petal 这一划时代的 Pb 级跨大西洋海缆系统。作为拥有近四十年超低损耗海底光纤制造经验的行业先驱，我们将持续支持全球网络扩展，为实现高度数字化的未来贡献力量。”——住友电工光通信事业部部长冈田健彦

Orange 与 Meta 正携手推进 Petal 海缆在法国大西洋沿岸的登陆计划，并实现其与欧洲陆地网络的互联。

“在大西洋跨洋链路容量从太比特时代迈入 25 年后达成 1 拍比特（Petal）里程碑，是应对指数级流量增长、同时优化网络容量的重大突破。作为法国的登陆方，我们非常自豪地接纳这条新一代海缆，它采用双芯光纤技术，接入我们的基础设施。该项目强化了我们与 Meta 的合作承诺，也彰显了我们在线缆登陆系统领域的领先专长，以及向其他欧洲国家延伸连通性的能力。它凸显了我们对构建可靠基础设施的投入，确保这些连接的陆地段安全且具备韧性。” – Orange International Networks 执行副总裁 Jean-Louis Le Roux

为新时代提供新容量

Meta 一直是全球海缆基础设施最大的投资者之一。我们正在构建连接各大洲的数字骨干网，夯实全球互联网基础，赋能一个惠及所有人的未来。

我们正推动多芯光纤从实验阶段迈向主流应用，使其成为大规模构建海缆系统的实用设计——这一转变将使整个行业受益。我们的目标是重新定义水下基础设施能提供的性能标准，并邀请生态系统伙伴与我们共同投资。

*计算基于总容量 1 Pbps，音频流比特率约 0.16 Mbps（160 kbps），可支持约 62.5 亿路同时音频流。

原始来源： Meta 工程博客