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創(chuàng)新技術(shù) 開啟下一代光網(wǎng)絡(luò)的新紀(jì)元

2011/09/22

　　開啟高速傳輸 100G漸行漸近

　　也許是“光的冬天”時(shí)間太久，40G WDM還沒有真正步入光通信的舞臺，100G 速率的WDM接踵而來; 也許業(yè)務(wù)發(fā)展太快，40G 還沒有來得急施展拳腳，100G 已經(jīng)躍躍欲試。當(dāng)人們漸漸的走出“該不該發(fā)展40G”討論，重新對40G樹立信心的時(shí)候，100G又走入了我們的視野，甚至有人提出，40G不必急，等一等100G。經(jīng)過技術(shù)的探討與爭論，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)的制定與規(guī)范，100G “忽如一夜春風(fēng)來，千樹萬樹梨花開”， 是 如此接近的走入我們的視野。作為新一代光網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)軍技術(shù)，當(dāng)前正值100G大規(guī)模應(yīng)用的啟動(dòng)前夕。

　　誠然，技術(shù)的進(jìn)步總是伴隨都會一些新的障礙，在高速100Gb/s的發(fā)展過程中，也同樣提出了很多新的技術(shù)問題。100Gb/s信號由于單信道速率的提升，對OSNR要求相對于40Gb/s提高4dB，相對于10Gb/s提高10dB；色散容限與PMD容限均下降為40Gb/s的1/3；同時(shí)100Gb/s受非線性等傳輸損傷的影響將更嚴(yán)重。為達(dá)到與現(xiàn)有10Gb/s或40Gb/s DWDM網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)?shù)膫鬏斝阅埽�包括調(diào)制與編碼、相干接收、新型FEC等關(guān)鍵技術(shù)需要被用到100Gb/s具體實(shí)現(xiàn)方案中。目前，100G調(diào)制格式目前主要有QPSK和OFDM兩種，但現(xiàn)在業(yè)界基本已經(jīng)達(dá)成共識100G碼型將必須歸一到（D）QPSK碼型上。OIF建議采用復(fù)用-正交相位調(diào)制（PM-QPSK）或偏振復(fù)用-差分正交相位調(diào)制（PM-DQPSK）作為100Gb/s的主流調(diào)制技術(shù)，其中偏振復(fù)用首先將信號傳輸波特率降低一半，QPSK相位調(diào)制又可將之再降低一半，這樣100Gb/s信號實(shí)際波特率降為25Gbaud/s，考慮信號傳輸?shù)南嚅_銷以及FEC編碼后，其實(shí)際特率在25Gbaud/s~32Gbaud/s之間，這樣的信號帶寬使得100Gb/s用于50GHz間隔DWDM系統(tǒng)成為可能。

　　理論上說，PM-(D)QPSK在未采用相干解調(diào)技術(shù)時(shí)，假如不考慮偏振解復(fù)用引入的代價(jià)，100Gb/s在OSNR靈敏度和色散容限上，應(yīng)該是介于40Gb/s系統(tǒng)的DPSK與DQPSK之間的。但由于每個(gè)偏振態(tài)都存在四個(gè)相位關(guān)系，PM-(D)QPSK比D(Q)PSK更易于受到非線性影響，特別是交叉相位調(diào)制（XPM）的干擾，在與具有OOK調(diào)制的鄰道信號混傳時(shí)表現(xiàn)的尤為明顯。相干接收是100Gb/s系統(tǒng)中非常重要的技術(shù)，直接決定了系統(tǒng)的傳送性能。相干接收利用信號光與本振光混頻，在電域中對信號進(jìn)行偏振估計(jì)和相位估計(jì)，同時(shí)相干接收中本振光源可在一定程度上補(bǔ)償信號光功率的損耗，可比非相干獲得更高的接收機(jī)靈敏度，同樣也可獲得更好的OSNR靈敏度。相干接收的核心技術(shù)在于電域，非相干的核心技術(shù)在光域�？紤]到器件的遠(yuǎn)期成本，電域多采用ASIC封裝，雖然早期投片成本較高，但容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，一致性較好，成本下降趨勢很快；光域器件成本一般隨器件復(fù)雜度成倍增加，且量產(chǎn)成品率也低于電器件。高速ADC和DSP產(chǎn)品化一直以來成為100Gb/s相干通信的技術(shù)瓶頸。

