100G關(guān)鍵技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)鏈

李勇　蟻澤純

【摘要】 為應(yīng)對移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、國家信息化等未來潛在高帶寬需求，各器件、設(shè)備廠商大力投入100G光傳輸技術(shù)，本文詳細(xì)分析了100G 關(guān)鍵技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展情況。

【關(guān)鍵詞】 100G 關(guān)鍵技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)業(yè)鏈

一、引言

伴隨著家庭寬帶接入方式從xDSL逐步升級為PON，以及有線、無線寬帶用戶量的持續(xù)快速增長，高速互聯(lián)網(wǎng)、IPTV、3D高清視頻、云計算、云存儲、物聯(lián)網(wǎng)等寬帶應(yīng)用的不斷涌現(xiàn)，干線網(wǎng)絡(luò)面臨巨大的帶寬壓力，100G 波分大容量傳輸網(wǎng)路將是緩解運(yùn)營商帶寬壓力的唯一有效手段。

二、100G關(guān)鍵技術(shù)

當(dāng)前主要設(shè)備廠商的100G波分系統(tǒng)可在C波段提供的傳輸容量。100G技術(shù)實現(xiàn)商用，得益于規(guī)模越來越大、體積越來越小的光器件和電芯片集成技術(shù)外，同時一些關(guān)鍵技術(shù)的突破也推動了100G WDM技術(shù)的發(fā)展，主要有PM-QPSK光調(diào)制技術(shù)、相干接收、高增益軟判決（SD）FEC技術(shù)、DSP算法等。

2.1 PM-QPSK光調(diào)制技術(shù)

100G信號比特率是112Git/s或者更高。如果直接采用QPSK調(diào)制，會對系統(tǒng)的光/電器件提出非常高的技術(shù)要求。所以引入了光偏振復(fù)用（Polarization Multiplexed）方案。偏振復(fù)用采用兩路獨(dú)立的光偏振態(tài)來承載56GHz業(yè)務(wù)。每路偏振態(tài)都采用QPSK調(diào)制方式，可以將波特率進(jìn)一步降低到28Gbit/s。從而可以降低光/電器件的帶寬要求，并降低了系統(tǒng)功耗和成本。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織綜合此兩種技術(shù)選擇“偏振復(fù)用-正交相移鍵控碼”（PM-QPSK）做為標(biāo)準(zhǔn)100G光調(diào)制方式。

2.2 相干接收

相干平衡光接收機(jī)從光信號還原出兩路偏振態(tài)，并從中解調(diào)出4路相位信息，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后通過電補(bǔ)償處理模塊來補(bǔ)償信號由于長距傳輸造成的一些物理損傷，可去掉由于CD 和PMD所帶來眼圖上的失真和碼間干擾。

2.3 DSP技術(shù)

經(jīng)過長距離傳輸后，由于PM-QPSK光信號的偏振態(tài)會隨機(jī)變化，接收端本地光振蕩器與接收光信號存在頻率差以及相位差，業(yè)界采用的解決方案是采用高速電信號處理（DSP）技術(shù)，在電域補(bǔ)償色散和PMD，提升色散容限和PMD容限。相比NRZ直接接收，DSP補(bǔ)償技術(shù)可提升OSNR容限到近6dB。

2.4 高增益軟判決（SD）FEC技術(shù)

SD-FEC譯碼充分利用了信道輸出的波形信息，解調(diào)器將匹配濾波器輸出的一個實數(shù)值送入譯碼器，即軟判決譯碼器需要的不僅僅是“0/1”碼流，還需要“軟信息”來說明這些“0/1”是0還是1的可靠程度，即離判決門限越遠(yuǎn)，判決的可靠性就越高，反之可靠性就越低。要體現(xiàn)遠(yuǎn)近程度就要把判決空間劃分得更細(xì)。除了劃分“0/1”的門限，還要用“置信門限”將“0”和“1”空間進(jìn)行劃分以說明判決點在判決空間的相對位置。軟判決包含了比硬判決更多的信道信息，譯碼器能夠通過概率譯碼充分利用這些信息，從而獲得比硬判決譯碼更大的編碼增益[2]。

三、標(biāo)準(zhǔn)

100Gb/s國際標(biāo)準(zhǔn)主要由ITU-T、IEEE和OIF等標(biāo)準(zhǔn)組織制定。ITU-T 主要從光傳送網(wǎng)的角度對100G 技術(shù)進(jìn)行規(guī)范；而IEEE 主要從業(yè)務(wù)接口的角度規(guī)范100GE 的接口參數(shù)；OIF則主要關(guān)注于100G 長途傳輸線路接口以及相關(guān)電接口的規(guī)范[1]。

100Gb/s和OTN技術(shù)的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化工作主要在中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（CCSA）的傳送網(wǎng)與接入網(wǎng)工作委員會（TC6）開展。截至目前已經(jīng)完成了《N×100Gb/s光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)技術(shù)要求》和《N×100Gb/s光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)測試方法》報批稿，主要規(guī)范了N×22dB傳輸模型在G.655和G.652光纖上的關(guān)鍵傳輸參數(shù)，同時考慮了系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)的差異性，采用背靠背OSNR容限、系統(tǒng)傳輸距離、FEC糾錯前誤碼率等多種參數(shù)量化。

四、100G產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展

當(dāng)前，無論是路由器還是WDM 傳輸設(shè)備廠商，均在100Gbit/s設(shè)備研發(fā)方面取得了突破性進(jìn)展，主流的路由器廠商和傳輸廠商一般均可提供100GE 路由器和100Gbit/sWDM/ 光傳送網(wǎng)（OTN）設(shè)備，國內(nèi)傳輸設(shè)備廠商華為、中興、烽火均推出基于DP-QPSK 相干接收實時處理的100Gbit/s 傳輸設(shè)備。100G端到端產(chǎn)業(yè)鏈業(yè)已完善，并逐步在全球范圍內(nèi)應(yīng)用。

五、結(jié)束語

隨著設(shè)備與器件廠商大力投入100G技術(shù)研發(fā)，相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)已被陸續(xù)攻克，100G產(chǎn)業(yè)鏈的日趨成熟，100G的每bit成本逐步降低，已與10G技術(shù)相當(dāng)。2013年是國內(nèi)100G技術(shù)大規(guī)模商用元年。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 湯瑞，趙文玉，吳慶偉，張海懿. 40G/ 100G 標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 郵電設(shè)計技術(shù). 2011

[2] 余銀鳳，袁秀森. 100G傳輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)及解決方案[J]. 電信傳輸. 2012endprint