骨干網光網絡技術的發(fā)展與展望

       1 引言

　　沒有人懷疑IP會一統(tǒng)天下。近年來，伴隨數(shù)據(jù)業(yè)務在全球范圍內突飛猛進的發(fā)展，業(yè)務容量和業(yè)務顆粒越來越大，如何高效地承載這種突發(fā)的、大容量IP業(yè)務成為當前通信業(yè)面臨的非常重要的問題。可喜的是，技術的發(fā)展沒有停止腳步，一批批新技術、新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，來解決傳送過程中遇到的問題不斷涌現(xiàn)，光網絡進入了一個蓬勃發(fā)展的階段，其中100G，40G，OTN傳輸技術更是人們關注的熱點。

　　2 100G蓄勢待發(fā)

　　40G WDM剛剛真正步入光通信的舞臺，100G速率的WDM就接鍾而來。當人們重新對40G樹立信心的時候，100G又走入了我們的視野，100G已經蓄勢待發(fā)。

　　2010年對于100G注定是一個平凡的年份，從標準層面來看，相關的IEEE，ITU-T和OIF的100G標準已經基本完成；從需求層面看，100G是必然的發(fā)展結果，惟一不定的就是應用時間的先后；從發(fā)展趨勢來看，100G也是必然的發(fā)展方向，目前已經成為光網絡的熱點技術；從技術角度來說，100G需要克服很多技術瓶頸，因此出現(xiàn)了很多創(chuàng)新技術，用于來解決高速通信當中遇到的問題。

　　相對于40G來講，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，非線性效應增強，因此涉及到方方面面的技術，目前業(yè)界基本一致認為，100G傳輸?shù)男枰鉀Q四大關鍵技術，即100G線路傳輸技術，100GE接口技術，100GE封裝映射技術和100G關鍵器件技術，其中包括G.709封裝和超強FEC技術，調制格式，ODUk交叉技術，系統(tǒng)傳輸監(jiān)控與調整技術，色散管理技術，低噪聲指數(shù)放大技術，所以100G傳輸技術是一項系統(tǒng)工程。

　　100G調制格式目前主要有QPSK和OFDM兩種，但需要對性能、復雜度、可實現(xiàn)性上取得平衡。但無論是哪種方案，業(yè)界已認識到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)點在于傳輸線路側采用25G波特率、傳輸距離大于1000 km、兼容50GHz信道間隔、電域偏振解復用，成本低于光域接收機光學結構簡單，無需延時線干涉儀或平衡檢測色度色散，PMD電域處理容限大，無需光域處理光級聯(lián)濾波效應低，缺點在于發(fā)射機光學結構復雜 、交叉相位調制效應容限低 、高速DAC和ASIC芯片復雜 。100G與客戶側設備的接口為100GBASE-LR4和100GBASE-ER4，采用CFP模塊，主流采用10×10GE短距離互聯(lián)的LAN接口技術，通常是并行的10根光纖或者10個C/DWDM傳輸100GE業(yè)務，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客戶側已經有商用經的CFP模塊，隨著技術的發(fā)展，器件商工藝越來越成熟，CFP成品率不斷提高。100GE適配到OTN時，可映射到OTU4中，也可反向復用到OTU2/3之中。根據(jù)100GE接口的具體實現(xiàn)形式，存在多條封裝映射路徑，最主要是100GE串行信號映射到ODU4，其中OTU4的具體速率正在討論中。100G關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現(xiàn)100Gbit/s 速率的調制。DSP則對于相干電接收至關重要，需要在100G高速率數(shù)字處理技術取得突破時，才能實現(xiàn)軟判決、相干電接收的復雜電處理，從而提高接收靈敏度，加大100G 的傳輸距離。

　　目前，100G技術已并非商用瓶頸，而產品性價比則成為商用的主要抑制因素。雖然目前100G產品性價比并不高，但其最終會達到商用需求，而且我們相信，隨著市場整體需求的提高，產品價格會很快下降。

　　烽火通信作為國內主流的光傳輸設備供應商，一直堅持自主創(chuàng)新、自主研發(fā)的道路，早在2006年就已經對100G進行戰(zhàn)略布局。烽火公司窺先機力挑重擔，并先后承擔國家“九七三”項目“超高速超大容量超長距離光傳輸基礎研究”和國家“八六三”項目“100GE光以太網關鍵技術研究與系統(tǒng)傳輸試驗平臺研制”，開展了對160×100Gbit/s 2000km的3U光傳輸系統(tǒng)開展研究，將采用業(yè)界最為先進的編碼，有更良好的OSNR及DGD容限，更適合長距傳輸。目前，烽火公司100G已經取得里程碑進展，解決了諸多100G的關鍵技術難題，為后續(xù)的產品應用打下了良好的基礎。

　　3 OTN 劍指未來

　　隨著通信業(yè)務容量迅速擴大，特別是數(shù)據(jù)業(yè)務對核心網帶寬的拉動，密集波分復用技術已經在國內各運營商省干、本地、城域范圍內得到了廣泛的應用?？v觀國內建設規(guī)模來看，80×10G在干線上已經成為主流，40×10G的DWDM系統(tǒng)在城域和本地網中發(fā)展迅速。然而，傳統(tǒng)的DWDM系統(tǒng)通常被認為只是點到點“線路技術”，在業(yè)務的調度與組網技術方面存在著不足。隨著上層IP業(yè)務的迅速發(fā)展，要求底層的傳輸平臺層面具有更多的靈活性和智能性，因此OTN技術逐漸浮出水面。

