骨干网光网络技术的发展与展望

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  1 引言

  没有人怀疑IP会一统天下。近年来,伴随数据业务在全球范围内突飞猛进的发展,业务容量和业务颗粒越来越大,如何高效地承载这种突发的、大容量IP业务成为当前通信业面临的非常重要的问题。可喜的是,技术的发展没有停止脚步,一批批新技术、新材料、新工艺不断涌现,来解决传送过程中遇到的问题不断涌现,光网络进入了一个蓬勃发展的阶段,其中100G,40G,OTN传输技术更是人们关注的热点。

  2 100G蓄势待发

  40G WDM刚刚真正步入光通信的舞台,100G速率的WDM就接锺而来。当人们重新对40G树立信心的时候,100G又走入了我们的视野,100G已经蓄势待发。

  2010年对于100G注定是一个平凡的年份,从标准层面来看,相关的IEEE,ITU-T和OIF的100G标准已经基本完成;从需求层面看,100G是必然的发展结果,惟一不定的就是应用时间的先后;从发展趋势来看,100G也是必然的发展方向,目前已经成为光网络的热点技术;从技术角度来说,100G需要克服很多技术瓶颈,因此出现了很多创新技术,用于来解决高速通信当中遇到的问题。

  相对于40G来讲,100G在OSNR容限降低4dB,色度色散容限降低6倍,PMD容限降低2.5倍,非线性效应增强,因此涉及到方方面面的技术,目前业界基本一致认为,100G传输的需要解决四大关键技术,即100G线路传输技术,100GE接口技术,100GE封装映射技术和100G关键器件技术,其中包括G.709封装和超强FEC技术,调制格式,ODUk交叉技术,系统传输监控与调整技术,色散管理技术,低噪声指数放大技术,所以100G传输技术是一项系统工程。

  100G调制格式目前主要有QPSK和OFDM两种,但需要对性能、复杂度、可实现性上取得平衡。但无论是哪种方案,业界已认识到100G码型必须归一到QPSK码型上,其中PM-QPSK成为为主流方案,优点在于传输线路侧采用25G波特率、传输距离大于1000 km、兼容50GHz信道间隔、电域偏振解复用,成本低于光域接收机光学结构简单,无需延时线干涉仪或平衡检测色度色散,PMD电域处理容限大,无需光域处理光级联滤波效应低,缺点在于发射机光学结构复杂 、交叉相位调制效应容限低 、高速DAC和ASIC芯片复杂 。100G与客户侧设备的接口为100GBASE-LR4和100GBASE-ER4,采用CFP模块,主流采用10×10GE短距离互联的LAN接口技术,通常是并行的10根光纤或者10个C/DWDM传输100GE业务,传输距离为10km和40km,此方案可以重用现有的10GE器件,比较成熟。目前100G客户侧已经有商用经的CFP模块,随着技术的发展,器件商工艺越来越成熟,CFP成品率不断提高。100GE适配到OTN时,可映射到OTU4中,也可反向复用到OTU2/3之中。根据100GE接口的具体实现形式,存在多条封装映射路径,最主要是100GE串行信号映射到ODU4,其中OTU4的具体速率正在讨论中。100G关键器件中光模块和高速DSP影响最大。只有高速光模块才能实现100Gbit/s 速率的调制。DSP则对于相干电接收至关重要,需要在100G高速率数字处理技术取得突破时,才能实现软判决、相干电接收的复杂电处理,从而提高接收灵敏度,加大100G 的传输距离。

  目前,100G技术已并非商用瓶颈,而产品性价比则成为商用的主要抑制因素。虽然目前100G产品性价比并不高,但其最终会达到商用需求,而且我们相信,随着市场整体需求的提高,产品价格会很快下降。

  烽火通信作为国内主流的光传输设备供应商,一直坚持自主创新、自主研发的道路,早在2006年就已经对100G进行战略布局。烽火公司窥先机力挑重担,并先后承担国家“九七三”项目“超高速超大容量超长距离光传输基础研究”和国家“八六三”项目“100GE光以太网关键技术研究与系统传输试验平台研制”,开展了对160×100Gbit/s 2000km的3U光传输系统开展研究,将采用业界最为先进的编码,有更良好的OSNR及DGD容限,更适合长距传输。目前,烽火公司100G已经取得里程碑进展,解决了诸多100G的关键技术难题,为后续的产品应用打下了良好的基础。

  3 OTN 剑指未来

  随着通信业务容量迅速扩大,特别是数据业务对核心网带宽的拉动,密集波分复用技术已经在国内各运营商省干、本地、城域范围内得到了广泛的应用。纵观国内建设规模来看,80×10G在干线上已经成为主流,40×10G的DWDM系统在城域和本地网中发展迅速。然而,传统的DWDM系统通常被认为只是点到点“线路技术”,在业务的调度与组网技术方面存在着不足。随着上层IP业务的迅速发展,要求底层的传输平台层面具有更多的灵活性和智能性,因此OTN技术逐渐浮出水面。

  OTN技术是在WDM和SDH/MSTP的技术基础上发展起来,结合了WDM大容量传送的同时,引入了SDH/MSTP交叉的概念,引入了类似于SDH/MSTP完善的OAM能力。在光域,OTN可以实现大颗粒的处理,提供对更大颗粒的2.5G,10G,40G,100G业务的透明传送能力,具有WDM系统高速大容量传输的优势;在电层,OTN使用异步的映射和复用,把SDH/SONET的可运营可管理能力应用到WDM系统中,形成了一个以大颗粒宽带业务传送为特征的大容量调度的网络。

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