現(xiàn)狀光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及下一代光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

       本文主要介紹當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的現(xiàn)狀，并重點(diǎn)對(duì)于100G、40G、OTN、PTN技術(shù)發(fā)展進(jìn)行詳細(xì)的描述，特別針對(duì)各種技術(shù)的應(yīng)用情況做了詳盡分析，最后對(duì)下一步光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

        伴隨全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的不斷深入，國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)更加全面和空前的激烈。同時(shí)，全網(wǎng)IP化也正為了一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)，這一切將帶來(lái)業(yè)務(wù)量的急劇增長(zhǎng)和業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的新的變化，運(yùn)營(yíng)商該如何應(yīng)對(duì)全網(wǎng)IP化的增長(zhǎng)趨勢(shì)，如何承載高帶寬需求成為一直是一個(gè)擺在當(dāng)前重要的問(wèn)題。40G、100G、OTN、PTN技術(shù)也正是在這種需求的驅(qū)動(dòng)下，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。

        業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)100G大跨步走向未來(lái) 

        當(dāng)大家的焦點(diǎn)還在40G的商用時(shí)，2010年6月100GE標(biāo)準(zhǔn)的通過(guò)給了100G華麗的出場(chǎng)，在業(yè)務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，100G正在大跨步的發(fā)展和完善，走向未來(lái)光網(wǎng)路的建設(shè)。

        不可否認(rèn)，100G在標(biāo)準(zhǔn)化做得比較完善。IEEE、ITU-T和OIF三家分別對(duì)100G相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行了定義。IEEE主要集中對(duì)100G的客戶(hù)以太網(wǎng)信號(hào)定義，103.125G為100GE的信號(hào)速率；ITU-T則定義了OTU4，ODU4的信號(hào)速率，分別為111809 973.568 kbit/s、 104 794 445.815 kbit/s，保證了100GE作為客戶(hù)信息映射到OTU信號(hào)是的兼容性問(wèn)題；OIF主要定義了相關(guān)的電接口，同時(shí)也展開(kāi)了對(duì)DP-QPSK碼型的100G長(zhǎng)距傳輸研究。

       與40G相比，100G在OSNR容限降低4dB、色度色散容限降低6倍、PMD容限降低2.5倍，非線(xiàn)性效應(yīng)增強(qiáng)，目前業(yè)界基本一致認(rèn)為，100G傳輸?shù)男枰鉀Q四大關(guān)鍵技術(shù)，即100G線(xiàn)路傳輸技術(shù)、100GE接口技術(shù)、100GE封裝映射技術(shù)和100G關(guān)鍵器件技術(shù)，其中包括G.709封裝和超強(qiáng)FEC技術(shù)、調(diào)制格式、ODUk交叉技術(shù)、系統(tǒng)傳輸監(jiān)控與調(diào)整技術(shù)、色散管理技術(shù)、低噪聲指數(shù)放大技術(shù)，所以100G傳輸技術(shù)一項(xiàng)系統(tǒng)工程。 

100G傳輸關(guān)鍵技術(shù)

        100G調(diào)制格式目前主要有QPSK和OFDM兩種，但需要對(duì)性能、復(fù)雜度、可實(shí)現(xiàn)性上取得平衡。但無(wú)論是哪種方案，業(yè)界已認(rèn)識(shí)到100G碼型必須歸一到QPSK碼型上，其中PM-QPSK成為為主流方案，優(yōu)點(diǎn)在于傳輸線(xiàn)路側(cè)采用25G波特率、傳輸距離大于1000 km、兼容50GHz信道間隔、電域偏振解復(fù)用，成本低于光域接收機(jī)光學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需延時(shí)線(xiàn)干涉儀或平衡檢測(cè)色度色散，PMD電域處理容限大，無(wú)需光域處理光級(jí)聯(lián)濾波效應(yīng)低，缺點(diǎn)在于發(fā)射機(jī)光學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 、交叉相位調(diào)制效應(yīng)容限低 、高速DAC和ASIC芯片復(fù)雜 。100G與客戶(hù)側(cè)設(shè)備的接口為100GBASE-LR4和100GBASE-ER4，采用CFP模塊，主流采用10x10GE短距離互聯(lián)的LAN接口技術(shù)，通常是并行的10根光纖或者10個(gè)C/DWDM傳輸100GE業(yè)務(wù)，傳輸距離為10km和40km，此方案可以重用現(xiàn)有的10GE器件，比較成熟。目前100G客戶(hù)側(cè)已經(jīng)有商用經(jīng)的CFP模塊，隨著技術(shù)的發(fā)展，器件商工藝越來(lái)越成熟，CFP成品率不斷提高。100GE適配到OTN時(shí)，可映射到OTU4中，也可反向復(fù)用到OTU2/3之中。根據(jù)100GE接口的具體實(shí)現(xiàn)形式，存在多條封裝映射路徑，最主要是100GE串行信號(hào)映射到ODU4。 100G關(guān)鍵器件中光模塊和高速DSP影響最大。只有高速光模塊才能實(shí)現(xiàn)100Gbps 速率的調(diào)制。DSP則對(duì)于相干電接收至關(guān)重要，需要在100G高速率數(shù)字處理技術(shù)取得突破時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)軟判決、相干電接收的復(fù)雜電處理，從而提高接收靈敏度，加大100G 的傳輸距離。

