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100G光传送时代渐行渐近
人民邮电报
张海懿
摘要:随着路由器40Gb/sPOS接口的推出和传输网络带宽的持续增长,40Gb/s技术已经逐步成熟并走向规模商用,前两年国内运营商在传输网上开展了不同规模的试验和小规模商用,从2010年开始,中国电信和中国联通等运营商相继在干线网络上大规模引入40Gb/sWDM系统,标志着基于40Gb/s的WDM系统已经逐步进入规模商用阶段。随着100GE标准的确立,100Gb/s的高速传输技术成为业界关注的下一个高速率平台。
关键词: 光传输网络 100G 传输
Abstract:
Key words :

随着路由器40Gb/sPOS接口的推出和传输网络带宽的持续增长,40Gb/s技术已经逐步成熟并走向规模商用,前两年国内运营商在传输网上开展了不同规模的试验和小规模商用,从2010年开始,中国电信和中国联通等运营商相继在干线网络上大规模引入40Gb/sWDM系统,标志着基于40Gb/s的WDM系统已经逐步进入规模商用阶段。随着100GE标准的确立,100Gb/s的高速传输技术成为业界关注的下一个高速率平台。

100G相关标准已经确立

100G技术的相关标准在IEEE、ITU-T和OIF等组织进行开发。IEEE主要定义高速以太网的相关规范,也就是100G的客户信号的相关要求。100GE的标准已经于2010年6月17日正式通过,100GE的信号速率为103.125Gb/s±100ppm,需要满足10×10G信号在屏蔽铜缆上至少传输7米,在多模光纤上至少传输100米;4×25G信号在单模光纤上至少传输10千米和至少传输40千米这两种传输距离的需求。

ITU-T作为传输领域一直以来较为强势的标准组织,定义了OTU4的速率为111809973.568kb/s,ODU4的速率为104794445.815kb/s,保证了未来100GE作为客户信号映射进OTN的兼容性,同时开展了相关光波分传输接口和FEC等方面的研究工作;OIF则规范了相关的电接口,对于IEEE采用何种电接口的方式进行内部传输有较大影响,以及针对DP-QPSK码型的100G长距传输研究,从某种角度来说,OIF也对ITU-T开展的相关长距传输标准研究带来了挑战。

目前,100G传输现网试验方兴未艾。从针对100Gb/s的长距传输需求来看,主要是未来可能的100GE或者相应的POS接口的出现,100GE的标准化已经完成。从针对100G的长距传输,从2004年开始,很多设备制造商已经开始跟踪和研发,国内外很多厂家都宣称有100GWDM的解决方案,近年来全球各大运营商也对此表现出极大的兴趣,开展了各种现场试验。

100G长距传输技术尚待完善

从调制格式和复用方式来看,100Gb/s除了基于偏振复用结合多相位调制的调制方式,如偏振复用(差分)四相相移键控之外,还包括多级相位和幅度调制的调制码型,如8/16相相移键控、16/32/64级正交幅度调制等,以及基于低速子波复用的正交频分复用(OFDM)等。

从调制编码解调来看,目前主要可采用直接解调和相干解调两种方式,其中相干解调主要采用数字信号处理(DSP)技术来实现,显著降低了相干通信中对于激光器特性的要求。综合考虑系统性能要求、实现复杂性和性价比等多种因素,对于100Gb/s传输商用设备,业界一般看好的长距传输码型为采用相干接收的PDM-QPSK。另外,由于目前模数转换器(ADC)和DSP芯片等处理技术水平的限制,几乎所有高速电信号处理芯片都没有商用解决方案,目前基于100Gb/s信号的实时相干接收处理等尚待技术突破,这是100GWDM系统走向商用的最大技术瓶颈。从OSNR容限来看,对于相同的调制格式,100Gb/s相对于40Gb/s的OSNR容限要求要提升4dB左右,这对于系统研发挑战性很大。目前采用不同调制格式的OSNR容限差异较大,但相同的调制格式采用相干接收后可显著提升OSNR容限1dB至2dB以上,在OSNR上要实现100GWDM系统1000公里以上的传输,还需要在FEC方案、相干接收、软判决等方面有更多的增益,才能满足OSNR的要求。

100GWDM传输系统的规模商用尚待时日。随着100GE标准在2010年正式确定,100GWDM长距传输的需求后续会逐步出现,主要解决100G信号在省际和省内干线层面的1000公里以内甚至更长距离的传输需求。但是在干线网络上,由于目前基于40Gb/s速率的路由器和传输系统已经大规模部署,部分解决了端口容量和端口数量的问题,预计基于100Gb/s的长距传输在近2年至3年内将不是主要需求,但是,相信在这个时间窗口内100G长距传输技术存在的主要技术瓶颈会逐步攻克,并迎接容量大幅提高的100GWDM时代的来临。

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