骨干網(wǎng)光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與展望

       1 引言

　　沒有人懷疑IP會一統(tǒng)天下。近年來，伴隨數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在全球范圍內(nèi)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，業(yè)務(wù)容量和業(yè)務(wù)顆粒越來越大，如何高效地承載這種突發(fā)的、大容量IP業(yè)務(wù)成為當(dāng)前通信業(yè)面臨的非常重要的問題?？上驳氖牵夹g(shù)的發(fā)展沒有停止腳步，一批批新技術(shù)、新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，來解決傳送過程中遇到的問題不斷涌現(xiàn)，光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入了一個蓬勃發(fā)展的階段，其中100G，40G，OTN傳輸技術(shù)更是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。

　　2 100G蓄勢待發(fā)

　　40G WDM剛剛真正步入光通信的舞臺，100G速率的WDM就接鍾而來。當(dāng)人們重新對40G樹立信心的時候，100G又走入了我們的視野，100G已經(jīng)蓄勢待發(fā)。

　　2010年對于100G注定是一個平凡的年份，從標(biāo)準(zhǔn)層面來看，相關(guān)的IEEE，ITU-T和OIF的100G標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)基本完成；從需求層面看，100G是必然的發(fā)展結(jié)果，惟一不定的就是應(yīng)用時間的先后；從發(fā)展趨勢來看，100G也是必然的發(fā)展方向，目前已經(jīng)成為光網(wǎng)絡(luò)的熱點(diǎn)技術(shù)；從技術(shù)角度來說，100G需要克服很多技術(shù)瓶頸，因此出現(xiàn)了很多創(chuàng)新技術(shù)，用于來解決高速通信當(dāng)中遇到的問題。

　　相對于40G來講，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，非線性效應(yīng)增強(qiáng)，因此涉及到方方面面的技術(shù)，目前業(yè)界基本一致認(rèn)為，100G傳輸?shù)男枰鉀Q四大關(guān)鍵技術(shù)，即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)鍵器件技術(shù)，其中包括G.709封裝和超強(qiáng)FEC技術(shù)，調(diào)制格式，ODUk交叉技術(shù)，系統(tǒng)傳輸監(jiān)控與調(diào)整技術(shù)，色散管理技術(shù)，低噪聲指數(shù)放大技術(shù)，所以100G傳輸技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。

　　100G調(diào)制格式目前主要有QPSK和OFDM兩種，但需要對性能、復(fù)雜度、可實(shí)現(xiàn)性上取得平衡。但無論是哪種方案，業(yè)界已認(rèn)識到100G碼型必須歸一到QPSK碼型上，其中PM-QPSK成為為主流方案，優(yōu)點(diǎn)在于傳輸線路側(cè)采用25G波特率、傳輸距離大于1000 km、兼容50GHz信道間隔、電域偏振解復(fù)用，成本低于光域接收機(jī)光學(xué)結(jié)構(gòu)簡單，無需延時線干涉儀或平衡檢測色度色散，PMD電域處理容限大，無需光域處理光級聯(lián)濾波效應(yīng)低，缺點(diǎn)在于發(fā)射機(jī)光學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 、交叉相位調(diào)制效應(yīng)容限低 、高速DAC和ASIC芯片復(fù)雜 。100G與客戶側(cè)設(shè)備的接口為100GBASE-LR4和100GBASE-ER4，采用CFP模塊，主流采用10×10GE短距離互聯(lián)的LAN接口技術(shù)，通常是并行的10根光纖或者10個C/DWDM傳輸100GE業(yè)務(wù)，傳輸距離為10km和40km，此方案可以重用現(xiàn)有的10GE器件，比較成熟。目前100G客戶側(cè)已經(jīng)有商用經(jīng)的CFP模塊，隨著技術(shù)的發(fā)展，器件商工藝越來越成熟，CFP成品率不斷提高。100GE適配到OTN時，可映射到OTU4中，也可反向復(fù)用到OTU2/3之中。根據(jù)100GE接口的具體實(shí)現(xiàn)形式，存在多條封裝映射路徑，最主要是100GE串行信號映射到ODU4，其中OTU4的具體速率正在討論中。100G關(guān)鍵器件中光模塊和高速DSP影響最大。只有高速光模塊才能實(shí)現(xiàn)100Gbit/s 速率的調(diào)制。DSP則對于相干電接收至關(guān)重要，需要在100G高速率數(shù)字處理技術(shù)取得突破時，才能實(shí)現(xiàn)軟判決、相干電接收的復(fù)雜電處理，從而提高接收靈敏度，加大100G 的傳輸距離。

