100G波分的應(yīng)用研究

劉成耀 劉晉

一、前言

波分的傳輸技術(shù)發(fā)展越來越迅速，并且向著更高傳輸容量、更長的傳輸距離和更低的傳輸成本方向提升，同時由傳統(tǒng)的WDM波分向OTN波分進(jìn)化，在數(shù)據(jù)流量繁忙的骨干網(wǎng)上，大規(guī)模使用的100G波分傳輸系統(tǒng)帶寬變得越來越緊張。本文對現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并對100G波分的應(yīng)用展開探討。

二、100G 波分主要的技術(shù)

（一）碼型調(diào)制

波分技術(shù)中，碼型調(diào)制技術(shù)作為長距離傳輸?shù)囊环N優(yōu)化光信號的技術(shù)，成為了網(wǎng)絡(luò)科學(xué)家們研究的主要課題。運用此技術(shù)來提高了波特率，以此同時降低了色散容限，逐漸增強(qiáng)了非線性的效應(yīng)。不改變碼型，如果提升10G的波特率到40G，那么光信號的OSNR就會獲得6dB的提升，色散容限變成了OSNR的十六分之一，把非線性損害很大的加深了，因此在對線路傳輸速率進(jìn)行提升的時候，必須要對上述現(xiàn)象所帶來的危害進(jìn)行應(yīng)對。因此對于100G波分技術(shù)來講，勢必要更新碼型調(diào)制技術(shù)，來把上述的物理效應(yīng)危害進(jìn)行杜絕。

（二）FEC的技術(shù)

此項技術(shù)的功能主要是對光信噪比值進(jìn)行降低。100G技術(shù)和40G系統(tǒng)在不斷的發(fā)展和提升，想要實現(xiàn)遠(yuǎn)距離高速率的傳呼，要求FEC技術(shù)不斷進(jìn)步。第二代FEC技術(shù)凈編碼增益高達(dá)8～9dB，ER容限降低至1×10-3～4×10-3。

（三）相干接收和 DSP 技術(shù)

目前，為了解決光信號長距離運輸中的物理效應(yīng)危害，PDM-QPSK技術(shù)在其中發(fā)揮著重要作用。隨著OSNR的要求日趨攀升，應(yīng)用PDM-QPSK技術(shù)在減小物理效應(yīng)危害問題上仍然功不可沒。 但是該技術(shù)對于色散容限降和PMD容限過小問題上沒有仍然束手無策。在100G波分系統(tǒng)中，如果通過色散補(bǔ)償模塊，可以在接收端實現(xiàn)對色散容限的補(bǔ)償，從而使得色散容限降的問題得到優(yōu)化。 但是，這種解決問題的方法對于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃產(chǎn)生了一些不好的影響。 通過光相干檢測可以對實現(xiàn)對光場偏振以及偏振幅度的檢測，從而對信號加以處理，使得色散問題得到有效解決。在100G波分技術(shù)中，采用將PDM-QPSK技術(shù)、相干接收和DSP技術(shù)相結(jié)合的方案，對PDM-QPSK技術(shù)、相干接收和DSP技術(shù)相結(jié)合的方案，對100G 波分系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

三、100G 傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用分析

1.長途骨干網(wǎng)

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，帶來了100G的發(fā)展，尤其是運營商骨干網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的帶寬增長，迅速的消耗掉了原先的10G/40G波道，因此需要100G系統(tǒng)提供超大帶寬、節(jié)省波道資源。

2.大型IDC互聯(lián)

互聯(lián)網(wǎng)和云計算等這些業(yè)務(wù)的大量興起并蓬勃發(fā)展，要求較高的帶寬實時性，而且對輸時延較為敏感，分發(fā)內(nèi)容通常都是采用數(shù)據(jù)中心來進(jìn)行。

3.大型城域網(wǎng)

