骨干網(wǎng)光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與展望

相關(guān)專題: 光通信 5G 芯片

  1 引言

  沒有人懷疑IP會(huì)一統(tǒng)天下。近年來(lái),伴隨數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在全球范圍內(nèi)突飛猛進(jìn)的發(fā)展,業(yè)務(wù)容量和業(yè)務(wù)顆粒越來(lái)越大,如何高效地承載這種突發(fā)的、大容量IP業(yè)務(wù)成為當(dāng)前通信業(yè)面臨的非常重要的問題?上驳氖,技術(shù)的發(fā)展沒有停止腳步,一批批新技術(shù)、新材料、新工藝不斷涌現(xiàn),來(lái)解決傳送過程中遇到的問題不斷涌現(xiàn),光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段,其中100G,40G,OTN傳輸技術(shù)更是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。

  2 100G蓄勢(shì)待發(fā)

  40G WDM剛剛真正步入光通信的舞臺(tái),100G速率的WDM就接鍾而來(lái)。當(dāng)人們重新對(duì)40G樹立信心的時(shí)候,100G又走入了我們的視野,100G已經(jīng)蓄勢(shì)待發(fā)。

  2010年對(duì)于100G注定是一個(gè)平凡的年份,從標(biāo)準(zhǔn)層面來(lái)看,相關(guān)的IEEE,ITU-T和OIF的100G標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)基本完成;從需求層面看,100G是必然的發(fā)展結(jié)果,惟一不定的就是應(yīng)用時(shí)間的先后;從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,100G也是必然的發(fā)展方向,目前已經(jīng)成為光網(wǎng)絡(luò)的熱點(diǎn)技術(shù);從技術(shù)角度來(lái)說(shuō),100G需要克服很多技術(shù)瓶頸,因此出現(xiàn)了很多創(chuàng)新技術(shù),用于來(lái)解決高速通信當(dāng)中遇到的問題。

  相對(duì)于40G來(lái)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(yīng)增強(qiáng),因此涉及到方方面面的技術(shù),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)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。

  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與客戶側(cè)設(shè)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(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,其中OTU4的具體速率正在討論中。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)100Gbit/s 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)品性價(jià)比則成為商用的主要抑制因素。雖然目前100G產(chǎn)品性價(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“九七三”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“八六三”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”,開展了對(duì)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(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)。

  3 OTN 劍指未來(lái)

  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技術(shù)是在WDM和SDH/MSTP的技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái),結(jié)合了WDM大容量傳送的同時(shí),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(shí)現(xiàn)大顆粒的處理,提供對(duì)更大顆粒的2.5G,10G,40G,100G業(yè)務(wù)的透明傳送能力,具有WDM系統(tǒng)高速大容量傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì);在電層,OTN使用異步的映射和復(fù)用,把SDH/SONET的可運(yùn)營(yíng)可管理能力應(yīng)用到WDM系統(tǒng)中,形成了一個(gè)以大顆粒寬帶業(yè)務(wù)傳送為特征的大容量調(diào)度的網(wǎng)絡(luò)。

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