40G100G標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

        由于高清電視（HDTV）、視頻點(diǎn)播（VOD）和移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，特別是基于Internet的視頻應(yīng)用和P2P應(yīng)用使運(yùn)營商的骨干網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)流量持續(xù)增長。為了應(yīng)對(duì)大容量網(wǎng)絡(luò)的帶寬要求，高速率的WDM傳輸技術(shù)成為解決問題的重點(diǎn)。傳輸容量也從1995年首次商用的8×2.5G系統(tǒng)發(fā)展到近幾年開始規(guī)模部署的80×40G系統(tǒng)，而更高速率的N×100G傳輸技術(shù)也逐漸走向成熟。

        與傳統(tǒng)10G DWDM系統(tǒng)相比，40G/100G對(duì)各種系統(tǒng)的光傳輸損傷更為敏感。原本對(duì)10G系統(tǒng)影響并不顯著的色度色散、偏振模色散、非線性效應(yīng)等等，在40G/100G高速光傳輸系統(tǒng)中已經(jīng)成為限制傳輸性能的主要因素。近些年，隨著復(fù)雜調(diào)制碼型技術(shù)、自適應(yīng)色散補(bǔ)償技術(shù)以及新型復(fù)用技術(shù)的逐漸突破和發(fā)展成熟，40G光傳輸技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟并逐步步入規(guī)模商用的階段。與此同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)流量保持快速增長的持續(xù)驅(qū)動(dòng)下，N×100G光傳輸技術(shù)目前也已經(jīng)取得了初步突破，并有望在未來2~3年內(nèi)逐步成熟并取得商用。

        1 .40G/100G技術(shù)現(xiàn)狀

        隨著40G系統(tǒng)商業(yè)應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)和高速光電處理技術(shù)的發(fā)展，目前國內(nèi)外主流傳輸設(shè)備廠商均可提供商用40G WDM產(chǎn)品。國內(nèi)廠商華為、中興和烽火，以及國外阿朗、諾西、愛立信、CIENA、富士通等諸多廠商目前均能提供N×40G WDM商用設(shè)備，支持差分移相鍵控（DPSK）、部分差分移相鍵控（P-DPSK）、歸零碼 -差分正交相移鍵控（RZ-DQPSK）、相位整型二進(jìn)制傳輸（PSBT）和光雙二進(jìn)制碼（ODB）等多種碼型。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步以及運(yùn)營商寬帶傳送需求的日益迫切，國內(nèi)外各大運(yùn)營商均已經(jīng)開始40G WDM網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模建設(shè)。中國聯(lián)通、中國電信已經(jīng)規(guī)模部署和建設(shè)40G WDM網(wǎng)絡(luò)，中國移動(dòng)也已經(jīng)于2010年完成了40G的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)網(wǎng)測試，已經(jīng)開始了商用試點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和部署。從國外運(yùn)營商來看，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和業(yè)務(wù)量較大的運(yùn)營商，如AT&T、Verizon和NTT等都已經(jīng)部署和建設(shè)了40G商用網(wǎng)絡(luò)。

        借助于40G技術(shù)成功商用的經(jīng)驗(yàn)，100G技術(shù)從2007年提出以后發(fā)展很快，相應(yīng)邏輯接口已經(jīng)趨于標(biāo)準(zhǔn)化后期。100G調(diào)制格式目前主要有正交相移鍵控（QPSK）和正交頻分復(fù)用（OFDM）2種，但需要在性能、復(fù)雜度、可實(shí)現(xiàn)性上取得平衡。目前業(yè)界已認(rèn)識(shí)到100G碼型趨于歸一到QPSK碼型上，其中PM-QPSK成為主流方案。從2006年開始就已經(jīng)有一些100G實(shí)驗(yàn)室演示及試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)。Internet2計(jì)劃在2011年采用光子集成技術(shù)（infinera）和ciena的100G傳輸設(shè)備建設(shè)100G骨干網(wǎng)，但100G技術(shù)距離真正的規(guī)模商用還有一段時(shí)間。大部分光器件目前已經(jīng)達(dá)到可商用程度，但相干接收技術(shù)中關(guān)鍵芯片ADC和DSP的量產(chǎn)商用還需一段時(shí)間，功耗和處理能力需要突破。

        2 .40G/100G標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

        目前主要有ITU-T、IEEE和OIF 3個(gè)組織在進(jìn)行40G和100G的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作。ITU-T主要從光傳送網(wǎng)的角度對(duì)40G和100G技術(shù)進(jìn)行規(guī)范；而IEEE主要從業(yè)務(wù)接口的角度規(guī)范40GE/100GE的接口參數(shù)；OIF則主要關(guān)注于100G長途傳輸線路接口以及相關(guān)電接口的規(guī)范。