　　OTN技術是在WDM和SDH/MSTP的技術基礎上發(fā)展起來，結合了WDM大容量傳送的同時，引入了SDH/MSTP交叉的概念，引入了類似于SDH/MSTP完善的OAM能力。在光域，OTN可以實現(xiàn)大顆粒的處理，提供對更大顆粒的2.5G，10G，40G，100G業(yè)務的透明傳送能力，具有WDM系統(tǒng)高速大容量傳輸?shù)膬?yōu)勢；在電層，OTN使用異步的映射和復用，把SDH/SONET的可運營可管理能力應用到WDM系統(tǒng)中，形成了一個以大顆粒寬帶業(yè)務傳送為特征的大容量調度的網絡。

　　成為了下一代光網絡中最有競爭力的一種技術，繼承并拓展了已有傳送網絡的眾多優(yōu)勢特征，是目前面向寬帶客戶數(shù)據(jù)業(yè)務驅動的最佳傳送技術之一。OTN可以為網絡帶來很多實際的好處，更有利于業(yè)務的發(fā)展，其主要體現(xiàn)在采用支線路分離的架構，構建大的帶寬緩沖池，提高業(yè)務使用和交付能力；采用基于ROADM波長調度和電交叉交叉技術，提高業(yè)務的靈活調度能力；采用標準的OTN接口，引入了類似于SDH的強大OAD能力；采用多種策略的保護技術相結合，為網絡安全提供穩(wěn)定充分保障。

　　烽火通信從2002年開始對OTN技術的跟蹤和研發(fā)，經過幾年的努力，逐步在國內引領OTN技術的發(fā)展，目前已經推出全系列的OTN產品，形成了端到端的解決方案，產品覆蓋核心層、骨干層、匯聚層、接入層，其產品系列包括FONST 4000，F(xiàn)ONST 3000，F(xiàn)OSNT 2000，F(xiàn)ONST 1000等產品。OTN產品一經推出，獲得了客戶的大量認可，目前已經在全國各個運營商市場獲得了大量的商用，包括一干、二干、本地城域網獲得了成熟穩(wěn)定的應用。

　　4 40G破繭成蝶

　　40G已經真正走入了大規(guī)模商用的舞臺，并且 40G波分技術的商用時間還將延續(xù)，在未來一段時間內仍將處于穩(wěn)定增長階段。40G 波分已經獲得了大量的商用，尤其是在運營商的一級干線上，真正成為了建網的主流技術。

　　40G中有很多關鍵技術，在諸多技術中，編碼調制方式尤為重要，它直接影響系統(tǒng)的色度色散、非線性、信噪比、PMD。從目前來看，編碼與調制技術已經基本上走向歸一化，基本統(tǒng)一到了以RZ-DQPSK和PDPDK為主，支持廠家最多、商用化程度最高，產業(yè)鏈相對較完善。從產業(yè)鏈的角度來看，40G傳輸隨著應用的不斷提升，元器件已經成熟并形成相當?shù)墓┴浤芰Ατ?0G元器件而言，Transponder市場已經有多個競爭者，包括Finisar，Optium，Opnext等；光學元器件目前也已形成多廠商供貨的局面；可調色散補償模塊也已經有ofs，TeraXion，Avanex，Civcom等多家供貨商；高速電芯片領域也已經有JDSU，CoreOptics，F(xiàn)inisar，Emcore等主流器件廠商的進入，供貨能力也將得到明顯改善。40G高速傳輸系統(tǒng)在關鍵技術、上下游產業(yè)鏈趨向成熟，傳輸成本也在迅速接近10G系統(tǒng)，40G傳輸系統(tǒng)大規(guī)模商用的大幕已經拉開。

　　作為國內主流的40G解決方案提供商，烽火通信充分利用烽火科技這個國內最全面的光通信產業(yè)集團，實現(xiàn)器件和芯片的自主化生產，加強自主創(chuàng)新能力，掌握相關的核心技術和專利，40G WDM相繼在中國電信、中國聯(lián)通等運營商取得應用。2010年更是窺先機力擔重擔，先后承建了中國電信南京—合肥—武漢的80×40G傳輸工程，中國電信北京—天津80×40G工程。面對工程線路距離長，技術難度大，業(yè)務量多的難題，烽火通信采用了一系列的關鍵技術，包括獨有的sDPSK和sRZ-DQPK編碼調制技術，結合功率均衡、增益鎖定、單通道精確色散補償技術等核心技術，很好地解決了工程OSNR受限和PMD受限等技術難題，為工程的穩(wěn)定運行保駕護航。

　　5 結束語

　　任何一項技術的發(fā)展，都有其固有的規(guī)律，光網絡技術也不例外。本文中所提到技術有著很好的技術優(yōu)勢，筆者也相信，在不久的將來，這些技術一定會有比較大的發(fā)展。但在考慮新技術新產品網絡引入的過程中，需要注意引入策略和網絡承接性的問題。先進和成熟是一個既對立又統(tǒng)一的概念，在保證技術先進性的基礎上，更應看到技術的相對成熟在減少投資風險、控制建設成本力面的重要作用。來源電信網技術)