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中國電信的帶寬數(shù)據(jù)流量以50%～80%的年增長(zhǎng)速度遞增，特別是超高清HDTV的發(fā)展對(duì)帶寬提出了更高的要求。為緩解流量壓力，傳輸網(wǎng)升級(jí)到100G的需求日益迫切。
按照現(xiàn)在帶寬的發(fā)展趨勢(shì)，2013年中國電信長(zhǎng)三角等地區(qū)就有零星的長(zhǎng)途傳輸段落出現(xiàn)迫切的100G應(yīng)用需求，2014年就會(huì)迅速擴(kuò)展到全國主要的核心節(jié)點(diǎn)和部分省份的出口節(jié)點(diǎn)。
兩類解決方案
目前，100G傳輸主要有兩類方案，一類是單波100GWDM，另一類組合實(shí)現(xiàn)100G傳送。
單波100GWDM傳輸方案必須支持50GHz信號(hào)間隔；長(zhǎng)途傳輸無電中繼傳輸距離達(dá)到1000km～1500km，同時(shí)必須支持最多6個(gè)ROADM級(jí)聯(lián)；城域網(wǎng)絡(luò)中傳輸距離要求較短，但是需要支持更多的ROADM級(jí)聯(lián)。
單波100GWDM主要有三大技術(shù)挑戰(zhàn)。首先，40G速率提高到100G光信噪比OSNR需要增加4dB左右，而對(duì)色散和PMD的容限將更加苛刻到原來的1/3左右。其次，一個(gè)是非線性效應(yīng)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了目前的10G和40GWDM傳輸系統(tǒng)，對(duì)入纖功率的限制較嚴(yán)格，影響了對(duì)大跨段的支持能力；主流PM-DQPSK從40GWDM測(cè)試看，受非線性影響很大，無法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)跨距傳輸。最后，相干接收的模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)和數(shù)字處理能力(DSP)要求較高，成為100GWDM傳輸系統(tǒng)的主要技術(shù)瓶頸。
第二類方案是100G反向復(fù)用，該方案有三種實(shí)現(xiàn)方法。10×10G方案，代表廠商是Infinera，主要采用PIC技術(shù)。3×40G方案，直接應(yīng)用40GWDM傳輸技術(shù)，已經(jīng)相對(duì)成熟。2×50G方案，需要應(yīng)用50GWDM傳輸技術(shù)，還待開發(fā)。
四種關(guān)鍵技術(shù)
100GWDM主要有四大關(guān)鍵技術(shù)。
1.三種主要調(diào)制技術(shù)
PDM/DP：偏振復(fù)用，降低50%Baud-rate，缺點(diǎn)是偏振導(dǎo)致的BERFluctuation較明顯。
(D)QPSK：正交相位調(diào)制，降低50%Baud-rate，非線性效應(yīng)嚴(yán)重。
QAM：進(jìn)一步降低Baud-rate，非線性效應(yīng)嚴(yán)重，研究階段。
2.接收技術(shù)分兩類，其中相關(guān)接收技術(shù)正在成為業(yè)內(nèi)共識(shí)。
平衡接收：DPSK、DQPSK
相干接收：QPSK、QAM、OFDM
3.高速電信號(hào)處理芯片：幾乎所有芯片都沒有商用解決方案，現(xiàn)有論文和演示基于離線處理
4.前向糾錯(cuò)FEC，主要包含編碼冗余、編碼增益，這些問題與芯片規(guī)模和成熟度有關(guān)。
其中，PM-DQPSK調(diào)制技術(shù)、相干接收、DSP處理，最受業(yè)內(nèi)關(guān)注。
PM-DQPSK
·由于100GWDM系統(tǒng)的目標(biāo)是支持50GHz間隔，必須通過調(diào)制碼型降低信號(hào)波特率
·在(D)QPSK調(diào)制中，信號(hào)先串并轉(zhuǎn)換成兩路，經(jīng)過差分預(yù)編碼后，分別對(duì)兩個(gè)MZ調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制時(shí)偏置在MZ輸出的最低點(diǎn)，兩個(gè)MZ調(diào)制器有p/2相位差，，合波后輸出DQPSK信號(hào)。
·(D)QPSK調(diào)制型號(hào)的接收方式有兩種，一種是差分接收，另一種是相干接收，業(yè)界通常用DQPSK來表示采用差分接收的傳輸系統(tǒng)，QPSK表示采用相干接受的傳輸系統(tǒng)。差分接收的原理和實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，但是性能遜于相干接收。
·對(duì)于40GWDM傳輸來說，差分接收的性能已經(jīng)能滿足要求，因此在40GWDM系統(tǒng)中被廣泛使用，各廠商的RZ-DQPSK調(diào)制碼型均采用差分接收方式。但是對(duì)于100GWDM傳輸，必須采用相干接收才能得到預(yù)期的傳輸性能。
·差分接收PM-DQPSK，需要在接收端首先將兩路偏振正交的信號(hào)從光學(xué)上進(jìn)行分離，然后分別采用兩套DQPSK差分接收系統(tǒng)，完成信號(hào)的接收。
·相干接收的PM-QPSK傳輸系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是通過電域完成偏振分離、相位補(bǔ)償和均衡等工作，實(shí)現(xiàn)一體化處理。
相干接收
·由于相干接收在理論上可以比差分接收提高3dB的OSNR靈敏度(改善幅度大約1.5～2dB)，PM-QPSK調(diào)制加上相干接收已經(jīng)成為業(yè)界公認(rèn)的100GDWDM長(zhǎng)途傳輸系統(tǒng)的主流技術(shù)方案。