　　隨著ASIC封裝工藝提高，40nm的CMOS工藝已逐步成熟，功耗進(jìn)一步降低已完全可用于封裝到光模塊中。目前業(yè)界已成熟的ADC最高采樣率能做到56GS/s，對于112Gb/s信號可實(shí)現(xiàn)全采樣。對127Gb/s信號全采樣需要65GS/s的ADC，否則由于欠采樣引入的OSNR代價(jià)大約有0.5dB，這在一定程度上會削弱20%開銷FEC的增益。使用數(shù)字信號處理技術(shù)來均衡補(bǔ)償傳輸信道損傷是100Gb/s相干通信的主流實(shí)現(xiàn)方案， 100Gb/s信號經(jīng)數(shù)字信號處理后，色散容限往往可達(dá)到數(shù)萬ps/nm，DGD容限也可做到100ps以上，一方面可減少線路色散補(bǔ)償光纖（DCF）的使用，抑制非線性損傷的影響；另一方面自適應(yīng)線路色散變化的響應(yīng)速度非常快，避免了40Gb/s使用TDC的弊端；另外100Gb/s也避開了40Gb/s某些碼型對線路PMD受限的尷尬。數(shù)字信號處理技術(shù)除了補(bǔ)償色散、PMD等線性損傷之外，也將朝著開發(fā)非線性損傷均衡算法的方向發(fā)展。

　　作為國內(nèi)優(yōu)秀的信息通信領(lǐng)域設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)解決方案提供商、國家科技部認(rèn)定的國內(nèi)光通信領(lǐng)域唯一的“863”計(jì)劃成果產(chǎn)業(yè)化基地，烽火科技一直堅(jiān)持自主創(chuàng)新、自主研發(fā)的道路，早在2006年就已經(jīng)對100Gb/s進(jìn)行戰(zhàn)略布局。烽火公司力挑重?fù)?dān)，先后承擔(dān)國家973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863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”項(xiàng)目，開展了對160×100Gb/s 2000公里的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Gb/s已經(jīng)取得里程碑進(jìn)展，解決了諸多100Gb/s的關(guān)鍵技術(shù)難題，取得了一系列重大成果，進(jìn)而成功轉(zhuǎn)換到100Gb/s商用化產(chǎn)品中。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)。

　　OTN應(yīng)用不斷深入 助力光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

　　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(dòng)，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，80×10Gb/s在干線上已經(jīng)成為主流，40×10Gb/s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和傳統(tǒng)的波分技術(shù)相比，有非常的多的技術(shù)優(yōu)勢。首先，OTN是支持多種客戶信息的透明傳送，包括SDH、GE和10GE等，并且OPUk在傳送信息時(shí)不對信號做任何處理，異步映射模式也保證了客戶信號的定時(shí)信息傳送。另一方面路由器使用10GE接口可以大大降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，所以WDM系統(tǒng)引入OTN接口是路由器采用10GE接口的前提條件。其次，OTN提供了光電兩種交叉模式，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和技術(shù)的需要可以靈活的選擇，并且對于電交叉支持ODU1(2.5G)、ODU2(10G)、ODU3(40G)多種顆粒的交叉。再次，OTN引入了非常豐富的開銷，包括SM、PM、TCM（1-6）等，相對比基于SDH的WDM只能依賴SDH的B1和J0字節(jié)來說，性能和故障的監(jiān)測能力更強(qiáng)大。

　　從國內(nèi)建網(wǎng)趨勢來看，OTN已經(jīng)成為事實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，特別是在各個(gè)運(yùn)營商的本地城域網(wǎng)當(dāng)中，基本都采用了基于電層交叉的OTN技術(shù)，利用支線路分離的架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)側(cè)和線路側(cè)的解耦合，大大提升了組網(wǎng)的靈活性和業(yè)務(wù)的快速開通和部署能力。目前OTN技術(shù)發(fā)展很快，國內(nèi)主流廠家都推出了相應(yīng)的OTN設(shè)備，運(yùn)營商也非常關(guān)注OTN的應(yīng)用價(jià)值，也為OTN的快速應(yīng)用增添了動(dòng)力。烽火科技從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 5000、FONST 4000、FONST 3000、FOSNT 2000、FONST 1000等新一代OTN傳送平臺。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(gè)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。

　　40G技術(shù)成熟，成就主流波分技術(shù)

　　在經(jīng)過接近兩年的預(yù)熱，40G已經(jīng)正式走上了舞臺的核心。在2010年，40G已經(jīng)成為了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主旋律，特別是在一級干線的建設(shè)上面，40Gb/s DWDM成為解決帶寬需求、拓展傳輸容量的主要技術(shù)手段。

　　從技術(shù)的發(fā)展來看，40G本身技術(shù)已經(jīng)比較成熟，而且伴隨著40G應(yīng)用的不斷深入，40G編碼逐漸的歸一化和集中化，其中PDPSK和RZ-DQPSK成為了設(shè)備商和運(yùn)營商最主要的選擇對象。PDPSK在OSNR容限、非線性容限等具有非常優(yōu)勢的特性，唯的不足在其DGD容限較小，因此其主要應(yīng)用于光纜PMD指標(biāo)較好的應(yīng)用場景，定位于12*22dB跨段以下，而且成本具有明顯優(yōu)勢。RZ-DQPSK在OSNR容限、非線性容限等方面性能比較均衡，相對于PDPSK而言，其DGD容限較大，可以在PMD值更差的光纖上進(jìn)行40G的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，主要定位于16*22dB以下的應(yīng)用場景。

