40G、100G、超100G：光通信的發(fā)展有盡頭嗎？

        根據思科6月1日剛剛發(fā)布的一份報告預測，到2015年網絡互聯(lián)設備的數量將會超過150億臺，相當于全世界人口數量的兩倍。同時到2015年全球互聯(lián)網流量的總量將達到目前的4倍，達到每年966 exabytes。預計僅2014年至2015年間互聯(lián)網流量的增長就會達到200 exabytes，超過2010年全球產生的IP流量總和。而來自中國電信的最新預測報告顯示，未來5年中國電信的骨干IP網帶寬年增長率將達40%～50%，骨干傳輸網總帶寬將從64TB/s增加到至少120～155TB/s，甚至200TB/s以上。 

        而應對上述挑戰(zhàn)的關鍵就是高速光傳輸技術，也就是大家所熟知的40G/100G。由于40G/100G下一代長距離光傳輸系統(tǒng)不但可以滿足當前對帶寬的需要，還可以適應未來帶寬需求的變化，因此，40G/100G成為電信運營商的關注焦點，近幾年來發(fā)展迅速，然而在部署這種系統(tǒng)時，運營商仍面臨著諸多的選擇和挑戰(zhàn)。

40G：僅僅是過渡技術？ 

        在光通信領域，40G可以說是最命途多舛的技術了，早在2000年之前，40G技術就已經進入了人們的視野，當時一些樂觀的人認為其將很快獲得大規(guī)模應用。但隨著2000年之后互聯(lián)網大潮落幕，全球光通信產業(yè)進入寒冬期，40G技術也銷聲匿跡了好多年，直到2006年之后，光通信產業(yè)回暖，40G的商用進程才再次提上日程，但卻已經錯過了最好的發(fā)展機會。以國內為例，直到2008年中國電信才開始部署國內第一條商用40G鏈路，到2010年，40G產品全面成熟并大規(guī)模上市，但留給40G的時間已經不多了。 

        在剛剛結束的第十一屆中國光網絡研討會（OPTINET2011）上，不少與會嘉賓對40G的市場前景并不很樂觀，中興通訊承載網產品線產品規(guī)劃經理施社平在發(fā)言中表示，盡管目前40G系統(tǒng)已經開始大量商用，估計2010年部署量達30000端口，但其發(fā)展面臨尷尬，由于業(yè)務不足、產品價格長期偏高，運營商對是否采用40G仍存觀望，加之100G技術發(fā)展迅速、商用在即，運營商可能會選擇跳過40G，直接部署100G系統(tǒng)。 

        烽火通信光網絡產品部副總經理范志文也指出，目前來看，40G最大的問題在于上游產業(yè)鏈的力量比較分散，在供貨的速度以及價格上還需進一步地改進。特別是100G的出現對40G的沖擊比較明顯，上游的器件、芯片廠家把精力更多地放在100G上面，造成40G產業(yè)鏈整體比較薄弱。因此業(yè)界普遍認為40G將是一種過渡技術，而100G網絡將從2011年開始呈現出非常強勁的發(fā)展態(tài)勢，占據高速網絡市場的大部分份額，明顯遏制40G市場的增長。 

        與40G不同的是，100G在標準的跟進、技術方案的統(tǒng)一、產業(yè)鏈的發(fā)展上都做的比較好，因此100G產品的價格將有望很快降低到與40G相當的水平，此外考慮到超100G技術還需要至少5～6年甚至更長時間才能達到商用要求，因此市場留給100G的商用窗口期將會非常長。Infonetics Research運營商和數據中心網絡的首席分析師Michael Howard指出，事實上我們已經處于100G時代的起點，這個時期將非常長，預計將從2015年一直持續(xù)到2030年，在此期間100G將成為市場上的主流。中國電信北京研究院副總工程師張成良也認為，100G傳輸技術將比40G擁有更長的生命周期，預計將持續(xù)8～9年。

100G：一個時代正在開始 

        當大家的目光還聚焦在40G的商用時，100G卻已經整裝待發(fā)。2010年6月，100GE標準的通過給了100G華麗的出場。在業(yè)務的驅動下，100G正在大跨步地發(fā)展和完善，走向未來光網絡的建設。IEEE、ITU-T和OIF分別對100G相關的技術進行了定義。IEEE主要集中對100G的客戶以太網信號定義，103.125G為100GE的信號速率；ITU-T則定義了OTU4、ODU4的信號速率，分別為111809973.568kbit/s、104794445.815kbit/s，保證了100GE作為客戶信息映射到OTU信號時的兼容性問題；OIF主要定義了相關的電接口，同時也展開了對DP-QPSK碼型的100G長距傳輸研究。 