·100GDWDM傳輸系統(tǒng)的相干接收技術(shù)實(shí)際上是在電域?qū)崿F(xiàn)的，其核心功能部件是一個(gè)高速模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(ADC)和一個(gè)高速數(shù)字信號(hào)處理電路(DSP)。光信號(hào)通過光電轉(zhuǎn)換單元變成模擬電信號(hào)，模擬電信號(hào)通過ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)，數(shù)字電信號(hào)通過DSP芯片數(shù)字均衡的方式完成相干接收并可消除相位畸變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)色散、PMD和部分非線性效應(yīng)的補(bǔ)償。
·ADC的功能是通用的，主要技術(shù)難點(diǎn)是采樣速率，如果要完整保留相位信息，ADC的采樣速率至少達(dá)到信號(hào)波特率的兩倍(DoubleSampling)。
·采用20%編碼冗余的FEC算法，則100GDWDM系統(tǒng)的實(shí)際信號(hào)速率將超過130G，波特率大約為33G，則雙倍采樣的ADC采樣速率需達(dá)到66G左右；即使采用標(biāo)準(zhǔn)7%編碼冗余的FEC算法，雙倍采樣ADC的采樣速率也需達(dá)到56G以上。
DSP處理
·Opnext在今年OFC上演示了在線處理的100GDP-QPSK的相干接收DSP(用FPGA搭建)，是業(yè)界的一個(gè)很大的進(jìn)展。
·Hurricane計(jì)劃，利用FPGA實(shí)現(xiàn)了在線的相干接收，20%的FEC編碼冗余。
·1500km傳輸(15×100km)
·速率126.56G，對(duì)于G.652光纖，最佳入纖功率-1～0dBM，OSNR介于12～12.5dB之間。
·本質(zhì)上還沒有兩倍采樣，但是指標(biāo)上色散容限40000ps/nm，PMD容限30ps平均值。
·預(yù)計(jì)2011年中期推出100G的線路側(cè)模塊。
研發(fā)進(jìn)展和部署條件
主流廠商100GWDM傳輸設(shè)備研發(fā)進(jìn)展
在路由器方面，100GE接口將在2010/2011年商用化，能提供100GE的產(chǎn)品有CiscoCRS-3、JuniperT1600、阿爾卡特朗訊7750SR。
對(duì)于系統(tǒng)廠商，阿爾卡特朗訊、華為、愛立信的CoherentPM-QPSK系統(tǒng)和板卡設(shè)計(jì)已完成，DSP和FEC處于研發(fā)階段，演示系統(tǒng)采用離線處理。在Telefonica2009年100G測(cè)試中，阿爾卡特朗訊、華為、愛立信都有參與，其中阿爾卡特朗訊和華為表現(xiàn)較好，實(shí)現(xiàn)1000km以上傳輸(離線處理)。
運(yùn)營(yíng)商方面，美國AT&T等領(lǐng)先運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開始現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試，預(yù)計(jì)2012年前后會(huì)有較多廠商推出成熟的100GWDM傳輸設(shè)備，2013年前后具備商用部署條件。
100G傳輸技術(shù)對(duì)現(xiàn)網(wǎng)的影響
現(xiàn)網(wǎng)光纖光纜依舊可適用于100G傳輸：反向復(fù)用解決方案對(duì)光纖光纜性能要求與10G/40GWDM系統(tǒng)相同；單波100GWDM傳輸基本要求是適用于G.652、G.655等各種類型光纖。
現(xiàn)有光纖PMD與色散容限：采用PM-QPSK調(diào)制碼型的100G信號(hào)實(shí)際傳輸速率大約30G，其Native的色散和PMD容限略優(yōu)于NRZ40G信號(hào)；采用相干接收技術(shù)，通過DSP芯片的電域均衡，100G信號(hào)的PMD容限可以達(dá)到目前10GWDM系統(tǒng)的水平，光纖光纜PMD不再是傳輸距離的主要限制因素；采用相干接收技術(shù)，通過DSP芯片的電域均衡，100G信號(hào)的色散容限可以達(dá)到與目前40G信號(hào)(含TDCM)相當(dāng)?shù)乃�，甚至有潛力�?shí)現(xiàn)2000km以內(nèi)無需色散補(bǔ)償，超越目前10G/40GWDM系統(tǒng)的水平；基本實(shí)現(xiàn)與40GWDM系統(tǒng)的同站。
康寧對(duì)應(yīng)于超長(zhǎng)100GWDM系統(tǒng)，提出一種損耗更低的光纖，該光纖100公里的損耗可以降低2-3dB，但是成本也是一個(gè)問題。
中國電信樂觀估計(jì)2012年實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，2013年現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，2014年開展規(guī)模應(yīng)用。也就是說，中國電信骨干IP網(wǎng)絡(luò)100G高速接口的規(guī)模商用時(shí)間點(diǎn)會(huì)在2013年～2015年，100GWDM將有比較長(zhǎng)的生命周期。不過，ECMP數(shù)量的提升、LAG技術(shù)的引用、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化等也會(huì)延緩對(duì)100G傳輸?shù)男枨蟆?/p>