大量業(yè)務(wù)的開展，比如部署LTE網(wǎng)絡(luò)、移動寬帶業(yè)務(wù)、IPTV、 視頻點

播和大客戶專線等，逐漸加大了城域網(wǎng)絡(luò)城域網(wǎng)絡(luò)的帶寬壓力，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100GWDM/OTN設(shè)備來進(jìn)行大帶寬業(yè)務(wù)的流量匯聚并與長途傳輸設(shè)備接口。

四、相關(guān)的建議

（一）根據(jù)需要來布置100G bit/s和40G bit/s，如果需要傳送大容量的業(yè)務(wù)，就進(jìn)行協(xié)調(diào)，高速傳輸技術(shù)有兩種，一種是40G bit/s，另一種是100G bit/s。

（2） 在選擇100Gbit/s的FEC的時候要綜合考慮性能和成本，建議不要對FEC實現(xiàn)方式和差異性進(jìn)行限制，在實際的應(yīng)用過程中，不管實現(xiàn)HD實現(xiàn)還是SD實現(xiàn)，只要其性能符合應(yīng)用的需求，就不能從技術(shù)性能方面來評價。

（三） 現(xiàn)如今，在監(jiān)視100G bit/SW DM系統(tǒng)傳輸性能方面，綜合性的評估光層指標(biāo)（OSNR）和電層指標(biāo)（FEC糾錯前誤碼率/QDB）更加重要，由于100G bit/s系統(tǒng)性能變化的原因具有多樣性，所以要考慮到OSNRFEC糾錯前誤碼率指標(biāo)，如果任何一個指標(biāo)沒有滿足，就判斷為系統(tǒng)沒有符合標(biāo)準(zhǔn)。

（四）雖然100G bit/s在實驗過程中獲得了充分的驗證，并且實驗的測試結(jié)果整體性比較好，但是應(yīng)用的實際工程中，實驗室的數(shù)據(jù)還沒有對所有的問題進(jìn)行完全的驗證。因此需要考慮網(wǎng)絡(luò)的安全和穩(wěn)定，建議在具體部署100 Gbit/s技術(shù)的時候采取循序漸進(jìn)的方式，在進(jìn)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。

（五）促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的一個方式就是要使得價格合理，由于40G bit/s技術(shù)多傳輸碼型的市場競爭強(qiáng)烈，使得產(chǎn)業(yè)整體上屬于微利或者是虧本的狀態(tài)，所以在一定程度上嚴(yán)重阻礙了40G bit/s產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展。雖然100G bit/s技術(shù)傳輸碼型趨同，但是因為是多家供應(yīng)商并存的現(xiàn)狀，所以很有可能導(dǎo)致惡意的價格競爭，在100G bit/s設(shè)備在競標(biāo)時，如果不及時遏制，40G bit/s技術(shù)出現(xiàn)的后果就會出現(xiàn)在100G bit/s產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面，那么就會嚴(yán)重的阻礙到整個高速傳輸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，具有著巨大信息容量承載的100G bit/s傳輸設(shè)備，其在線生命周期就有可能會被嚴(yán)重的縮短了，因此建議建議運營商、設(shè)備商、器件模塊商、設(shè)計和研究機(jī)構(gòu)等共同協(xié)調(diào)和努力，使得100G bit/s新技術(shù)在應(yīng)用的過程中價格統(tǒng)一并合理，獲得盈利，這樣的話才能維護(hù)并促進(jìn)100G bit/s產(chǎn)業(yè)鏈健康穩(wěn)定發(fā)展。

五、結(jié)束語

通過上述的分析，說明100G波分技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的非常成熟，具有了商用規(guī)模，將來的發(fā)展方向是慢慢把設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用成本進(jìn)行降低，100G波分技術(shù)屬于長距傳輸?shù)闹髁骷夹g(shù)，40G系統(tǒng)將會被100G+O DU4所替代，然后成為主流的高速新傳輸商用技術(shù)。