        目前100G技術(shù)已并非商用瓶頸，而產(chǎn)品性?xún)r(jià)比則成為商用的主要抑制因素。雖然目前100G產(chǎn)品性?xún)r(jià)比并不高，但其最終會(huì)達(dá)到商用需求，而且我們相信，隨著市場(chǎng)整體需求的提高，產(chǎn)品價(jià)格會(huì)很快下降。

       烽火通信作為國(guó)內(nèi)主流的光傳輸設(shè)備供應(yīng)商，一直堅(jiān)持自主創(chuàng)新、自主研發(fā)的道路，早在2006年就已經(jīng)對(duì)100G進(jìn)行戰(zhàn)略布局。烽火公司窺先機(jī)力挑重?fù)?dān)，并先后承擔(dān)國(guó)家973項(xiàng)目“超高速超大容量超長(zhǎng)距離光傳輸基礎(chǔ)研究”和國(guó)家863項(xiàng)目“100GE光以太網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與系統(tǒng)傳輸試驗(yàn)平臺(tái)研制”項(xiàng)目，開(kāi)展了對(duì)160×100Gb/s 2000公里的3U光傳輸系統(tǒng)開(kāi)展研究，將采用業(yè)界最為先進(jìn)的編碼，有更良好的OSNR及DGD容限，更適合長(zhǎng)距傳輸。目前，烽火公司100G已經(jīng)取得里程碑進(jìn)展，解決了諸多100G的關(guān)鍵技術(shù)難題，為后續(xù)的產(chǎn)品應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。

        OTN應(yīng)用不斷深入 助力光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

        隨著通信業(yè)務(wù)容量迅速擴(kuò)大，特別是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)核心網(wǎng)帶寬的拉動(dòng)，密集波分復(fù)用技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)各運(yùn)營(yíng)商省干、本地、城域范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用?？v觀國(guó)內(nèi)建設(shè)規(guī)模來(lái)看，80×10G在干線(xiàn)上已經(jīng)成為主流，40×10G的DWDM系統(tǒng)在城域和本地網(wǎng)中發(fā)展迅速。然而，傳統(tǒng)的DWDM系統(tǒng)通常被認(rèn)為只是點(diǎn)到點(diǎn)“線(xiàn)路技術(shù)”，在業(yè)務(wù)的調(diào)度與組網(wǎng)技術(shù)方面存在著不足。隨著上層IP業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，要求底層的傳輸平臺(tái)層面具有更多的靈活性和智能性，因此，OTN技術(shù)逐漸浮出水面。 

        OTN和傳統(tǒng)的波分技術(shù)相比，有非常的多的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。首先，OTN是支持多種客戶(hù)信息的透明傳送，包括SDH、GE和10GE等。并且OPUk在傳送信息時(shí)不對(duì)信號(hào)做任何處理，異步映射模式也保證了客戶(hù)信號(hào)的定時(shí)信息傳送。另一方面路由器使用10GE接口可以大大降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，所以WDM系統(tǒng)引入OTN接口是路由器采用10GE接口的前提條件。其次，OTN提供了光電兩種交叉模式，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和技術(shù)的需要可以靈活的選擇，并且對(duì)于電交叉支持ODU1(2.5G)、ODU2(10G)、ODU3(40G)多種顆粒的交叉。再次，OTN引入了非常豐富的開(kāi)銷(xiāo)，包括SM、PM、TCM（1-6）等，相對(duì)比基于SDH的WDM只能依賴(lài)SDH的B1和J0字節(jié)來(lái)說(shuō)，性能和故障的監(jiān)測(cè)能力更強(qiáng)大。 

