100G光傳送技術新進展

　　   伴隨著2004年左右路由器40Gb/s POS接口的推出和傳送網(wǎng)絡帶寬的持續(xù)增長，40Gb/s技術已經(jīng)逐步成熟并走向規(guī)模商用，前兩年國內(nèi)運營商在傳送網(wǎng)上開展了不同規(guī)模的試驗和小規(guī)模商用，從2010年開始，中國電信和中國聯(lián)通等運營商相繼在干線網(wǎng)絡上大規(guī)模引入40Gb/s WDM系統(tǒng)，標志著基于40Gb/s的 WDM系統(tǒng)已經(jīng)逐步進入規(guī)模商用階段。隨著100GE標準的確立，100Gb/s的高速傳輸技術成為業(yè)界關注的下一個高速速率平臺。

　　1. 100G有關標準已經(jīng)確立

　　100G技術的相關標準在IEEE、ITU-T和OIF等進行開發(fā)。IEEE主要定義高速以太網(wǎng)的相關規(guī)范，也就是100G的客戶信號的相關要求，100GE的標準已經(jīng)于2010年6月17日正式通過， 100GE的信號速率為103.125 Gbit/s ± 100 ppm，需要滿足10 x 10G信號在屏蔽銅纜上至少傳輸7 m，在多模光纖上至少傳輸100 m ；4 x 25G信號在單模光纖上至少傳輸10 km和至少傳輸40 km這兩種傳輸距離的需求。ITU-T作為傳送領域一直以來較為強勢的標準組織，它定義了OTU4的速率為111 809 973.568 kbit/s，ODU4的速率為104 794 445.815 kbit/s，保證了未來100GE作為客戶信號映射進OTN的兼容性，同時開展了相關光波分傳輸接口和FEC等方面的研究工作；OIF規(guī)范相關的電接口，對于IEEE采用何種電接口的方式進行內(nèi)部傳送有較大影響，同時它也開展了針對DP-QPSK碼型的100G長距傳輸研究；從某種角度來說，它也對ITU-T開展的相關長距傳輸標準研究造成了一定的挑戰(zhàn)。

　　2. 100G傳輸現(xiàn)網(wǎng)試驗方興未艾

　　針對100Gb/s的長距傳輸需求來看，主要是未來可能的100GE或者相應的POS接口的出現(xiàn)，100GE的標準化已經(jīng)完成。針對100G的長距傳輸，從2004年左右，很多設備制造商已經(jīng)開始跟蹤和研發(fā)，國內(nèi)外很多廠家都宣稱有100G WDM的解決方案，近年來全球各大運營商也對此表現(xiàn)出極大的興趣，開展了各種現(xiàn)場試驗，表1所示為今年部分現(xiàn)網(wǎng)試驗的案例。

　　3. 100G長距傳輸關鍵技術尚待完善

　　從調(diào)制格式和復用方式來看，100Gb/s除了基于偏振復用結合多相位調(diào)制的調(diào)制方式，如偏振復用－(差分)四相相移鍵控(PDM-(D)QPSK)之外，還包括多級相位和幅度調(diào)制的調(diào)制碼型，如8 /16相相移鍵控(8PSK/16PSK)，16/32/64級正交幅度調(diào)制(16QAM/32QAM/64QAM)等，以及基于低速子波復用的正交頻分復用(OFDM)等。從調(diào)制編碼解調(diào)來看，目前主要可采用直接解調(diào)和相干解調(diào)兩種方式，其中相干解調(diào)主要采用數(shù)字信號處理(DSP)技術來實現(xiàn)，顯著降低了相干通信中對于激光器特性的要求。綜合考慮系統(tǒng)性能要求、實現(xiàn)復雜性和性價比等多種因素，對于100Gb/s傳輸商用設備，業(yè)界一般看好的長距傳輸碼型為采用相干接收的PDM-QPSK。另外，由于目前模數(shù)轉換器(ADC)和DSP芯片等處理技術水平的限制，幾乎所有高速電信號處理芯片都沒有商用解決方案，目前基于100Gb/s信號的實時相干接收處理等尚待技術突破，這是100G WDM系統(tǒng)走向商用的最大技術瓶頸。

　　從OSNR容限來看，對于相同的調(diào)制格式，100Gb/s相對于40Gb/s的OSNR容限要求要提升4dB左右，這對于系統(tǒng)研發(fā)挑戰(zhàn)性很大，目前采用不同調(diào)制格式的OSNR容限差異較大，但相同的調(diào)制格式采用相干接收后可顯著提升OSNR容限1～2dB以上，但是在OSNR上要實現(xiàn)100G WDM系統(tǒng) 1000公里以上的傳輸，還需要在FEC 方案、相干接收、軟判決等方面有更多的增益，才能滿足OSNR的要求。

　　4. 100G WDM傳輸規(guī)模商用尚待時日

　　隨著100GE標準在今年正式確定，100G WDM長距傳輸?shù)男枨蠛罄m(xù)會逐步出現(xiàn)，主要解決100G信號在省際和省內(nèi)干線層面的1000公里以內(nèi)甚至更長的傳輸需求。但是在干線網(wǎng)絡上，由于目前基于40Gb/s速率的路由器和傳輸系統(tǒng)已經(jīng)大規(guī)模部署，部分解決了端口容量和端口數(shù)量的問題，預計基于100Gb/s的長距傳送在近2～3年內(nèi)將不是主要需求，相信在這個時間窗口內(nèi)100G長距傳輸技術存在的主要技術瓶頸也會逐步攻克，并迎來容量大幅提高的100G WDM時代的來臨。

　　作者簡介： 張海懿

          工業(yè)和信息化部電信研究院通信標準研究所傳送與接入研究部主任，中國通信標準化協(xié)會傳送網(wǎng)工作組副組長，高級工程師。長期從事光傳輸系統(tǒng)、WDM系統(tǒng)、SDH系統(tǒng)、MSTP、自動交換光網(wǎng)絡以及電信傳送網(wǎng)絡體制標準、運營商的技術咨詢等方面的研究工作，具有豐富的主持大型網(wǎng)絡設備技術選型評估和現(xiàn)網(wǎng)驗收測試經(jīng)驗。已發(fā)表技術文章數(shù)十篇，曾獲國家科技進步二等獎，中國通信標準化協(xié)會科學技術一等獎和二等獎。目前主要從事OTN和PTN等光傳送網(wǎng)技術和標準研究。

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