專家談100G技術(shù)實(shí)現(xiàn)路線：承前啟后

        傳輸速率不斷提升是支撐寬帶信息網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的重要基礎(chǔ)。100Gb/s技術(shù)自2007年Verizon首次啟動(dòng)現(xiàn)網(wǎng)演示，近幾年來(lái)一直是業(yè)界重點(diǎn)關(guān)注的焦點(diǎn)技術(shù)。隨著標(biāo)準(zhǔn)化工作逐步完善、100Gb/s路由器和光波分復(fù)用（WDM）傳輸設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生、國(guó)外運(yùn)營(yíng)商100Gb/s試點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)日益增多，100Gb/s承前啟后蓄勢(shì)待發(fā)，將主導(dǎo)高速傳輸商用市場(chǎng)。

　　100G技術(shù)實(shí)現(xiàn)路線：承前啟后

　　在傳輸速率顯著提升的情況下，傳輸系統(tǒng)至少保持與原有傳輸速率在同一個(gè)傳輸距離量級(jí)上并要求在高速傳輸領(lǐng)域有持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新。譬如長(zhǎng)距傳輸速率從2.5Gb/s提升到10Gb/s時(shí)，典型的技術(shù)創(chuàng)新是采用色度色散（CD）補(bǔ)償和外調(diào)制技術(shù)等；傳輸速率從10Gb/s增加到40Gb/s速率時(shí)，主要通過(guò)引入多種不同相位調(diào)制、同時(shí)結(jié)合偏振復(fù)用以及基于數(shù)字信號(hào)處理（DSP）的相干接收等新技術(shù)來(lái)解決色散、光信噪比（OSNR）、非線性等限制以保證有效傳輸距離；當(dāng)傳輸速率從40Gb/s跨越到100Gb/s速率時(shí)，除了繼續(xù)采用偏振復(fù)用和相干接收等技術(shù)之外，基于軟判決的前向糾錯(cuò)（FEC）技術(shù)也是典型的技術(shù)創(chuàng)新之一。

　　從100G技術(shù)目前選擇的技術(shù)路線來(lái)看，前期在40Gb/s速率上進(jìn)行的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)探索至關(guān)重要，如果沒(méi)有40Gb/s技術(shù)的研究和應(yīng)用基礎(chǔ)，在2-3年時(shí)間內(nèi)100Gb/s核心技術(shù)不會(huì)取得如此大的突破。相對(duì)40Gb/s偏振復(fù)用和相干接收技術(shù)，雖然100Gb/s采用類似的實(shí)現(xiàn)機(jī)理，但由于比特率（波特率）增加了2.5倍，無(wú)論在光域、還是電域處理都帶來(lái)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，尤其是電域的高速信號(hào)處理，如30Gb/s量級(jí)速率的模數(shù)轉(zhuǎn)換處理(ADC)等。當(dāng)然，100Gb/s技術(shù)突破和研究思路同時(shí)也將為后續(xù)400Gb/s甚至1Tb/s超高速傳輸技術(shù)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，而100Gb/s技術(shù)傳輸碼型和調(diào)制方式的統(tǒng)一也為后續(xù)光電器件/模塊規(guī)?；a(chǎn)，以及規(guī)?；瘧?yīng)用時(shí)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)、測(cè)評(píng)及運(yùn)營(yíng)維護(hù)等創(chuàng)造了條件。

　　100G標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備：齊頭并進(jìn)

