隨著社會信息化進程的不斷推進,以視頻點播、P2P、IPTV等視頻業(yè)務以及3G、LTE、云計算和物聯(lián)網(wǎng)等新興應用對帶寬需求劇增。據(jù)預測,未來5年的干線流量的GAGR超過80%,5年后干線網(wǎng)絡帶寬需求將是當前的10~15倍。當前的10G和40G WDM光傳輸系統(tǒng)無法滿足高速增長的傳輸容量需求,100G應運而生。
不同于以往的2.5G/10G/40G波分傳輸系統(tǒng),100G光傳輸在實現(xiàn)上伴隨著一系列重大變革,包括偏振復用相位調(diào)制技術(shù)、基于數(shù)字信號處理的數(shù)字相干接收技術(shù)和基于軟判決的第三代超強糾錯編碼技術(shù)等。100G光傳輸采用數(shù)字相干接收機通過相位分集和偏振態(tài)分集將光信號的所有光學屬性映射到電域,利用成熟的數(shù)字信號處理技術(shù)在電域?qū)崿F(xiàn)了偏振解復用、信道損傷(CD、PMD、非線性效應)均衡補償、時序恢復、載波相位估計、符號估計和線性解碼。
數(shù)字相干接收技術(shù)使得光傳輸系統(tǒng)具有足夠的色散容限和偏振模容限,無需考慮線路傳輸上的色度色散和偏振模色散的影響,這給網(wǎng)絡建設和運維帶來一系列好處,主要包括:
① 簡化了傳輸線路上的光學色散補償和偏振解復用設計,線路設計更簡單;
② 消除了低PMD光纖的依賴,適用于各種規(guī)格的傳輸光纖,方便光纖線路速率升級;
③ 消除了傳輸線路DCF光纖非線性效應的影響,減少了線路放大器的數(shù)量和ASE噪聲的影響,降低了線路成本,提升了系統(tǒng)長距傳輸能力;
④ 減小了線路傳輸時延,按照1km光纖5us的時延計算,消除DCF光纖所帶來的時延減少非??捎^,這對時延敏感的應用環(huán)境意義重大;
⑤ 保護恢復時間小于50ms,(不同于40G系統(tǒng))100G數(shù)字信號處理自適應色散補償算法收斂迅速,完全滿足電信級恢復時延要求。
根據(jù)業(yè)界權(quán)威咨詢公司OVUM的預測,2011年至2016年100G出貨量年均符合增長率將達到181%,2013年將迎來100G的大規(guī)模部署。業(yè)界包括烽火在內(nèi)的主流設備商均已完成100G現(xiàn)網(wǎng)實驗并開始規(guī)模部署。烽火2012年在中國電信建成了國內(nèi)首個100G城域網(wǎng),并獨家中標承建了馬來電信100G國家骨干網(wǎng)。
烽火通信100G引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢,創(chuàng)造了多個業(yè)界第一。烽火100G系統(tǒng)于2011年12月率先通過中國電信組織的全球最大規(guī)模100G測試,較其他廠家提前1~2個月,測試各項性能指標領(lǐng)先。在2012年3月馬來電信組織的100G系統(tǒng)測試中各項指標第一。隨后通過了中國移動和中國聯(lián)通組織的100G系統(tǒng)測試,并于2012年8月率先通過中國移動組織的杭州-福州100G OTN現(xiàn)網(wǎng)測試。
烽火通信100G同時提供支線路合一和支線路分離兩種解決方案,單盤采用第二代40nm工藝ASIC芯片,具有功耗低(OTU典型功耗150W,業(yè)界典型功耗250W),集成度高(支線路合一單盤占兩個槽位,業(yè)界一般占三個以上槽位)的優(yōu)點。
經(jīng)過測試和驗證,烽火通信100G具有如下特點:
① 采用數(shù)字相干接收PM-QPSK調(diào)制技術(shù),支持50GHz通道間隔,可與現(xiàn)有WDM網(wǎng)絡兼容,可實現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)10G/40G系統(tǒng)的平滑升級,系統(tǒng)擴容簡單方便。
② 支持長距離傳輸,無電中繼傳輸距離達3000km,網(wǎng)絡部署更靈活。
③ 單根光纖容量達9.6Tb/s,可提高光纖利用效率,緩解光線資源壓力,降低網(wǎng)絡成本。
④ 憑借優(yōu)異的電域補償算法消除了100G光信號在傳輸過程中CD/PMD限制(CD容限大于50000ps/nm,DGD容限大于100ps)。100G系統(tǒng)對光纖CD/PMD參數(shù)不敏感,線路上無需CD、PMD補償模塊,可以精簡鏈路設計,降低線路成本,減小DCM模塊引入的噪聲,提高線路傳輸性能,降低線路傳輸?shù)墓收下剩喕W(wǎng)絡維護。
⑤ 采用13%開銷的SD-LDPC和7%開銷EFEC相結(jié)合的前向糾錯編碼算法以較小的實現(xiàn)復雜度和處理時延獲得11.5dB的編碼增益,糾錯極限達到2e-2,確保了網(wǎng)絡傳輸穩(wěn)定性和健壯性。
⑥ 具有極強的ROADM級聯(lián)穿透能力,23級ROADM級聯(lián)OSNR代價小于0.5dB。100G無需線路色散補償,具有超強的糾錯能力,支持超長距離傳輸,相對于10G/40G系統(tǒng)物理層受限較小,更適合ROADM光交叉調(diào)度。
⑦ 線路保護恢復倒換時間小于50ms,完全滿足電信級保護倒換要求。
⑧ 采用業(yè)界領(lǐng)先的40nm工藝ASIC芯片,集成度高,單盤典型功耗業(yè)界最低(160W)。
此次烽火通信繼中國移動100G集采之后,在五大設備商異常激烈的競爭中成功中標聯(lián)通兩個100G試驗網(wǎng)中的天津-濟南-鄭州干線,進一步體現(xiàn)了烽火通信100G的技術(shù)實力和產(chǎn)品優(yōu)勢。
基于數(shù)字相干接收PM-QPSK調(diào)制的100G光傳輸技術(shù)在長距離光傳輸技術(shù)史上具有里程碑意義,這不僅僅體現(xiàn)在100G光傳輸性能的巨大提升和建網(wǎng)運維的顯著優(yōu)勢上,更是由于其為后續(xù)超100G傳輸技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎。超100G光傳輸將繼承100G光傳輸系統(tǒng)的設計思想,采用偏振復用、多級調(diào)制提高頻譜效率,采用OFDM技術(shù)規(guī)避目前光電子器件帶寬和開關(guān)速度的限制,采用數(shù)字相干接收提高接收機靈敏度和信道均衡能力。然而,超100G光傳輸由于非線性效應的限制,傳輸距離和頻譜效率之間的矛盾非常顯著,選擇更高級別的QAM調(diào)制提高頻譜效率和傳輸速率,其傳輸距離可能遠低于目前100G系統(tǒng)。這決定了100G速率在長距離光傳輸應用上會占據(jù)一個比較長的時間窗口,其大規(guī)模在網(wǎng)應用時間保守估計在10年以上。