        烽火通信光網絡產品部副總經理范志文指出，目前國際上100G技術的標準已經非常成熟，國內也將在明年3季度出臺100G相關標準，而100G標準的快速推進也非常有利于相關產業(yè)的發(fā)展，預計到今年底，各大設備廠商將陸續(xù)推出商用100G產品，最遲到2013年，運營商將會開始少量商用100G系統(tǒng)，以后100G市場每年將會以2～3倍的速度增長。 

        中興通訊承載網產品線產品規(guī)劃經理施社平則預計，全球范圍來看，100G的商用將從今年拉開帷幕，明年部署量可達到4000個端口，到2013年將達到10000個端口，施社平認為由于100G在標準層面跟進比較迅速，在調制方案上比較統(tǒng)一，因此產業(yè)鏈的發(fā)展比較好，其在價格上將會很快優(yōu)于40G，未來100G在波分和傳送層面將會很快取代40G，成為市場主流。 

        如果說技術、標準的快速成熟和運營商網絡建設的需求拉動是100G技術能夠在短期內規(guī)模商用的主要驅動因素，那么來自設備廠商不遺余力的推波助瀾也是不可忽視的方面，因為100G將在未來很長一段時間成為他們的“搖錢樹”。來自Infonetics Research的研究報告顯示，2010年，雖然10G以上的高速端口（10G、40G和100G端口）的銷售量僅僅相當于所有端口銷售量的3%，但其為設備制造商帶來的收入卻相當于所有收入的43%；可見更高速的網絡端口不僅對承載全球日益增加的網絡流量非常重要，同時也是設備制造商主要的收入來源。 

        雖然情況不錯，但100G系統(tǒng)規(guī)模商用也并非一點問題也沒有。張成良表示，與40Gbps WDM系統(tǒng)相比，100G傳輸的商用化需要把握4大關鍵技術：100G線路傳輸技術、100GE接口技術、100GE封裝映射技術和100G關鍵器件技術，其中仍面臨著一些問題，需要業(yè)界積極配合加以解決。例如，100G系統(tǒng)與40G系統(tǒng)相比光信噪比（OSNR）需要增加到4dB左右，而同時對色散和PMD的容限要求更加苛刻，約為原來的三分之一，因此對于100G來說非線性效應的影響遠遠超過了10G和40G WDM傳輸系統(tǒng)。 

        除此之外，100G端口的價格也是影響其能否快速取代40G的主要因素之一。盡管目前市面上100G的價格已經具有一定競爭力，但距離運營商的希望仍有一段距離。中國電信科技委主任韋樂平表示，希望100G的價格能最終降至10G端口價格的5～6倍。而這也許并不需要太長時間，Infonetics Research預測，隨著更多新的100G產品的研發(fā)上市，到2013年100G的價格水平將降到40G價格的2倍，而到那時市場將會迎來一個轉折點——100G全面抗衡40G。

超100G：發(fā)展沒有盡頭？ 

        盡管目前100G的規(guī)模商用還遠未展開，但廠商對更高速的超100G技術的研究和討論已經開始了。在本次OPTINET2011會議上，來自烽火通信、中興通訊和華為等廠商的代表，分別報告了其各自在超100G技術方面進展和成果：從160G、到400G、1T，甚至10T，不由讓人感嘆，光通信技術的發(fā)展是否會有盡頭。 

        比如在今年第一季度，諾基亞西門子通信展示了其FlexiGrid技術如何將光纖傳輸網絡升級至400G，以滿足當前運營商對于寬帶的快速增長的需求。使用FlexiGrid，諾基亞西門子通信完成了行業(yè)首個通過 600公里單模光纖網絡的400G數據傳輸實驗。實驗在諾基亞西門子通信位于德國慕尼黑的研發(fā)實驗室完成。除此之外，包括烽火通信、中興通訊、華為、阿爾卡特朗訊等廠商在內，也正在進行從400G到1T的相關技術預研和實驗室測試，并取得了不少成果。 

        最值得一提的是，在不久前舉行的美國光纖通信（OFC/NFOEC 2011）會議期間，中興通訊首次在實驗中實現了單信道為10Tbit/s的光信號，并成功讓該信號在標準單模光纖中完成640公里傳輸，刷新了此前單信道傳輸最高速率為1Tb/s光信號的世界記錄，為單信道更高速率光傳輸技術的研究奠定了基礎。 

        不過，隨著傳輸速率的日益提高，光通信技術的發(fā)展也面臨著更大的挑戰(zhàn)，但現在光通信領域的技術創(chuàng)新非常活躍，新技術新產品層出不窮，相信在這個信息爆炸的時代，未來光通信技術必將發(fā)揮更加重要的作用。