　　100Gb/s標(biāo)準(zhǔn)主要集中在客戶接口、線路接口以及線路傳輸?shù)确矫妫壳爸饕蠭EEE、ITU-T和OIF等國(guó)際組織來(lái)負(fù)責(zé)制定對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。IEEE 802.3ba已完成100GE客戶接口規(guī)范， IEEE 802.3bj正在規(guī)范100GE的背板及銅纜傳輸規(guī)范，而成本和功耗更低廉的下一代100GE客戶接口也正在討論當(dāng)中。另外，線路接口和系統(tǒng)傳輸參數(shù)目前主要由OIF和ITU-T進(jìn)行規(guī)范，OIF已發(fā)布100G光模塊、FEC等協(xié)議文件，而ITU-T SG15的Q11主要規(guī)范了第4階光通路傳送單元（OTU4）等100Gb/s邏輯信號(hào)結(jié)構(gòu)，ITU-T SG15的Q6則側(cè)重于100Gb/s 物理層的規(guī)范研究。N×100Gb/s WDM系統(tǒng)的線路傳輸參數(shù)主要由國(guó)內(nèi)CCSA TC6進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，已經(jīng)完成了相關(guān)研究課題，預(yù)計(jì)在2012年初會(huì)議將首次討論行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的征求意見(jiàn)稿。

　　從2007年出現(xiàn)100Gb/s速率傳輸演示以來(lái)，無(wú)論是路由器還是WDM傳輸設(shè)備廠商，均在100Gb/s技術(shù)研發(fā)方面取得了突破性進(jìn)展。目前主流的路由器廠商和傳輸廠商一般均可提供100GE路由器和100Gb/s WDM/光傳送網(wǎng)（OTN）設(shè)備，國(guó)內(nèi)傳輸設(shè)備廠商華為、中興、烽火均宣稱目前可提供商用基于雙極化四相相移鍵控（DP-QPSK）相干接收實(shí)時(shí)處理的100Gb/s傳輸設(shè)備，具體性能、實(shí)現(xiàn)方式、芯片集成化程度等支持能力有待今明兩年國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)商等多方面的測(cè)試驗(yàn)證。另外，作為100Gb/s技術(shù)實(shí)現(xiàn)程度的評(píng)估工具，JDSU、ANRITSU、EXFO、Spirent、IXIA等多個(gè)儀表廠家均可提供100GE分析儀，同時(shí)部分傳輸儀表商還支持基于OTU4的OTN協(xié)議分析，包括開(kāi)銷驗(yàn)證、告警分析、性能統(tǒng)計(jì)等功能。作為物理層信號(hào)質(zhì)量分析，Agilent、EXFO、TEK等同時(shí)還可選擇提供光調(diào)制分析儀、光示波器等100Gb/s分析儀表。

　　100G應(yīng)用及時(shí)機(jī)：蓄勢(shì)待發(fā)

　　100Gb/s WDM系統(tǒng)長(zhǎng)距應(yīng)用的主要特點(diǎn)為兩種色散效應(yīng)（CD和偏振模色散（PMD））不再明顯受限、如何選擇更合理的參數(shù)衡量系統(tǒng)性能（比如糾錯(cuò)誤碼率、Q因子余量或者信噪比余量等）、用常規(guī)和偏振帶內(nèi)法測(cè)試光信噪比失效、10Gb/s系統(tǒng)與100Gb/s系統(tǒng)混傳配置存在限制，可與OTN技術(shù)緊密結(jié)合用于組網(wǎng)等。另外，與長(zhǎng)距應(yīng)用明顯不同，100Gb/s客戶接口（100GE）應(yīng)用碰到的問(wèn)題主要是接口形式的選擇（如標(biāo)準(zhǔn)化的4×25Gb/s、還是非主流標(biāo)準(zhǔn)化的10×10Gb/s等）、以及未來(lái)更小型化接口如CFP-2或CFP-4的發(fā)展時(shí)機(jī)等。對(duì)于長(zhǎng)距傳輸應(yīng)用，上述可能存在問(wèn)題比較可行的解決方案主要包括：綜合考慮Q因子余量和OSNR余量將依然是100Gb/s長(zhǎng)距傳輸?shù)闹攸c(diǎn)性能評(píng)價(jià)原則，新型基于偏振復(fù)用的帶內(nèi)OSNR測(cè)試方法需要進(jìn)一步研究，而10Gb/s與100Gb/s的混傳在考慮色散補(bǔ)償模塊影響的基礎(chǔ)上通過(guò)適當(dāng)設(shè)立隔離譜寬（如200GHz）來(lái)盡可能降低混傳代價(jià)等；而對(duì)于短距傳輸接口，基于標(biāo)準(zhǔn)化的4×25Gb/s接口構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)從互通性和未來(lái)擴(kuò)展性而言將是比較穩(wěn)妥的選擇，而小型化和低功耗則是未來(lái)發(fā)展努力的方向。

