100G波分的關鍵技術及應用分析

【摘要】文章首先介紹了100G波分的關鍵技術，其次就其技術優(yōu)勢及應用進行探究，最后就其應用策略進行進一步分析。

【關鍵詞】100G波分；關鍵技術；應用；策略

前言

目前，我國網(wǎng)絡帶寬的需求隨著IPTV、視頻點播及3G業(yè)務等寬帶業(yè)務的快速發(fā)展急劇增長，互聯(lián)網(wǎng)骨干帶寬以每年75-125%的速度增長，現(xiàn)有的40G傳輸已不能滿足未來幾年幾何式增長的帶寬需求。隨著100G技術的逐漸成熟及規(guī)模商用，為了應對大容量網(wǎng)絡的帶寬要求，在核心網(wǎng)絡與業(yè)務匯聚層部署100G已成為網(wǎng)絡運營商、大型互連網(wǎng)業(yè)務提供商的迫切需要。

一、100G波分的關鍵技術

1.碼型調(diào)制技術

從長距離傳輸開始，碼型調(diào)制技術就成為波分技術的研究重點。波特率越高，色散容限降低，非線性效應增強。

2.FEC技術

FEC技術的主要功能是降低光信噪比值要求。隨著100G技術以及40G系統(tǒng)的發(fā)展和應用，為實現(xiàn)更遠距離更高速率的傳呼，F(xiàn)EC技術也在不斷進步。第二代FEC技術的凈編碼增益高達8-9dB，BER 容限降低至1×10-3～4×10-3。

3.相干接收和DSP技術

在解決長距離傳輸產(chǎn)生的物理效應危害問題上，采用PDM-QPSK技術可以解決OSNR要求提高問題，但是不能解決色散容限降問題和PMD容限過小問題。在100G波分系統(tǒng)中，使用色散補償模塊，在接收端設置可調(diào)節(jié)色散補償模塊，解決色散容限降問題，但是這種解決措施往往會對網(wǎng)絡規(guī)劃產(chǎn)生一定的不良影響。而光相干檢測可以探測到光場的偏振、幅度以及相位信息，進行數(shù)字信號處理，可以解決色散問題以及PMD問題。目前，PDM-QPSK技術、相干接收和DSP技術的配合使用已經(jīng)成為100G波分系統(tǒng)主流技術方案。

二、100G波分技術的優(yōu)勢

100G波分技術在城域網(wǎng)中的應用應采取PM-QPSK+相干光接收方案。其調(diào)制解調(diào)標準明確且單一，有利于節(jié)約選擇設備的時間，利于廠家迅速生產(chǎn)出合適的設備。相干接收能使得骨干層在遠距離傳輸高速率傳輸中不需要設置專門的色散補償模塊，簡化骨干層結構，節(jié)約規(guī)劃建設時間。100G波分能兼容當前城域網(wǎng)中使用的10G系統(tǒng)，可以消除100G路由器的部署障礙。最為關鍵的是，運用100G波分技術能有效解決遠距離高速率傳輸中帶來的物理效應問題。

三、100G傳輸系統(tǒng)的應用分析

單波長100G高速傳輸技術可應用于長途骨干網(wǎng)和城域核心網(wǎng)，既可解決核心路由器之間100G客戶側端口互聯(lián)，也可用于STM-64/STM-256/10GE/40GE等低速業(yè)務匯聚到100G波長通道內(nèi)傳輸，提高客戶光纖的帶寬利用效率，降低每bit傳輸成本。在現(xiàn)網(wǎng)中適合應用以下三個場景：

1.長途骨干網(wǎng)

100G的發(fā)展主要得益于數(shù)據(jù)業(yè)務的發(fā)展，特別是運營商骨干網(wǎng)絡互聯(lián)的帶寬增長，原有10G/40G波道迅速消耗，需要100G系統(tǒng)提供超大帶寬、節(jié)省波道資源。

2.大型IDC互聯(lián)

近年來互聯(lián)網(wǎng)、云計算等業(yè)務蓬勃興起，此類業(yè)務不僅對帶寬的實時要求較高而且對傳輸時延較為敏感，一般采用數(shù)據(jù)中心來支持內(nèi)容的分發(fā)

3.大型城域網(wǎng)

城域網(wǎng)絡中隨著LTE網(wǎng)絡的部署、移動寬帶業(yè)務、IPTV、視頻點播、大客戶專線業(yè)務的開展，城域網(wǎng)絡的帶寬壓力日趨增長。接入、匯聚層節(jié)點數(shù)量及帶寬的攀升促使了在城域核心層需要部署100G WDM/OTN設備來進行大帶寬業(yè)務的流量匯聚并與長途傳輸設備接口。

