2023年1月6日，由中国通信学会光通信委员会、鹏城实验室、区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室、上海交通大学电子信息与电气工程学院联合主办的光通信仿真软件发展研讨会暨智能光传输开源仿真平台发布会在线上顺利召开并取得圆满成功。中国通信学会光通信委员会部分委员，区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室部分成员，以及光通信行业专家共计328人线上参加了本次会议，蔻享学术直播间近5000人在线观看。

上海交通大学电子工程系义理林教授课题组（LIFE，Laboratory of intelligent fiber ecosystem）智能光纤通信系统团队开发的智能光传输开源仿真平台——Intelligent fiber transmission simulation (IFTS)在本次会议上正式发布，所有代码在线上向同行免费开放。

研究背景

大数据时代，海量增长的数据为光通信的发展带来了机遇和挑战。但光通信的研究依赖于昂贵的实验设备以及良好的实验条件，实验研究门槛较高，仅少数单位可以开展，一定程度限制了行业发展。在光通信系统仿真方面，主要依赖国外的仿真工具，存在受控风险。即便是国外通用的仿真工具，也存在仿真速度较慢，耗时较长的问题，影响研究进度。当前，人工智能与光通信正深度融合，智能化分析是光通信仿真演进的重要趋势，开源、智能、精准、快速的光通信仿真软件是业内共同的需求。

在此背景下，义理林教授课题组智能光纤通信系统团队历时三年，参考文献百余篇，融合多种算法库开发了基于Python的智能光传输开源仿真平台，并在本次光通信仿真软件发展研讨会上正式发布。智能光纤通信系统团队倡导开放共享，愿意与同行共同将国产光通信仿真工具做大做强，推动中国光通信行业仿真软件的发展，为中国光通信行业的发展贡献集体智慧和力量。

部分参会人员合影

IFTS特点与性能

IFTS是基于Python的智能光通信开源仿真工具，旨在满足科学家、光通信工程师及相关领域研究人员对于光通信仿真工具的需求。该平台包括信号发端编码调制、光纤信道传输、收端解调解码等功能，并且提供了基于Pytorch仿真版本，具备经典和AI双模式，这使得使用者可利用GPU进行仿真加速，并且天然支持光通信的智能算法设计。

图 1 (a)VINN结构;(b) 带热重启的余弦退火学习率曲线;(c)损失曲线

IFTS主要特点

相比现有光通信主流仿真软件，其主要优势在于收发和传输都支持并嵌入AI算法，可实现快速精确仿真，且底层代码免费开源。仿真平台中AI模型既包括通用的AI算法库，也含有基于AI的信道加速模型。AI算法库可以支持用户设计自己的AI算法，并在仿真系统中得到快速验证。面向传统建模算法仿真速度过慢的痛点，IFTS的AI信道加速模型为快速精准信道仿真提供了解决方案。在多个场景下，AI信道模型的运行时间仅是传统建模算法的1%。在不同设备与不同数据长度定义下，AI模型的时间优化程度不同。最佳情况下，AI信道模型甚至只有传统建模算法千分之一的时间占比。

图 2 (a)100Gbps IMDD PON 系统的实验装置; (b) 背靠背系统的频率响应; (c)均衡前接收信号的眼图; (d)均衡后接收信号的眼图

IFTS的AI算法模块

图 3  12dBm 发射功率100Gbps O 波段 PAM4信号的灵敏度曲线

IFTS的AI信道模块

当前，IFTS可供高校开展教学科研使用，也可供光通信企业开展系统设计和性能优化。自2022年10月预发布以来，已经有包括中国电信、华为、烽火、鹏城实验室、北京邮电大学、华中科技大学等十余家单位下载使用。中国电信光传输专业首席专家李俊杰博士团队试用了IFTS平台，在其报告中评价“IFTS是光通信仿真技术国产化的里程碑式产品”。未来IFTS计划持续更新，完成器件效应仿真、增加FEC编译码模块、建立完善的AI算法库、实现实验系统的数字孪生模型等阶段性目标。此外，IFTS将进一步完善线上社区，建立反馈和交流的平台。最终拟打造一个强大的国产光通信开源仿真平台，供全行业免费使用，为解决光通信仿真软件“卡脖子”问题贡献力量。

LIFE光传输方向：
LIFE课题组智能光纤通信系统团队面向光纤信道的快速精准建模问题和非线性补偿问题开展持续深入研究，致力于设计光纤通信系统的AI架构和算法，以实现逼近信道香农容量限的目标。目前，课题组深入研究光纤通信系统智能建模与仿真、基于多通道高速长距光纤信道的快速精准建模、光纤通信系统端到端非线性补偿与全局优化、开发基于Python的光纤通信系统智能仿真平台，为智能光通信领域持续发展贡献力量。该方向工作得到（国家自然科学基金杰出青年基金（62025503）、科技部重点研发计划(2019YFB1803803)以及上海交通大学-华为先进光技术联合实验室的支持）。

获取IFTS开源代码请访问官网
官网地址：ifibertrans.sjtu.edu.cn
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