淺談100G光傳輸網(wǎng)絡(luò)

摘 要：隨著各種寬帶業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求也不斷增大，現(xiàn)有傳輸網(wǎng)的傳輸壓力也隨之不斷增大，而100G光傳輸技術(shù)的出現(xiàn)使得運(yùn)營(yíng)商面對(duì)的這一難題迎刃而解。本文主要從研究背景、基本特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)以及發(fā)展現(xiàn)狀這四個(gè)方面介紹100G光網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：100G；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號(hào)：TD745 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 20-0000-01

隨著寬帶業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的應(yīng)用和服務(wù)走進(jìn)了人們的生活中，云服務(wù)、各種視頻服務(wù)的發(fā)展使得互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量大增，這就對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)提出了更高的服務(wù)要求。目前以10G、40G容量為主的骨干網(wǎng)越來(lái)越不能滿足不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求。升級(jí)至100G容量的骨干網(wǎng)成為既解決這一難題又同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性的最佳方案。

一、基本特點(diǎn)

（一）自身優(yōu)勢(shì)

1.時(shí)延低。100G光傳輸系統(tǒng)由于擁有超高的傳輸速率以及運(yùn)用了相干接收技術(shù)，無(wú)需配置色散補(bǔ)償模塊，大大降低了傳輸時(shí)延。

2.容量大。使用100G光傳輸系統(tǒng)進(jìn)行核心路由器的業(yè)務(wù)傳輸不僅可以提供大容量、高帶寬，而且可以降低客戶側(cè)接口數(shù)，滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不斷增長(zhǎng)的帶寬需求。

3.對(duì)光纖、光纜的適應(yīng)性大大增強(qiáng)。由于DSP算法的改進(jìn)讓100G光傳輸系統(tǒng)的PDM容限得到較大提高，這就使得100G光傳輸系統(tǒng)對(duì)光纖、光纜的適應(yīng)性相對(duì)于40G光傳輸系統(tǒng)大大提高。

4.ETH兼容性較好。由于ODU2、ODU3（Optical channel Data Unit，光通道數(shù)據(jù)單元）容器大小有限使得10G/40G光傳輸系統(tǒng)在支持LAN業(yè)務(wù)時(shí)有較大的局限性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全透明傳輸10G ELAN。而100G光傳輸系統(tǒng)不但支持統(tǒng)一映射方式，更完美解決了不同速率以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的透明傳輸以及互通性問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)各種不同速率ETH業(yè)務(wù)的全透明傳輸。

5.集成度高、成本低。由于集成度較高，100GE骨干網(wǎng)線路接口的單位比特成本只有40G POS接口的百分之六十至百分之七十。

（二）面臨的挑戰(zhàn)

1.降低功耗。目前100G光傳輸系統(tǒng)在80個(gè)波長(zhǎng)滿配的情況下功耗大約是20千瓦，如果要擴(kuò)大使用規(guī)模的話，還需要進(jìn)一步降低它的功率。

2.提高集成度。可以運(yùn)用光子集成電路、Silicon photonics等技術(shù)提高集成度，以達(dá)到進(jìn)一步降低成本的目的。

3.測(cè)試手段缺乏。由于100G光傳輸系統(tǒng)信號(hào)的光譜較寬，只有采取關(guān)斷激光器的方法進(jìn)行測(cè)試而無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)試。部分重要指標(biāo)只有廠家網(wǎng)管可以讀取，在線測(cè)試儀表也較為匱乏。

二、關(guān)鍵技術(shù)

100G光傳輸系統(tǒng)中有四項(xiàng)主要的關(guān)鍵技術(shù)：100G線路傳輸技術(shù)、100GE接口技術(shù)、100GE封裝映射技術(shù)和100G關(guān)鍵光電器件技術(shù)。

（一）100G線路傳輸技術(shù)。多波傳輸和單波傳輸是目前100G光傳輸系統(tǒng)中主要的兩種技術(shù)方案。

多波傳輸信號(hào)的原理是將100G光信號(hào)反向復(fù)用為多波長(zhǎng)的10G/40G光信號(hào)。優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)對(duì)現(xiàn)有的10G/40G光傳輸網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響，實(shí)現(xiàn)較為容易，缺點(diǎn)是對(duì)波長(zhǎng)的利用率不高。