        從國(guó)內(nèi)建網(wǎng)趨勢(shì)來(lái)看，OTN已經(jīng)成為事實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，特別是在各個(gè)運(yùn)營(yíng)商的本地城域網(wǎng)當(dāng)中，基本都采用了基于電層交叉的OTN技術(shù)，利用支線(xiàn)路分離的架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)側(cè)和線(xiàn)路側(cè)的解耦合，大大提升了組網(wǎng)的靈活性和業(yè)務(wù)的快速開(kāi)通和布署能力。目前OTN技術(shù)發(fā)展很快，國(guó)內(nèi)主流廠家都推出了相應(yīng)的OTN設(shè)備，運(yùn)營(yíng)商也非常關(guān)注OTN的應(yīng)用價(jià)值，也為OTN的快速應(yīng)用增添了動(dòng)力。烽火通信從2002年開(kāi)始對(duì)OTN技術(shù)的跟蹤和研發(fā)，經(jīng)過(guò)幾年的努力，逐步在國(guó)內(nèi)引領(lǐng)OTN技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)推出全系列的OTN產(chǎn)品，形成了端到端的解決方案，產(chǎn)品覆蓋核心層、骨干層、匯聚層、接入層，，其產(chǎn)品系列包括FONST 5000、FONST 4000、FONST 3000、FOSNT 2000、FONST 1000等新一代OTN傳送平臺(tái)。OTN產(chǎn)品一經(jīng)推出，獲得了客戶(hù)的大量認(rèn)可，目前已經(jīng)在全國(guó)各個(gè)運(yùn)營(yíng)商市場(chǎng)獲得了大量的商用，包括一干、二干、本地城域網(wǎng)獲得了成熟穩(wěn)定的應(yīng)用。

        40G技術(shù)成熟，成就主流波分技術(shù)

        在經(jīng)過(guò)接近兩年的預(yù)熱，40G已經(jīng)正式走上了舞臺(tái)的核心。在2010年，40G已經(jīng)成為了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主旋律，特別是在一級(jí)干線(xiàn)的建設(shè)上面，40G DWDM成為解決帶寬需求、拓展傳輸容量的主要技術(shù)手段。

        從技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，40G本身技術(shù)已經(jīng)比較成熟，而且伴隨著40G應(yīng)用的不斷深入，40G編碼逐漸的歸一化和集中化，其中PDPSK和RZ-DQPSK成為了設(shè)備商和運(yùn)營(yíng)商最主要的選擇對(duì)象。PDPSK在OSNR容限、非線(xiàn)性容限等具有非常優(yōu)勢(shì)的特性，唯的不足在其DGD容限較小，因此其主要應(yīng)用于光纜PMD指標(biāo)較好的應(yīng)用場(chǎng)景，定位于12*22dB跨段以下，而且成本具有明顯優(yōu)勢(shì)。RZ-DQPSK在OSNR容限、非線(xiàn)性容限等方面性能比較均衡，相對(duì)于PDPSK而言，其DGD容限較大，可以在PMD值更差的光纖上進(jìn)行40G的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，主要定位于16*22dB以下的應(yīng)用場(chǎng)景。

        目前來(lái)看，40G最大的問(wèn)題在于上游產(chǎn)業(yè)鏈的力量比較分散，在供貨的速度以及價(jià)格上還需近一步的發(fā)展。特別是100G的出現(xiàn)對(duì)于40G的沖擊還是比較明顯，上游的器件、芯片廠家把精力更多的放在100G上面，造成40G產(chǎn)業(yè)鏈整體比較薄弱，特別對(duì)于40G的客戶(hù)側(cè)白光口模塊來(lái)講，雖然已經(jīng)相當(dāng)?shù)墓┴浤芰?，但其?shù)量以及價(jià)格離業(yè)界的期望還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠?！?作為國(guó)內(nèi)主流的40G解決方案提供商，烽火通信充分利用烽火科技這個(gè)國(guó)內(nèi)最全面的光通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)，實(shí)現(xiàn)器件和芯片的自主化生產(chǎn)，加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，掌握相關(guān)的核心技術(shù)和專(zhuān)利，40G WDM相繼在中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通等運(yùn)營(yíng)商取得應(yīng)用。2010年更是窺先機(jī)力擔(dān)重?fù)?dān)，先后承建了中國(guó)電信南京-合肥-武漢的80*40G傳輸工程，中國(guó)電信北京-天津80*40G工程。面對(duì)工程線(xiàn)路距離長(zhǎng)，技術(shù)難度大，業(yè)務(wù)量多的難題，烽火通信采用了一系列的關(guān)鍵技術(shù)，包括獨(dú)有的sDPSK和sRZ-DQPK編碼調(diào)制技術(shù)，結(jié)合功率均衡、增益鎖定、單通道精確色散補(bǔ)償技術(shù)等核心技術(shù)，很好的解決了工程O(píng)SNR受限、PMD受限等技術(shù)難題，為工程的穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。