　　目前來看，40G最大的問題在于上游產(chǎn)業(yè)鏈的力量比較分散，在供貨的速度以及價(jià)格上還需近一步的發(fā)展。特別是100G的出現(xiàn)對于40G的沖擊還是比較明顯，上游的器件、芯片廠家把精力更多的放在100G上面，造成40G產(chǎn)業(yè)鏈整體比較薄弱，特別對于40G的客戶側(cè)白光口模塊來講，雖然已經(jīng)相當(dāng)?shù)墓┴浤芰�，但其�?shù)量以及價(jià)格離業(yè)界的期望還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

　　作為國內(nèi)主流的40G解決方案提供商，烽火科技充分利用烽火科技這個(gè)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，40Gb/s WDM相繼在中國電信、中國聯(lián)通等運(yùn)營商取得應(yīng)用。2011年更是窺先機(jī)力擔(dān)重?fù)?dān)，先后承建了中國聯(lián)通東北環(huán)80*40Gb/s傳輸工程。面對工程線路距離長，技術(shù)難度大，業(yè)務(wù)量多的難題，烽火科技采用了一系列的關(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)，很好的解決了工程OSNR受限、PMD受限等技術(shù)難題，為工程的穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。

　　PTN商用提速 應(yīng)用空間不斷拓展

　　業(yè)務(wù)的需求是推動(dòng)PTN技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿�。移�?dòng)業(yè)務(wù)從2G向3G、HSPA+及LTE（4GG）的演進(jìn)，除了傳統(tǒng)業(yè)務(wù)IP化的需求，還對同步、網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、可靠性及 安全性提出了較高的要求。PTN正是在這一背景下應(yīng)運(yùn)而生。它是以太網(wǎng)承載技術(shù)和傳送網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，不但擁有天生的以太網(wǎng)的特性，并且擁有較好的電信級業(yè)務(wù)所需的五個(gè)基本屬性，分別為標(biāo)準(zhǔn)化的業(yè)務(wù)、可擴(kuò)展性、可靠性、嚴(yán)格的QoS和運(yùn)營級別的OAM。

　　PTN分組內(nèi)核提供了統(tǒng)計(jì)復(fù)用能力強(qiáng)大的彈性管道，帶寬利用率高，更適應(yīng)分組業(yè)務(wù)突發(fā)性強(qiáng)的特點(diǎn)。PTN同時(shí)繼承了類似SDH的傳輸網(wǎng)絡(luò)特性、強(qiáng)大的OAM及電信級保護(hù)能力、圖形化界面網(wǎng)管能力等。 PTN技術(shù)與其他技術(shù)相比，更加簡單，實(shí)用，并且融合了多種技術(shù)優(yōu)勢，也因此備受業(yè)界的關(guān)注。從目前的業(yè)務(wù)需求和成熟度來說，PTN的規(guī)模商用還需1-2年時(shí)間。預(yù)計(jì)未來5年內(nèi)，PTN的市場將超過基于傳統(tǒng)的SDH設(shè)備。

　　當(dāng)然PTN技術(shù)與成本優(yōu)勢也將隨著產(chǎn)業(yè)鏈的進(jìn)一步發(fā)展而更加明顯，必將成為移動(dòng)回傳 等高價(jià)值業(yè)務(wù)的主流平臺。同時(shí)，PTN的引入及發(fā)展壯大也必將反作用于業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，將進(jìn)一步促進(jìn)IP化業(yè)務(wù)的高速增長。

　　烽火從2004年參與制定PTN標(biāo)準(zhǔn)以來，積極研發(fā)探索，目前CiTRANS600系列在國內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的國內(nèi)運(yùn)營商的大規(guī)模應(yīng)用，并且在移動(dòng)、電信、聯(lián)通PTN測試中，依靠完善的技術(shù)、功能、設(shè)備的穩(wěn)定表現(xiàn)，烽火PTN設(shè)備技術(shù)排名一直穩(wěn)居前兩名。實(shí)現(xiàn)了多個(gè)唯一，唯一可以實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)保護(hù)且同時(shí)支持Wrapping和Steering，唯一可以實(shí)現(xiàn)與MSTP設(shè)備2.5G接口互通，唯一可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)E1和FE的TPS保護(hù)，唯一可以實(shí)現(xiàn)PTN、OTN、PON技術(shù)兼容的的PTN廠家。烽火科技CiTRANS 600系列智能化PTN產(chǎn)品采用業(yè)界最先進(jìn)的硬件技術(shù)和電信級的軟件智能實(shí)現(xiàn)PTN技術(shù)與ASON技術(shù)的完美融合，有效提升網(wǎng)絡(luò)智能化特性、高可靠性和易管理維護(hù)特性，已在國內(nèi)的三大運(yùn)營商本地網(wǎng)都有規(guī)模部署，滿足不同運(yùn)營商的個(gè)性化需求。

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