## 概述 2024年11月微软Ignite大会上，纳德拉宣布一件通信业等了五十年的事：24个月内部署1.5万公里空芯光纤——让光在空气而不是玻璃里奔跑。2025年，微软与南安普顿大学团队在《自然·光子学》发表论文，把光纤衰减纪录刷到0.091dB/km，首次全面超过玻璃光纤；随后康宁、贺利氏入局代工。太平洋对岸，长飞联合中国移动的800G空芯试验网已在深圳—东莞开跑，2026年6月中国电信与长飞又交出51.3Tb/s、206.5公里无中继的现网成绩单。本文回答：光为什么在空气里更快？这条技术线如何走到商用？谁在买单？运维要重新学什么？ ## 目录 - 一、引子：毫秒的价钱 - 二、光为什么要躲开玻璃 - 三、微软的1.5万公里：三步棋 - 四、0.091dB/km：一篇论文的五十年之问 - 五、参数对比与时延算术 - 六、中国的追击：800G试验网与51.3Tb/s - 七、谁先买单：从交易大厅到智算中心 - 八、运维视角：空芯不是换根线那么简单 - 九、冷思考：补位，不是颠覆 - 十、结语 ## 一、引子：毫秒的价钱 在高频交易圈流传一句话：一毫秒值一年一亿美元。这个说法的原始出处是券商多年的内部测算，数字未必精确，但方向没人质疑——跨洋专线上每省一毫秒，套利指令就比对手早到一毫秒。金融业是第一代低时延技术的金主，微波链路跨平原、短波跨海洋，都是被交易大厅的钱堆出来的。 但真正把“光跑得更快”从边缘需求推向主流的，是AI。一个大模型训练任务切成几千份，散落在不同城市的智算中心里，梯度同步的时延直接吃掉GPU的有效利用率。跨数据中心的每一次往返慢一毫秒，几万张卡的集群每天就白烧几十万度电。管道越粗，时延越贵。 这正是微软下注的逻辑。现任微软Azure Fiber合作研究员、南安普顿大学光电子研究中心（ORC）教授Francesco Poletti在接受Network World采访时说得很直白：**金融交易是这项技术最早的受益者，是资金雄厚的金融玩家资助了它的早期开发；而下一个阶段，很可能是提升AI负载效率，并让数据中心的选址更自由。** 问题在于，过去五十年里，光在玻璃里的速度是个“物理死数”，没人能改。想快，只有一个办法：让光别走玻璃，走空气。 ## 二、光为什么要躲开玻璃 先算一笔中学物理的账。光在真空中的速度约30万公里/秒，进入介质后按折射率打折。石英玻璃在1550nm波段的折射率约1.46，光在里面只剩约20.4万公里/秒，换算过来每公里耗时约4.9微秒。空气的折射率约1.0003，光几乎不减速，每公里约3.3微秒。**同样的距离，空气比玻璃快约45%—47%（论文与产业口径略有差异），时延降低约三分之一。**换算成干线语言：每1000公里单程省约1.6毫秒，一条6000公里的跨洋链路单程省约9毫秒。 ```mermaid flowchart TD A["一束激光进入光纤"] --> B{"纤芯里是什么介质"} B -->|"实芯 石英玻璃"| C["折射率约1.46"] B -->|"空芯 空气"| D["折射率约1.0"] C --> E["速度约20.4万公里每秒"] D --> F["速度接近30万公里每秒"] E --> G["每千公里4.9毫秒"] F --> H["每千公里3.3毫秒"] G --> I["跨洋单程慢十几毫秒"] H --> J["省下的毫秒就是钱"] ``` 道理谁都懂，难的是工艺。光纤要导光，靠的是纤芯与包层的折射率差形成全反射——可空气的折射率是1，你找不到比它更低的包层材料。空芯光纤（Hollow Core Fiber，HCF）的解法是换一种导光机制：不靠全反射，靠**反谐振**。在细如发丝的石英管里，围绕空气芯精密排布一圈壁厚约500纳米的石英薄膜，构成“嵌套反谐振”结构——不符合谐振条件的光无法钻进玻璃薄膜，只能被“锁”在空气芯里往前跑。早期光子带隙路线损耗居高不下（每公里几个dB），反谐振结构把光与玻璃的相互作用压到极限，损耗才一路降下来。 这带来三个副产品：光几乎不经过玻璃，非线性效应被大幅抑制，入纤功率可以大大提高；色散比常规光纤低约6—7倍，收发机的数字信号处理（DSP）可以简化，功耗随之下降；可用窗口极宽，论文验证从700nm到2400nm以上都能工作——这些特性后面都有用。 ## 三、微软的1.5万公里：三步棋 微软这场豪赌，走了清晰的三步。 **第一步，买公司。**2022年，微软收购了南安普顿大学的衍生企业Lumenisity——当时它的空芯光纤损耗约2.5dB/km，比以往任何空芯尝试都好，但比玻璃差了近18倍，离商用很远。收购同时带进了位于英国罗姆西（Romsey）的4万平方英尺工厂，按Network World的报道，这是全球第一座专用空芯光纤量产工厂。 **第二步，现网带业务试跑。**Poletti告诉Network World：虽然这是一个试点项目，但**超过1200公里的光纤已埋入地下，正在承载真实业务流量**。这一步极其关键——不是实验室拉丝测损耗，而是工程化、成缆、敷设、带业务运行的完整验证。 **第三步，官宣并放量。**2024年11月Ignite大会，纳德拉宣布：未来24个月在Azure网络部署1.5万公里空芯光纤，用于AI与数据中心互联。2025年9月底，微软把量产交给两家百年玻璃大厂——康宁与贺利氏Covantics（Heraeus Covantics）。贺利氏官方新闻稿显示，该公司与南安普顿ORC合作超过十年，又在微软收购前与Lumenisity深度合作；其光纤业务执行副总裁Jan Vydra表态：“我们已准备好将这项变革性技术放大到可观的产量。”2026年3月，微软官方进一步确认：空芯光纤**已在部分Azure区域投入使用**，并正在向全球更多区域铺开。 | 时间 | 事件 | 主体 | |---|---|---| | 2022年4月 | 美国首个端到端空芯商用线路，费城40公里 | Comcast | | 2022年 | 收购Lumenisity（当时损耗约2.5dB/km）及罗姆西专用工厂 | 微软 | | 2022年前后 | 伦敦数据中心间45公里商用部署 | euNetworks | | — | 10公里试验，面向5G与量子通信应用 | BT | | 2024年11月 | Ignite大会官宣：24个月部署1.5万公里 | 微软 | | 2025年 | 《自然·光子学》论文：0.091dB/km；1200公里现网带业务 | 微软Azure Fiber＋南安普顿大学 | | 2025年9月 | 委托康宁、贺利氏Covantics代工扩产 | 微软 | | 2025年 | 全球首个800G空芯传输试验网（深圳—东莞） | 长飞＋中国移动＋中国电信 | | 2026年3月 | 空芯已在部分Azure区域投入使用 | 微软 | | 2026年6月16日 | 51.3Tb/s、206.5公里无中继现网试验，单波1.2Tb/s | 长飞＋中国电信＋Dekoli | 注：Comcast、euNetworks、BT条目源自Network World综述报道；BT与euNetworks未注明具体月份。 ## 四、0.091dB/km：一篇论文的五十年之问 这项发表在《自然·光子学》的论文（题为 *Broadband optical fibre with an attenuation lower than 0.1 decibel per kilometre*）最有冲击力的不是0.091这个数字，而是它放进历史坐标系后的意味。 论文写道：尽管1970年以来光通信持续进步，**石英光纤的最小衰减几乎没变**——从1985年的0.154dB/km到2024年的0.1396dB/km，39年只挪了0.015。玻璃的光学品质早已逼近理论极限，整个产业五十年的努力都是在“最优点附近修修补补”。 空芯光纤直接换掉了最优点。论文团队的战绩： - **0.091dB/km**，历史最低，首次低于玻璃（比收购Lumenisity时的2.5dB/km提升超过25倍）； - 在**18THz带宽**内保持损耗低于0.1dB/km；若进一步剔除制造杂质，在**66THz窗口**内可低于0.2dB/km——作为对比，今天C+L波段整个可用带宽不过十几THz量级； - 色散降低约6—7倍，直接简化相干收发机的DSP复杂度与功耗； - 理论建模显示，更大芯径的优化设计可以做到**0.018dB/km**。 0.018意味着什么？Poletti算过一笔工程账：损耗降下来，放大器间距可以拉长，或者用更低的泵浦功率维持同样间距——“**未来网络架构完全可能每两到三个放大站跳过一个**，资本开支和运营开支都会显著下降。”