　　目前，100G技術(shù)已并非商用瓶頸，而產(chǎn)品性價比則成為商用的主要抑制因素。雖然目前100G產(chǎn)品性價比并不高，但其最終會達(dá)到商用需求，而且我們相信，隨著市場整體需求的提高，產(chǎn)品價格會很快下降。

　　烽火通信作為國內(nèi)主流的光傳輸設(shè)備供應(yīng)商，一直堅(jiān)持自主創(chuàng)新、自主研發(fā)的道路，早在2006年就已經(jīng)對100G進(jìn)行戰(zhàn)略布局。烽火公司窺先機(jī)力挑重?fù)?dān)，并先后承擔(dān)國家“九七三”項(xiàng)目“超高速超大容量超長距離光傳輸基礎(chǔ)研究”和國家“八六三”項(xiàng)目“100GE光以太網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與系統(tǒng)傳輸試驗(yàn)平臺研制”，開展了對160×100Gbit/s 2000km的3U光傳輸系統(tǒng)開展研究，將采用業(yè)界最為先進(jìn)的編碼，有更良好的OSNR及DGD容限，更適合長距傳輸。目前，烽火公司100G已經(jīng)取得里程碑進(jìn)展，解決了諸多100G的關(guān)鍵技術(shù)難題，為后續(xù)的產(chǎn)品應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。

　　3 OTN 劍指未來

　　隨著通信業(yè)務(wù)容量迅速擴(kuò)大，特別是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對核心網(wǎng)帶寬的拉動，密集波分復(fù)用技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)各運(yùn)營商省干、本地、城域范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用?？v觀國內(nèi)建設(shè)規(guī)模來看，80×10G在干線上已經(jīng)成為主流，40×10G的DWDM系統(tǒng)在城域和本地網(wǎng)中發(fā)展迅速。然而，傳統(tǒng)的DWDM系統(tǒng)通常被認(rèn)為只是點(diǎn)到點(diǎn)“線路技術(shù)”，在業(yè)務(wù)的調(diào)度與組網(wǎng)技術(shù)方面存在著不足。隨著上層IP業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，要求底層的傳輸平臺層面具有更多的靈活性和智能性，因此OTN技術(shù)逐漸浮出水面。

　　OTN技術(shù)是在WDM和SDH/MSTP的技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來，結(jié)合了WDM大容量傳送的同時，引入了SDH/MSTP交叉的概念，引入了類似于SDH/MSTP完善的OAM能力。在光域，OTN可以實(shí)現(xiàn)大顆粒的處理，提供對更大顆粒的2.5G，10G，40G，100G業(yè)務(wù)的透明傳送能力，具有WDM系統(tǒng)高速大容量傳輸?shù)膬?yōu)勢；在電層，OTN使用異步的映射和復(fù)用，把SDH/SONET的可運(yùn)營可管理能力應(yīng)用到WDM系統(tǒng)中，形成了一個以大顆粒寬帶業(yè)務(wù)傳送為特征的大容量調(diào)度的網(wǎng)絡(luò)。

　　成為了下一代光網(wǎng)絡(luò)中最有競爭力的一種技術(shù)，繼承并拓展了已有傳送網(wǎng)絡(luò)的眾多優(yōu)勢特征，是目前面向?qū)拵Э蛻魯?shù)據(jù)業(yè)務(wù)驅(qū)動的最佳傳送技術(shù)之一。OTN可以為網(wǎng)絡(luò)帶來很多實(shí)際的好處，更有利于業(yè)務(wù)的發(fā)展，其主要體現(xiàn)在采用支線路分離的架構(gòu)，構(gòu)建大的帶寬緩沖池，提高業(yè)務(wù)使用和交付能力；采用基于ROADM波長調(diào)度和電交叉交叉技術(shù)，提高業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度能力；采用標(biāo)準(zhǔn)的OTN接口，引入了類似于SDH的強(qiáng)大OAD能力；采用多種策略的保護(hù)技術(shù)相結(jié)合，為網(wǎng)絡(luò)安全提供穩(wěn)定充分保障。