四、100G應用策略建議

隨著100Gbit/s技術的逐步成熟和標準化的基本完善，基于100Gbit/s技術的應用策略成為目前業(yè)界關注的焦點問題。綜合考慮目前40Gbit/s和100Gbit/s商用關系，100Gbit/s關鍵技術差異以及100Gbit/s產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展等諸多因素，未來100Gbit/s部署時建議應考慮如下一些應用策略：

（1）100Gbit/s和40Gbit/s按需部署，協(xié)同發(fā)展面對大容量業(yè)務的傳送需求，目前主要有40Gbit/s和100Gbit/s兩種高速傳輸技術選擇。在運維管理和技術發(fā)展趨向方面，基于單一傳輸碼型、單波長更大容量和無色散補償?shù)?00Gbit/s系統(tǒng)無疑優(yōu)勢明顯。因此，綜合考慮上述因素，預計未來3～5年40G和100G兩種傳輸速率協(xié)同發(fā)展，更長時期100G將主導高速傳輸市場。

（2）100Gbit/s的FEC選擇從性能需求和成本實現(xiàn)等綜合考慮，不建議限制FEC實現(xiàn)方式FEC的差異性是體現(xiàn)系統(tǒng)單機及系統(tǒng)傳輸能力的關鍵因素，但從實際應用的角度來看，無論是HD實現(xiàn)還是SD實現(xiàn)，只要系統(tǒng)的性能滿足實際的應用需求，那么就不應該從技術性能層面評價兩種實現(xiàn)技術的工程應用需求。

（3）目前100Gbit/SWDM系統(tǒng)的系統(tǒng)傳輸性能的監(jiān)視中，光層指標（OSNR）和電層指標（FEC糾錯前誤碼率/QDB）的綜合評估更為重要，考慮到100Gbit/s系統(tǒng)性能變化原因的多樣性，建議同時考慮OSNR和FEC糾錯前誤碼率指標，若其中之一指標不滿足，則應認為系統(tǒng)不滿足要求。

（4）100Gbit/s技術商用應循序漸進，推動100Gbit/s網(wǎng)絡合理部署100Gbit/s技術雖然目前在實驗室進行了比較充分的測試驗證，而且測試驗證結果整體較好，但相對工程應用，實驗室短期測試尚不能完全驗證所有存在問題。考慮到100Gbit/s系統(tǒng)承載容量巨大（滿波8Tbit/s），網(wǎng)絡的安全穩(wěn)定性尤為重要，建議100Gbit/s技術在具體部署時應循序漸進，在選擇一定規(guī)模試商用網(wǎng)絡較長期運行的基礎上，逐步驗證100Gbit/s技術在規(guī)模商用前期存在的問題，反饋并解決后逐步擴大商用規(guī)模，推動100Gbit/s網(wǎng)絡合理部署，在進一步顯著提升傳送網(wǎng)傳輸容量的同時，盡可能保證傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

（5）維持合理價格水平，促進產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展40Gbit/s技術多傳輸碼型的產(chǎn)業(yè)格局和惡意的市場競爭等因素導致整體產(chǎn)業(yè)基本處于微利或虧本的狀態(tài)，在一定程度上嚴重阻礙了40Gbit/s產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展。100Gbit/s技術雖然傳輸碼型趨同，但多家供應商并存的現(xiàn)狀也有可能導致100Gbit/s設備在競標時的惡意價格競爭，如不及時遏制，100Gbit/s產(chǎn)業(yè)應用將會重蹈40Gbit/s技術的覆轍，整個高速傳輸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將會受到嚴重阻礙，而承載巨大信息容量的100Gbit/s傳輸設備的在線生命周期將可能顯著縮短。為防止類似現(xiàn)象發(fā)展，建議運營商、設備商、器件模塊商、設計和研究機構等業(yè)務集體努力，維持100Gbit/s新技術在商用時的合理價格水平，保持一定的贏利水平，維護并促進100Gbit/s產(chǎn)業(yè)鏈健康穩(wěn)定發(fā)展。

結語

根據(jù)上文分析可知，100G技術已經(jīng)成熟并規(guī)模商用，未來100G技術的發(fā)展主要方向是逐步降低設備及網(wǎng)絡應用的成本?？傮w來看，今后幾年100G技術是長距傳輸?shù)闹髁骷夹g，100G+ODU4則將逐步代替40G系統(tǒng)成為主流的高速新傳輸商用技術。

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