对干线运维来说，这句翻译过来就是：人巡站点、供电、空调、备件，全线减负。 ## 五、参数对比与时延算术 把两代光纤放在一张表里看（据论文及厂商公开资料整理）： | 指标 | 常规实芯光纤 | 空芯光纤HCF（2025—2026） | |---|---|---| | 1550nm衰减 | 最佳0.1396dB/km（2024年玻璃纪录） | 0.091dB/km（论文实测纪录） | | 单波速率纪录 | 商用1.6Tb/s级 | 现网试验1.2Tb/s/波 | | 无中继距离试验 | — | 206.5公里（51.3Tb/s总容量） | | 传播时延 | 约4.9微秒/公里 | 约3.3微秒/公里，快约45%—47% | | 色散 | 常规基准 | 低约6—7倍，DSP省电 | | 非线性 | 限制入纤功率 | 空气芯，耐受功率大幅提高 | | 可用窗口 | C+L波段为主 | 验证700—2400nm，18THz内损耗<0.1dB | | 产业链 | 成熟，成本低 | 量产爬坡中，专用接续工艺 | 时延节省换算成线路账（按折射率1.46与1.0003计算的算术估算，实际以路由为准）： | 距离 | 实芯单程时延 | 空芯单程时延 | 单程节省 | |---|---|---|---| | 100公里（城域/DC互联） | 0.49毫秒 | 0.33毫秒 | 0.16毫秒 | | 1500公里（省际干线） | 7.4毫秒 | 5.0毫秒 | 2.4毫秒 | | 6000公里（跨洋量级） | 29.4毫秒 | 20.0毫秒 | 9.4毫秒 | 注意第一行：空芯光纤第一批商用订单几乎全是几十公里级的城市内线路——金融专线和数据中心互联，恰恰是“省0.2毫秒也值钱”的场景。 ## 六、中国的追击：800G试验网与51.3Tb/s 微软自建自用的路线跑通了，中国这边走的是另一条路：运营商出网、光棒厂出丝、设备商出系统，集体冲刺。 Light Reading在2025年9月的报道梳理了格局：中国移动正与**长飞、华为、中兴、诺基亚、烽火**等多家厂商推进空芯光纤的多种应用验证。进展有两个硬节点： **其一，800G试验网。**据长飞官网及行业媒体ConvergeDigest报道，长飞联合中国移动、中国电信在广东深圳—东莞间建成了**全球首个800G空芯光纤传输试验网**，并同步启动了全球首个空芯光缆传输系统示范工程。 **其二，无中继长距离纪录。**2026年6月16日，长飞宣布与中国电信、光通信设备商Dekoli完成现网试验：在**206.5公里空芯光缆上实现51.3Tb/s传输，无需任何中继再生**，单波速率1.2Tb/s——这是该量级首次在现网（而非实验室）验证，且只用了常规掺铒光纤放大器。据TechSpot等多家媒体报道，该试验显示时延较常规光纤**降低约31%**。 ```mermaid flowchart TD H["空芯光纤商用版图"] --> A["微软Azure"] H --> B["中国阵营"] H --> C["早期先锋"] A --> A1["官宣1.5万公里"] A --> A2["康宁与贺利氏代工"] B --> B1["深莞800G试验网"] B --> B2["51.3Tb/s无中继"] C --> C1["费城40公里 Comcast"] C --> C2["伦敦45公里 euNetworks"] C --> C3["英国BT 10公里试验"] ``` 两条路线的差别耐人寻味。微软是“自建自用”：空芯先进自家Azure骨干，风险自己扛、收益独享，等成本曲线下来再外供。中国是“产业协同”：运营商给场景、长飞给光纤、设备商给系统，直接在现网按商用标准打靶。前者已经规模部署，后者在传输性能上追得很快——206.5公里无中继、单波1.2Tb/s这组数字，说明空芯光纤在长距离干线上的传输账也成立了，不只是城域专线的小众玩具。 ## 七、谁先买单：从交易大厅到智算中心 技术再好，没人掏钱就是论文。空芯光纤的付费史很清晰： **金融专线（已付费）。**2022年4月，Comcast在费城部署40公里端到端空芯线路，成为美国首家商用化的ISP，其公布的数据是传输速度提升150%、时延降低33%。同期，欧洲网络商euNetworks在伦敦两座数据中心之间铺设45公里空芯商用线路——伦敦金融城的心脏地带，客户是谁不言自明。 **云与AI骨干（正在付费）。**微软1.5万公里的用途写得很明白：AI与数据中心互联。2026年官方口径是“已在部分Azure区域使用”。对云厂商来说，空芯的价值是复合的：时延降低让跨区同步更快，色散降低让收发机省电，损耗降低让放大站可以少建——AI时代的新建干线，每一项都真金白银。 **量子与时间传递（期权）。**宽至700—2400nm的工作窗口和空气芯的低非线性，让空芯光纤天然适合单光子传输与高精度时间频率传递——BT当年的试验就明确面向5G网络与量子通信应用。这一块今天还不产生收入，但它是标准制定与专利布局的伏笔。 ## 八、运维视角：空芯不是换根线那么简单 干了多年传输的老兵看到这条新闻，兴奋之余要泼三盆冷水——都来自Poletti本人的原话，不是我演绎的。 **第一，制造工艺“根本不同”。**Poletti明确说：“虽然使用与常规全玻璃光纤相同的大类制造设备，但HCF的制造工艺根本不同，必须开发定制机械才能实现全自动生产。”翻译成供应链语言：产能不是拉一条生产线就有，良率爬坡需要时间。这也是微软把订单同时交给康宁和贺利氏的原因——用两家的工艺冗余对冲爬坡风险。 **第二，工艺窗口极窄。**反谐振结构依赖壁厚约**500纳米**的石英薄膜精密可控。一根光纤上亿个周期结构，任何一处厚度漂移都是损耗。常规G.652的“米公里”思维在这里要重新校准。 **第三，现场的接续、测试、抢修生态要重建。**常规光缆的OTDR曲线判读、熔接机参数、抢修预案，都是几十年攒下的肌肉记忆。空芯的结构与损耗机制完全不同，曲线长什么样、接续损耗指标怎么定、抢修时限怎么核，都需要工程试点数据说话。目前标准化工作仍在推进之中，标准允许多种实现，具体指标以各厂家官方文档为准。我的经验判断是：在混跑过渡期，同一走廊里实芯与空芯两条光缆的保护倒换要按“时延不同”来设计——主备用路由倒换后业务时延跳变，对金融类客户是要写进SLA违约条款的。 这些不是反对理由，而是两年内部一定会变成真金白银的工程问题。谁能先把空芯的接续工艺和测试仪表生态做起来，谁就在下一代干线市场握了牌。 ## 九、冷思考：补位，不是颠覆 最后泼一盆清醒的水。 **空芯短期不会取代玻璃。**常规实芯光纤的成本、良率、接续生态优势太大，玻璃本身也还在缓慢进步（0.1396dB/km就是2024年的玻璃新纪录）。空芯的落点是一张清晰的价格—性能象限：时延敏感、损耗敏感、非线性敏感的高价值链路先吃，普通接入和城域还需要多年。 **规模外供还要等。**Poletti的原话很克制：“微软第一个看到潜力并给予信任，承担了初期开发风险。但随着时间推移，可以合理预期这项技术将到达更广阔的市场。”注意主语——先让微软的网跑起来，行业市场在排队。 **对手不只是对手。**对运营商而言，空芯光纤真正的对手不是玻璃，而是“要不要自建”这个决定：微软用1.5万公里把AI骨干的时延成本打下来之后，租用云厂商骨干和自建光缆的经济账要重算一遍。中国运营商的集体试验，某种意义上就是在为这道选择题攒数据。 五十年来，我们习惯了“光在玻璃里的速度”是常数。现在这个常数被改写了，而且不是在论文里，是在费城的管道里、伦敦的城域里、深圳到东莞的试验网里。下一轮干线建设周期开始时，标书里会多出一栏：**介质折射率**。 ## 十、结语 回头看这场商用落地，时间线干净利落：2022年收购一家当时损耗还差玻璃18倍的小公司，2024年官宣1.5万公里，2025年论文刷纪录、百年玻璃厂接单，2026年现网承载业务。中国的光棒厂与运营商用800G试验网和51.3Tb/s给出了自己的答卷。空芯光纤没有颠覆光纤通信的任何一条原理，它只是把“光走哪条路”这个最底层的选择，从玻璃换成了空气——然后让传输网五十年的成本模型，第一次出现了新的变量。对通信人来说，该做的准备很具体：读懂反谐振结构，盯住接续与测试生态的标准化进度，以及重新审视自己网络里那些“时延不敏感”的假设——它们可能很快就不成立了。 ## 参考来源 1. [The Deployment of Hollow Core Fiber (HCF) in Azure's Network — Azure Networking Blog](https://techcommunity.microsoft.com/blog/azurenetworkingblog/the-deployment-of-hollow-core-fiber-hcf-in-azure%E2%80%99s-network/4395340) — 微软官方博客，披露Azure网络中空芯光纤的部署方式（成缆HCF＋配套DC设备构建超低时延路由） 2. [Microsoft's hollow core fiber delivers the lowest signal loss ever — Network World](https://www.networkworld.com/article/4049666/microsofts-hollow-core-fiber-delivers-the-lowest-signal-loss-ever.html) — 0.091dB/km纪录、1200公里现网试点、Comcast/BT/euNetworks早期商用、Poletti专访数据的主要出处 3. [Heraeus Covantics Collaborates with Microsoft to Scale Breakthrough Hollow Core Fiber Technology — Heraeus Covantics官网](https://www.heraeus-covantics.com/company/insights/details/heraeus-covantics-collaborates-with-microsoft-to-scale-breakthrough-hollow-core-fiber-technology-for-the-ai-era) — 贺利氏官方新闻稿，含47%提速、C波段<0.1dB/km及《自然·光子学》论文链接 4. [Chinese operators get cracking on hollow-core fiber — Light Reading](https://www.lightreading.com/cable-technology/chinese-operators-get-cracking-on-hollow-core-fiber) — 中国运营商空芯光纤布局综述（中国移动与长飞、华为、中兴、诺基亚、烽火的合作） 5. [YOFC Assists Three Major Operators in Advancing the Industrialization of Hollow-Core Fiber — 长飞官网](https://en.yofc.com/view/3269.html) — 全球首个800G空芯光纤传输试验网（深圳—东莞）官方发布；51.3Tb/s试验另见TechSpot报道（https://www.techspot.com/news/112935-hollow-core-fiber-cable-carried-513-tbs-across.html） --- > 本文由「51学通信」技术团队出品。51学通信由通信行业18年老兵**爱卫生**（微信ID: gprshome201101）维护，聚焦5G/6G核心网、3GPP标准解读、通信前沿技术深度分析。 > 出版作品有《5G核心网原理与实践》《IMS原理与实践》等4本通信专业书籍。知识星球「51学通信」提供深度技术答疑和行业洞察。 > [!tip] 51学通信知识星球 > **星主：爱卫生**（微信：gprshome201101）——公众号「51学通信」创办者，19 年通信行业运维与讲师经验，著有《GPRS网络信令实例详解》《EPC原理与实践》《5G核心网原理与实践》三本纸质书（各大电商平台有售）。 > **星球定位**：深耕 5G 核心网、IMS、NFV/AI、云原生等 ICT 领域，主打运维岗位与信令分析。 > **当前规模**：5200 篇主题 / 990 个回答，198 元/年。 > **加入福利**：加入星球后请加爱卫生微信，拉您进知识星球年度陪伴与答疑群——不限量回复您的各种问题，另有群内分享。 > **AI 加持**：51学通信知识星球已作为 skill 接入 WorkBuddy，使用 deepseek-4-flash 在海量星球帖子中精准找贴、找视频、找 FAQ 和案例，做总结、找文档和 PPT 等场景全覆盖。