　　烽火通信從2002年開始對OTN技術(shù)的跟蹤和研發(fā)，經(jīng)過幾年的努力，逐步在國內(nèi)引領(lǐng)OTN技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)推出全系列的OTN產(chǎn)品，形成了端到端的解決方案，產(chǎn)品覆蓋核心層、骨干層、匯聚層、接入層，其產(chǎn)品系列包括FONST 4000，F(xiàn)ONST 3000，F(xiàn)OSNT 2000，F(xiàn)ONST 1000等產(chǎn)品。OTN產(chǎn)品一經(jīng)推出，獲得了客戶的大量認(rèn)可，目前已經(jīng)在全國各個運(yùn)營商市場獲得了大量的商用，包括一干、二干、本地城域網(wǎng)獲得了成熟穩(wěn)定的應(yīng)用。

　　4 40G破繭成蝶

　　40G已經(jīng)真正走入了大規(guī)模商用的舞臺，并且 40G波分技術(shù)的商用時間還將延續(xù)，在未來一段時間內(nèi)仍將處于穩(wěn)定增長階段。40G 波分已經(jīng)獲得了大量的商用，尤其是在運(yùn)營商的一級干線上，真正成為了建網(wǎng)的主流技術(shù)。

　　40G中有很多關(guān)鍵技術(shù)，在諸多技術(shù)中，編碼調(diào)制方式尤為重要，它直接影響系統(tǒng)的色度色散、非線性、信噪比、PMD。從目前來看，編碼與調(diào)制技術(shù)已經(jīng)基本上走向歸一化，基本統(tǒng)一到了以RZ-DQPSK和PDPDK為主，支持廠家最多、商用化程度最高，產(chǎn)業(yè)鏈相對較完善。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來看，40G傳輸隨著應(yīng)用的不斷提升，元器件已經(jīng)成熟并形成相當(dāng)?shù)墓┴浤芰?。對?0G元器件而言，Transponder市場已經(jīng)有多個競爭者，包括Finisar，Optium，Opnext等；光學(xué)元器件目前也已形成多廠商供貨的局面；可調(diào)色散補(bǔ)償模塊也已經(jīng)有ofs，TeraXion，Avanex，Civcom等多家供貨商；高速電芯片領(lǐng)域也已經(jīng)有JDSU，CoreOptics，F(xiàn)inisar，Emcore等主流器件廠商的進(jìn)入，供貨能力也將得到明顯改善。40G高速傳輸系統(tǒng)在關(guān)鍵技術(shù)、上下游產(chǎn)業(yè)鏈趨向成熟，傳輸成本也在迅速接近10G系統(tǒng)，40G傳輸系統(tǒng)大規(guī)模商用的大幕已經(jīng)拉開。

　　作為國內(nèi)主流的40G解決方案提供商，烽火通信充分利用烽火科技這個國內(nèi)最全面的光通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)，實(shí)現(xiàn)器件和芯片的自主化生產(chǎn)，加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，掌握相關(guān)的核心技術(shù)和專利，40G WDM相繼在中國電信、中國聯(lián)通等運(yùn)營商取得應(yīng)用。2010年更是窺先機(jī)力擔(dān)重?fù)?dān)，先后承建了中國電信南京—合肥—武漢的80×40G傳輸工程，中國電信北京—天津80×40G工程。面對工程線路距離長，技術(shù)難度大，業(yè)務(wù)量多的難題，烽火通信采用了一系列的關(guān)鍵技術(shù)，包括獨(dú)有的sDPSK和sRZ-DQPK編碼調(diào)制技術(shù)，結(jié)合功率均衡、增益鎖定、單通道精確色散補(bǔ)償技術(shù)等核心技術(shù)，很好地解決了工程OSNR受限和PMD受限等技術(shù)難題，為工程的穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。

　　5 結(jié)束語

　　任何一項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，都有其固有的規(guī)律，光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也不例外。本文中所提到技術(shù)有著很好的技術(shù)優(yōu)勢，筆者也相信，在不久的將來，這些技術(shù)一定會有比較大的發(fā)展。但在考慮新技術(shù)新產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)引入的過程中，需要注意引入策略和網(wǎng)絡(luò)承接性的問題。先進(jìn)和成熟是一個既對立又統(tǒng)一的概念，在保證技術(shù)先進(jìn)性的基礎(chǔ)上，更應(yīng)看到技術(shù)的相對成熟在減少投資風(fēng)險、控制建設(shè)成本力面的重要作用。來源電信網(wǎng)技術(shù))