面向未來的光傳送網絡演進

周成柱

【摘 要】 當前傳送網的技術演進已到了一個全新的高度。未來基于100G和超100G技術，以及對應配套的靈活光網絡平臺的進步必將推動光傳送網的持續發展。本文在對傳統光傳送網總結分析的基礎上，闡釋了100G傳送網構建的關鍵技術，并進一步對未來超100G傳送網的演進和關鍵技術進行了探討，包括靈活的接收機、ROADM、OTN和基于SDN的控制面。

【關鍵詞】 100G OTN 靈活光網絡

技術的發展和業務的發展共同驅動光網絡高速向前發展。業務的發展引領了需求，牽引光網路發展，是光網絡發展的方向；技術的進步是堅實的推動力，每一次技術的突破對光網絡的發展都是一次巨大的推動。隨著互聯網與物聯網應用的高速發展，通信網絡業務容量爆炸性增長，業務種類層出不窮，數據業務比重不斷攀升，這都對光傳送網提出了新的挑戰。傳送網的容量和距離到達一個新的高度，實現了T級別，跨大洋的大容量，超長距傳送。當前100G光傳送網絡正在如火如荼的鋪設，對于400G及1T等超大容量的商用光傳送網絡構建的研究也取得了長足的進步。

1 近期傳送網的發展

目前，電信網絡中以GE/10GE/40GE、2.5G/10G/40G POS接口為代表的大顆粒寬帶業務大量涌現，飛速增長的數據流量需求直觀地引導著光傳送網的發展，推動光傳輸技術不斷向前推進。從單信道速率來看，100Gbps的系統已經開始商用，400Gbps的系統在實驗室已經成熟，單信道為11.2Tbps的系統在實驗室已經實現；從單纖信道數來看，C波段80波系統、C+L波段160波系統已經成熟商用，單纖432波、波長間距25GHz的試驗系統已經實現；從整個傳輸系統的總容量來看，單纖10Tbps已經完全突破，正在逼近100Tbps。這些都表明下一代光傳送網有能力為未來業務提供大容量傳輸平臺。

超長距離傳輸能有效降低系統成本并提高系統的可靠性，因此也備受產業界青睞。隨著分布式喇曼放大器、超強前向糾錯技術、信號調制與接收處理技術、色散管理、PMD補償技術和嚴格的光均衡技術的使用，全光傳輸距離也在大幅度增加，可達到4000公里以上（如圖1）。

2 100G高速傳送網關鍵技術

目前PDH、IP、Ethernet、SDH、ATM和SAN等多種接入的需求決定了目前的光傳送網必須具備多業務的特性；同時，下一代網絡具有基于分組技術特征，能夠提供包括電信業務在內的多種業務、支持用戶層次與業務需求的多樣性，作為下一代網絡的承載層，光傳送網必須在分組化的基礎上支持多種業務。隨著光傳送網從傳統的點到點、環形組網向復雜的網狀網方向演進，使網絡具有更智能和動態的建、拆路功能，同時提供更高效的保護和恢復機制、靈活的可擴展性和交互的流量工程能力。

總而言之，伴隨著大帶寬傳送的100G時代不僅僅是光層技術，還需要考慮電層技術。從業界達成的共識來看，100G技術需要配合多種技術共同使用，才能將其優勢發揮到最大，創造更大的價值。

2.1 第二代軟判技術

FEC，QPSK碼型，偏振復用，相干接收等是100G的核心技術，目前大部分技術都已經趨于穩定，沒有太大的變化。而作為核心技術之一的FEC卻在悄然發生著很大的變化，從早期的HFEC，SD-FEC，迅速演進到現在的第二代SD-FEC，性能有了很大的提升。隨著算法的改進，對于背靠背OSNR容限的需求顯著降低，提供更高的NCG，有效地增加傳輸距離。與此同時，支持第二代軟判的100G除了軟判算法的改進，在芯片工藝方面也有了很大的進步，大幅度降低了核心芯片的功耗，從而使得高集成度產品商用化，成為一個可能，進而為運營商帶來TCO的降低。

2.2 OTN組網

OTN系列標準在2001年初步完成，在2003～2004年基本完善。OTN技術吸收了SDH技術和WDM技術的優點，擯棄了其中的不足，并且兼容SDH和WDM網絡，這使得OTN技術必然成為光網絡發展的主流趨勢。

傳統網絡都采用IP+WDM的建網模式，路由器與WDM設備背靠背聯接，端口冗余，缺乏互動。如果采用OTN平臺建設WDM網絡，路由器+OTN協同建網能有效減少昂貴的路由器端口、總體功耗，CAPEX降低30%。

2.3 ASON控制平面

穩定而可靠的網絡，一直是各個運營商追求的目標，尤其是在100G時代，單鏈路容量高達8T，一旦出現問題，損失巨大。基于此種情況，能夠有效提高網絡可靠性，解決光纖多次中斷問題的ASON網絡成為多個運營商追逐的目標。ASON方案直接在光纖網絡上引入以IP為核心的智能控制技術，可以有效地支持連接的動態建立和拆除，可給予流量工程按需合理分配網絡資源，并提供良好的網絡保護/恢復性能。通過在光域增加自動控制協議的方法賦予光網絡以智能，使光網絡獲得前所未有的靈活性與可升級性。

3 超100G時代的發展

對于未來超100G時代，如果只是傳輸速率的提升、距離的增加和網絡調度的智能化是遠遠不夠的。隨著去電信化成為業界的共識，云計算、數據中心和大數據等新興業務的迅速普及，以及軟件定義網絡等新的網絡架構的出現，只是完成傳輸任務的“靜態”光傳送網需要向更加開放、智慧的方向發展。

未來的超100G傳送網絡架構的演進具有如下的特點：

（1）未來設備硬件歸一、功能軟件可配：通過軟件設置完成多種多樣的傳輸功能。

（2）接口開放，資源云化：第三方通過開放接口對傳輸資源進行編程使用。

（3）網絡智能，即時帶寬：網絡智能化，可以根據客戶業務需求快速提供業務。

但是，原有的基于WDM傳輸技術的光網絡在帶寬分配與性能管理上采用“一刀切” 的固定模式，對于不同大小的帶寬需求都分配相同的頻譜資源，并且載波間的頻譜間隔是固定的。通信技術的迅猛發展使得WDM傳輸技術中的缺陷成為制約光網絡進一步發展的瓶頸。近年來，眾多創新性的技術為解決上述問題提供了解決方案，新型的交換器件、信號調制格式與資源利用方式被陸續提出，在提高光網絡傳輸能力的同時，賦予光網絡更好的靈活性與智能性。其中關鍵的技術主要包括：endprint