　　隨著高帶寬新型業(yè)務(wù)的持續(xù)發(fā)展和高速傳輸技術(shù)的日益成熟，基于100Gb/s高速傳輸?shù)膽?yīng)用需求日趨明顯，根據(jù)LIGHTCOUNTING 、OVUM等國(guó)外咨詢公司的最新預(yù)測(cè)，100Gb/s技術(shù)及其光模塊市場(chǎng)在未來(lái)5年發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。從實(shí)際發(fā)展來(lái)看，100Gb/s技術(shù)最近兩年已得到一定程度的商用或試用，今年典型的應(yīng)用如華為在KPN的100Gb/s部署、阿朗在法國(guó)Completel的100Gb/s升級(jí)、香港新世界電信的100Gb/s部署、Verizon部署CIENA的100Gb/s設(shè)備、華為在俄羅斯多家運(yùn)營(yíng)商的100Gb/s演示等等（其中從今年8到10月底至少有二十家以上國(guó)外運(yùn)營(yíng)商涉及到100Gb/s技術(shù)的演示或試商用），而國(guó)內(nèi)預(yù)計(jì)經(jīng)過(guò)今年年底到明年的首輪測(cè)試驗(yàn)證以后，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商將有可能在2013年啟動(dòng)建設(shè)100G試商用網(wǎng)絡(luò)，如果網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的寬帶壓力持續(xù)增加，預(yù)計(jì)2014年國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商將開(kāi)始規(guī)?；ㄔO(shè)100Gb/s傳輸網(wǎng)絡(luò)，也即100Gb/s應(yīng)用蓄勢(shì)待發(fā)：2012年為測(cè)試驗(yàn)證年，2013年是現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)?zāi)辏?014年為規(guī)模商用年，而在100Gb/s開(kāi)始規(guī)模商用之時(shí)，基于400Gb/s甚至更高速率的傳輸技術(shù)將成為新的研究熱點(diǎn)技術(shù)。

　　結(jié)論

　　100Gb/s開(kāi)啟了新一代高速傳輸技術(shù)的新時(shí)代，其采用了承前啟后技術(shù)路線并將是未來(lái)幾年高速帶寬的主流傳輸技術(shù)，目前離技術(shù)成熟和規(guī)模商用漸行漸近，。經(jīng)過(guò)最近幾年的發(fā)展，100Gb/s技術(shù)趨于成熟，標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)完善，設(shè)備全面研制，測(cè)試儀表多家支持。從其應(yīng)用特點(diǎn)來(lái)看，長(zhǎng)距傳輸和短距互聯(lián)各有側(cè)重，但長(zhǎng)距傳輸應(yīng)用時(shí)面臨的挑戰(zhàn)較為顯著，包括線路傳輸限制解決、系統(tǒng)余量考慮、光信噪比測(cè)試、組網(wǎng)OTN功能支持、以及現(xiàn)網(wǎng)升級(jí)兼容性支持等諸多方面。從國(guó)內(nèi)100Gb/s后續(xù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，2012年將是100Gb/s長(zhǎng)距傳輸?shù)臏y(cè)試驗(yàn)證年，2013年將是100Gb/s技術(shù)現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)?zāi)辏?014年在體積和功耗進(jìn)一步降低后將逐步推動(dòng)應(yīng)用的規(guī)模商用年，而從2014年左右開(kāi)始后續(xù)的400Gb/s或更高速率將重新成為高速傳輸應(yīng)用技術(shù)新的關(guān)注焦點(diǎn)。作者系趙文玉，就職于工業(yè)和信息化部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所傳輸與接入研究部）