單波傳輸方案則是波長(zhǎng)和業(yè)務(wù)一一對(duì)應(yīng)，網(wǎng)絡(luò)管理較為簡(jiǎn)單。

由于100G光傳輸系統(tǒng)相對(duì)于10G/40G光傳輸系統(tǒng)的傳輸速率更高、傳輸距離更長(zhǎng)，面臨的物理限制因素也更高，主要因素有：光信噪比要求、色散容限、非線性效益、PDM效益。為了減少這些因素的影響，就需要采取特殊的編碼調(diào)制方式。主要方法有：使用相位調(diào)制格式、使用多進(jìn)制調(diào)制、使用RZ技術(shù)、使用偏振復(fù)用方案、使用光相干檢測(cè)接收和DSP技術(shù)、使用FEC技術(shù)。

（二）100GE接口技術(shù)。目前，100GE的物理接口主要有三種：（1）10m的銅線銅纜接口和1m的系統(tǒng)背板互聯(lián)技術(shù)，這種技術(shù)采用10×10GE的互聯(lián)方式，廣泛應(yīng)用于電接口的內(nèi)部互聯(lián)與短距離互聯(lián)；（2）10×10GE短距離互聯(lián)LAN接口技術(shù)。這種技術(shù)采用并行的十根光纖或者十個(gè)C/DWDM傳輸100GE業(yè)務(wù)。此接口可以利用現(xiàn)有的10GE器件，技術(shù)比較成熟；（3）4×25GE中短距離互聯(lián)LAN接口技術(shù)。這種技術(shù)采用4波DWDM方式在同一根光纖上傳輸。此接口運(yùn)用的物理層技術(shù)不能利用現(xiàn)有器件和模塊，技術(shù)不成熟。

（三）100GE映射封裝技術(shù)。將100GE適配到OTN有單波長(zhǎng)傳送和反向復(fù)用多波長(zhǎng)兩種方案。根據(jù)1OOGE不同的接口形式，有多種技術(shù)組合。（1）將并行的以太網(wǎng)信號(hào)復(fù)用到100GE串行信號(hào)并映射到100G OTN接口進(jìn)行傳輸；（2）將100GE串行接口直接映射到OTU4。采用標(biāo)準(zhǔn)的100G OTN接口進(jìn)行映射、傳輸、封裝，這對(duì)波長(zhǎng)的利用率較高；（3）將100GE串行接口反向復(fù)用到標(biāo)準(zhǔn)10G/40G低速接口進(jìn)行傳輸，這對(duì)波長(zhǎng)的利用率較低。

（四）100G關(guān)鍵光電器件技術(shù)

l00G光傳輸系統(tǒng)需要采用特殊調(diào)制、前向糾錯(cuò)、偏振復(fù)用、光相干檢測(cè)接收處理等新技術(shù)，這些新技術(shù)都需要高速光電器件才能實(shí)現(xiàn)。光模塊和高速DSP是數(shù)字信號(hào)高速率傳輸?shù)年P(guān)鍵，光模塊主要運(yùn)用于信號(hào)調(diào)制，高速DSP則是電接收的關(guān)鍵，這樣才能增加傳輸距離、提高接收靈敏度。目前使用新技術(shù)的新型光電器件不斷推出，比如光子集成技術(shù)可以將傳統(tǒng)的光通信器件和子系統(tǒng)集成在一塊基片上，大大減少了器件體積和復(fù)雜程度，這也為大規(guī)模推廣100G光傳輸系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。

三、結(jié)束語(yǔ)

100G光傳輸系統(tǒng)有非常美好的應(yīng)用前景，也存在一些技術(shù)問(wèn)題需要解決，隨著通信標(biāo)準(zhǔn)的制定、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，已經(jīng)走上了加速發(fā)展的道路，大規(guī)模部署指日可待。

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[作者簡(jiǎn)介]偶曉飛（1980-），男，工程師，從事廣電工程設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)管理工作多年。