流量激增中國(guó)移動(dòng)加速400G光傳輸成熟

中國(guó)移動(dòng)研究院|李允博 王東 張德朝 趙陽(yáng) 王磊 李晗

400G光傳輸技術(shù)蓬勃發(fā)展，目前存在多種技術(shù)演進(jìn)路線，需凝聚產(chǎn)業(yè)合力，推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。

100G是當(dāng)前光傳輸網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)，我國(guó)已建成世界上最大規(guī)模的100G WDM/OTN商用傳輸網(wǎng)絡(luò)。在“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略及“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃的持續(xù)推動(dòng)下，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)迅速發(fā)展，由此導(dǎo)致的流量激增使得作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的光傳輸網(wǎng)面臨更大的帶寬壓力。400G是超高速大容量光傳輸網(wǎng)的重要演進(jìn)方向，能夠進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)帶寬并降低每比特傳輸成本。

技術(shù)路線各異，產(chǎn)品逐步成熟

400G繼承了100G采用的偏振復(fù)用、相干接收、數(shù)字信號(hào)處理等關(guān)鍵技術(shù)。然而，相比于業(yè)內(nèi)統(tǒng)一的100G傳輸解決方案，400G存在多種技術(shù)路線。通常來(lái)講，采用更多的子載波、更高的波特率、更高階的調(diào)制格式，均可以提升傳輸速率。目前，400G實(shí)現(xiàn)方式主要基于雙載波和單載波兩種方案，且各方案存在多種編碼調(diào)制方式的競(jìng)爭(zhēng)，如表所示。其中，傳輸距離為采用n×22 dB多跨段G.652光纖且滿足OSNR余量場(chǎng)景下的無(wú)電中繼距離。不同技術(shù)方案的光信噪比、無(wú)電中繼傳輸距離等光層性能指標(biāo)以及系統(tǒng)容量、成本具有顯著差異。

基于2×200G超級(jí)通路技術(shù)方案的雙載波400G系統(tǒng)采用PM-QPSK、PM-8QAM或PM-16QAM編碼方式。2014年中國(guó)移動(dòng)完成了國(guó)內(nèi)首個(gè)雙載波400G（2×200G）現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)測(cè)試，驗(yàn)證其傳輸性能。經(jīng)過(guò)近年來(lái)光模塊、芯片等核心器件及算法的發(fā)展，國(guó)內(nèi)主流傳輸廠商均已支持雙載波400G方案，并且產(chǎn)品逐漸成熟、性能大幅提升。中國(guó)移動(dòng)以標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)為抓手，加速新技術(shù)成熟落地，于2017年率先在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了雙載波400G商用，適用于城域傳輸場(chǎng)景。

單載波400G技術(shù)的研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作也同期啟動(dòng)。相比于雙載波方案，單載波400G采用更高階的調(diào)制格式，如PM-16QAM、PM-32QAM和PM-64QAM，需要更高的光信噪比，更易受到激光器相位噪聲和光纖非線性效應(yīng)的影響。中國(guó)移動(dòng)于2018年初完成了國(guó)內(nèi)首次單載波400G實(shí)驗(yàn)室一階段測(cè)試，驗(yàn)證了華為、中興和上海諾基亞貝爾單載波400G商用產(chǎn)品的性能和成熟度，涉及單機(jī)指標(biāo)、單跨/多跨系統(tǒng)指標(biāo)、網(wǎng)管功能等測(cè)試項(xiàng)目。測(cè)試結(jié)果顯示，參測(cè)設(shè)備測(cè)試期間性能穩(wěn)定，單載波400G可以進(jìn)一步提升系統(tǒng)容量，但是，無(wú)電中繼傳輸距離顯著降低。

推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)，多維度提升傳輸能力

400G技術(shù)持續(xù)演進(jìn)空間大，可從芯片模塊、基礎(chǔ)資源等方面共同提升系統(tǒng)性能。在2018年OFC大會(huì)上，概率星座整形技術(shù)成為目前業(yè)界關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。該技術(shù)將等概率信源轉(zhuǎn)化成非等概率信源，通過(guò)壓縮熵編碼提升傳輸性能。國(guó)內(nèi)主流傳輸設(shè)備廠商已具備支持該技術(shù)的產(chǎn)品，后續(xù)需重點(diǎn)研究和驗(yàn)證對(duì)于不同編碼方案的性能提升。除了新型調(diào)制技術(shù)以外，傳輸媒質(zhì)指標(biāo)的提升也有助于提高系統(tǒng)的傳輸性能。

G.654.E光纖具有超低損耗、大有效面積的特點(diǎn)，從而降低光纖損耗和非線性效應(yīng)、提升系統(tǒng)無(wú)電中繼傳輸距離。中國(guó)移動(dòng)在2014年雙載波400G現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)測(cè)試和2018年單載波400G實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，驗(yàn)證了不同種類光纖下多種碼型的傳輸性能。數(shù)據(jù)顯示，相比于G.652光纖，各方案在G.654.E光纖中的傳輸性能均有不同程度的提升。針對(duì)光纖廠商G.654.E產(chǎn)品指標(biāo)的差異化情況，建議典型損耗值小于0.17dB/km、有效面積為130μm2。業(yè)界要通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)制定，推動(dòng)G.654.E光纖關(guān)鍵指標(biāo)的收斂；此外，還要關(guān)注G.654.E與G.652光纖熔接損耗問(wèn)題，綜合考慮G.654.E光纖的部署策略。

中國(guó)移動(dòng)正根據(jù)雙載波和單載波400G系統(tǒng)性能，研究適用場(chǎng)景、推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)制定、收斂技術(shù)路線，進(jìn)一步合力推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，著力提升系統(tǒng)關(guān)鍵性能指標(biāo)。