        PTN商用提速 應(yīng)用空間不斷拓展

        業(yè)務(wù)的需求是推動(dòng)PTN技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。移?dòng)業(yè)務(wù)從2G向3G、HSPA+及LTE（4GG）的演進(jìn)，除了傳統(tǒng)業(yè)務(wù)IP化的需求，還對(duì)同步、網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、可靠性及 安全性提出了較高的要求。PTN正是在這一背景下應(yīng)運(yùn)而生。它是以太網(wǎng)承載技術(shù)和傳送網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，不但擁有天生的以太網(wǎng)的特性，并且擁有較好的電信級(jí)業(yè)務(wù)所需的五個(gè)基本屬性，分別為標(biāo)準(zhǔn)化的業(yè)務(wù)、可擴(kuò)展性、可靠性、嚴(yán)格的QoS和運(yùn)營(yíng)級(jí)別的OAM。

        PTN分組內(nèi)核提供了統(tǒng)計(jì)復(fù)用能力強(qiáng)大的彈性管道，帶寬利用率高，更適應(yīng)分組業(yè)務(wù)突發(fā)性強(qiáng)的特點(diǎn)。PTN同時(shí)繼承了類(lèi)似SDH的傳輸網(wǎng)絡(luò)特性、強(qiáng)大的OAM及電信級(jí)保護(hù)能力、圖形化界面網(wǎng)管能力等。 PTN技術(shù)與其他技術(shù)相比，更加簡(jiǎn)單，實(shí)用，并且融合了多種技術(shù)優(yōu)勢(shì)，也因此備受業(yè)界的關(guān)注。從目前的業(yè)務(wù)需求和成熟度來(lái)說(shuō)，PTN的規(guī)模商用還需1-2年時(shí)間。預(yù)計(jì)未來(lái)5年內(nèi)，PTN的市場(chǎng)將超過(guò)基于傳統(tǒng)的SDH設(shè)備。

        當(dāng)然PTN技術(shù)與成本優(yōu)勢(shì)也將隨著產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)一步發(fā)展而更加明顯，必將成為移動(dòng)回傳 等高價(jià)值業(yè)務(wù)的主流平臺(tái)。同時(shí)，PTN的引入及發(fā)展壯大也必將反作用于業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，將進(jìn)一步促進(jìn)IP化業(yè)務(wù)的高速增長(zhǎng)

        烽火從2004年參與制定PTN標(biāo)準(zhǔn)以來(lái)，積極研發(fā)探索，目前CiTRANS600系列在國(guó)內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商的大規(guī)模應(yīng)用，并且在移動(dòng)、電信、聯(lián)通PTN測(cè)試中，依靠完善的技術(shù)、功能、設(shè)備的穩(wěn)定表現(xiàn)，烽火PTN設(shè)備技術(shù)排名一直穩(wěn)居前兩名。實(shí)現(xiàn)了多個(gè)唯一，唯一可以實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)保護(hù)且同時(shí)支持Wrapping和Steering，唯一可以實(shí)現(xiàn)與MSTP設(shè)備2.5G接口互通，唯一可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)E1和FE的TPS保護(hù)，唯一可以實(shí)現(xiàn)PTN、OTN、PON技術(shù)兼容的的PTN廠家。烽火通信CiTRANS 600系列智能化PTN產(chǎn)品采用業(yè)界最先進(jìn)的硬件技術(shù)和電信級(jí)的軟件智能實(shí)現(xiàn)PTN技術(shù)與ASON技術(shù)的完美融合，有效提升網(wǎng)絡(luò)智能化特性、高可靠性和易管理維護(hù)特性，已在國(guó)內(nèi)的三大運(yùn)營(yíng)商本地網(wǎng)都有規(guī)模部署，滿(mǎn)足不同運(yùn)營(yíng)商的個(gè)性化需求。

       總結(jié)

       技術(shù)的成熟和先進(jìn)一直是對(duì)立體，而對(duì)于技術(shù)的選擇又要考慮到網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)發(fā)展的規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)的安全性。40G是我們走向100G的必經(jīng)之路，100G的商用的步伐正在加快，OTN、PTN等新技術(shù)已經(jīng)在網(wǎng)上規(guī)模應(yīng)用。筆者相信，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，應(yīng)用不斷深入，40G、100G、PTN、OTN將迎來(lái)更廣闊的發(fā)展空間。（張賓 郗豪輝）