        各主要國際標(biāo)準(zhǔn)化組織在40G/100G的標(biāo)準(zhǔn)化工作如圖1所示。ITU-T與IEEE對(duì)于40G/100G標(biāo)準(zhǔn)化分工如圖2所示。 

        IEEE于2006年7月成立了高速網(wǎng)絡(luò)工作組（HSSG），重點(diǎn)對(duì)40GE和100GE標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)進(jìn)行定義，包括10×10G和4×25G 2種100GE光接口標(biāo)準(zhǔn)。2007年12月，HSSG正式轉(zhuǎn)變?yōu)镮EEE 802.3ba任務(wù)組，其任務(wù)是制訂在光纖和銅纜上實(shí)現(xiàn)40G和100G數(shù)據(jù)速率的標(biāo)準(zhǔn)，研究內(nèi)容包括邏輯模塊功能、基于光纖長距與短距PMD、基于銅纜PMD等。2010年6月，IEEE P802.3ba正式完成，由多個(gè)模塊廠商組成的CFP多源協(xié)議聯(lián)盟也發(fā)布了客戶側(cè)可熱插拔光模塊硬件和軟件接口協(xié)議。隨著802.3ba的完成，IEEE也啟動(dòng)了串行40GE的標(biāo)準(zhǔn)化工作（IEEE 802.3bg），預(yù)計(jì)到2011年6月完成?？傮w而言，IEEE在40GE和100GE上的標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)趨于完善。

        ITU-T于2009年12月更新了OTN接口建議G.709，規(guī)范了40G/100G相應(yīng)的邏輯接口（ODU3和ODU4），相應(yīng)的物理接口指標(biāo)在G.959.1中進(jìn)行定義。同時(shí)，隨著IEEE對(duì)40GE和100GE標(biāo)準(zhǔn)化工作的結(jié)束，ITU-T在G.709中還定義了40GE和100GE到OPU3和OPU4的映射協(xié)議，規(guī)定了單板中的成幀處理要求。可以說，到目前為止，ITU-T對(duì)40G和100G的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)工作已經(jīng)趨于完善，這將會(huì)在很大程度上促進(jìn)40G/100G技術(shù)的逐步廣泛應(yīng)用。

        OIF于2008年9月左右開始研究100G長距離DWDM傳輸項(xiàng)目，該項(xiàng)目遵從ITU-T定義的112 Gbit/s傳輸速率，采用DP-QPSK和相干接收機(jī)結(jié)合的技術(shù)來開展100G系統(tǒng)的長距離傳輸研究，制定100G波分側(cè)光模塊電氣機(jī)械接口、軟件管理接口、集成式發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組件、前向糾錯(cuò)技術(shù)的協(xié)議等規(guī)范以推動(dòng)波分側(cè)接口設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化。目前開展的項(xiàng)目包括100G長距離DWDM傳輸架構(gòu)、100G長距離DWDM傳輸集成光器件、100G DP-QPSK長距離通信的FEC、用于100G長距離DWDM傳輸?shù)墓饽K標(biāo)準(zhǔn)、用于甚短距離芯片到模塊的接口標(biāo)準(zhǔn)等，目前已完成的IA包括100G長途傳輸架構(gòu)、偏振復(fù)用正交調(diào)整發(fā)射器件要求、100G DWDM傳輸系統(tǒng)用集成相干接收機(jī)要求以及100G長途W(wǎng)DM模塊電氣特性。

        與此同時(shí)，我國也在積極進(jìn)行40G/100G的標(biāo)準(zhǔn)化工作。我國的40G/100G傳輸標(biāo)準(zhǔn)由中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CCSA）制定，目前已經(jīng)完成行標(biāo)《N×40 Gbit/s光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)技術(shù)要求》（YD/T 1991-2009）、《N×40 Gbit/s光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)測試方法》（YD/T 2147-2010）。在100G的標(biāo)準(zhǔn)化工作方面，我國也在積極跟蹤相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)的最新進(jìn)展。目前已經(jīng)完成標(biāo)準(zhǔn)類研究報(bào)告“40G/100G以太網(wǎng)承載和傳輸技術(shù)研究”，行業(yè)技術(shù)報(bào)告“N×100Gbit/s DWDM傳輸系統(tǒng)技術(shù)要求”和研究報(bào)告“N×100Gbit/s DWDM系統(tǒng)測試方法”正在研究當(dāng)中。