伴隨數(shù)據(jù)中心網絡的廣泛建設和“東數(shù)西算”戰(zhàn)略的推進,光網絡的帶寬需求以20%以上的高速率增長,驅動光傳送網持續(xù)向更高速更大容量演進。目前,單波100G/200G的波分系統(tǒng)已經在運營商骨干網絡中規(guī)模商用,單波400G系統(tǒng)從城域網走向骨干網,成為業(yè)界關注和應用的重點。伴隨400G光傳送標準在各標準組織基本成熟,B400G成為各標準組織新的熱點課題。
光傳送標準組織總覽
光傳送技術涉及的國際標準組織主要包括ITU-T SG15、OIF、IEEE802.3以及各類MSA(multi source agreement),各國際標準組織的分工及與光傳送設備對應關系如圖1所示。
光傳送的客戶設備輸出的100/200/400/ 800GE以太網接口規(guī)范由IEEE802.3制定;波分設備與客戶設備連接的客戶側光模塊相關標準由OIF/MSA制定;波分設備涉及的業(yè)務信號封裝和光傳送系統(tǒng),系統(tǒng)規(guī)范由ITU-T SG15制定,其中ITU-T SG15 Q5涉及光纖,Q6涉及波分系統(tǒng)和光器件,而Q11規(guī)范OTN的幀結構、映射等技術;線路側光模塊的實現(xiàn)由OIF/MSA制定。
光傳送的國內標準組織主要為CCSA TC6 WG1和WG4工作組。WG1規(guī)范的波分設備具有很高的權威性,基本反映了國內三大運營商的需求和設備商的能力,而WG4主要規(guī)范不同速率不同應用的光模塊標準。
400G及以上速率光系統(tǒng)標準進展
OIF近年來在400G和800G相干光系統(tǒng)標準化方面走在了各標準組織的前列。2022年,OIF完成了400ZR標準規(guī)范。目前正在進行800G LR和ZR的規(guī)范,包含光系統(tǒng)參數(shù)、FEC、DSP和OTN映射等技術,預計2024年底完成。OIF的標準進展對ITU-T和IEEE802.3的800G標準化的技術動向有著重要影響。
IEEE802.3在以太網接口的規(guī)范方面有著絕對的權威性。IEEE802.3正在規(guī)范800G/1.6T以太網接口,包括單通道100G和200G兩種路線的不同傳輸距離接口。值得一提的是,2023年針對800G的10km應用是采用基于IMDD(intensity modulation and direct detection)還是相干技術方案,在IEEE802.3dj項目進行了多次激烈的討論,最終802.3dj決定針對800G 10km設置兩個項目目標,分別采用不同的技術方案??梢钥吹?,隨著單通道速率的提升,相干技術正在不斷下沉和擴大其應用場景。
ITU-T SG15 Q6工作組自2018年發(fā)布100G DWDM規(guī)范后,在400G/800G的標準化方面進展緩慢。其根源是ITU-T致力于規(guī)范多廠家兼容的DWDM系統(tǒng),并試圖尋找一種判定發(fā)射機質量的參數(shù),而對于相干調制的DWDM系統(tǒng),很難有滿意的效果。2023年2月,在Q6的會議上決定重新啟動400G的標準化,并對800G的標準持開放態(tài)度。同時Q6未來C+L擴展波段的需求在800G DWDM的應用得到認可,Q6在400G和800G標準化中的作為值得期待。
CCSA TC6 WG1在400G光系統(tǒng)方面先后完成了《N×400G光波分復用(WDM)系統(tǒng)技術要求》《城域N×400G光波分復用(WDM)技術要求》《C波段擴展的光波分復用(WDM)系統(tǒng)技術要求》系列行標,涵蓋400G骨干、城域以及擴展C波段的應用,調制格式主要規(guī)范了2×200Gbit/s PM-16QAM/PM-QPSK、400Gbit/s PM-16QAM。
同時隨著DSP(digital signal processing)和高性能FEC(forward error correction)技術的發(fā)展以及運營商的建網需求,這兩年立項了《N×400Gbit/s超長距離光波分復用(WDM)系統(tǒng)技術要求》和《城域N×800Gbit/s光波分復用(WDM)系統(tǒng)技術要求》兩項行標,將規(guī)范基于120Gbd以上的QPSK調制格式的WDM光系統(tǒng),并啟動了800G城域網的研究,使得國內在長距離和高速DWDM標準化方面走在了前列。
而CCSA TC6 WG4近三年來先后完成了400G強度調制和相位調制兩種技術的7項系列標準,并啟動了800G光模塊的標準化,來支撐光系統(tǒng)標準的應用需求。
400G及B400G OTN標準進展
ITU-T SG15 Q11工作組作為OTN技術的主要標準制定者,在B400G OTN標準上達成了分階段討論的共識,第一階段主要聚焦于800G OTN標準的制定,主要聚焦在如何承載800GE以太網業(yè)務和800G FlexO接口技術等方面,預計在2023年年底完成相關標準的制定;第二階段則聚焦在800G以上的OTN接口技術,這將會作為2023年后標準討論的一個重點。
在第一階段的工作,ITU-T SG15 Q11已經達成了諸多共識。在承載IEEE802.3規(guī)范的800GE客戶業(yè)務方面,確定了ODUflex(800G)速率以及800GE到OTN映射的參考點,從800GE以太網接口恢復的2條257B格式的數(shù)據(jù)流,按照257B的粒度進行交織形成一條數(shù)據(jù)流。同時為了解決257B帶來的對齊和MTTFPA(mean time to false packet acceptance)問題,將ODUflex 4×3808行凈荷劃分為整數(shù)倍的257B塊和38bit的填充,其中32bit用于承載CRC32完成相關錯誤標記功能。為了簡化ODUflex和以太接口時鐘的倍頻關系,還需要對該條257B數(shù)據(jù)流進行速率補償,以彌補在800GE以太網處理中刪除的AM速率。對比400GE而言,為了節(jié)省傳輸帶寬,并拉近以太業(yè)務速率和OTN速率之間的差距,加大以太業(yè)務和OTN速率使用相同模塊的可能,800GE到OTN映射參考點由66B碼流變更為257B碼流。從800GE PMA接口到OTN傳輸網的處理功能如圖2所示。
在FlexO接口技術方面,根據(jù)傳輸距離不同,區(qū)分為FlexO-x-RS短距接口和FlexO-x-D長距接口。其中FlexO-x-RS短距接口在G.709.1規(guī)范,主要用于域內和域間互聯(lián),傳輸距離通常在40km以下。FlexO-x-D接口在G.709.3規(guī)范,主要用于相干接口長距互聯(lián),傳輸距離通常為100~450km。
在短距接口標準方面,確定先修訂G.709.1,定義通用FlexO-8幀結構、速率、開銷和映射技術,同時也為了其他標準組織如OIF或OpenRoadm更方便地進行相關幀結構的引用。由于B100G FlexO能夠很好地支持到800G速率,確定800G FlexO接口繼續(xù)重用基于1280×5140的FlexO幀結構。其中新增的相關映射技術包括以太業(yè)務直接映射復用到FlexO-xe的路徑。該業(yè)務路徑相較于傳統(tǒng)B100G的映射復用路徑減少ODUflex通道層和OTUCn復用段,允許復用多路100GE/200GE/400GE或者1路800GE映射直接到FlexO-xe。
在長距接口標準方面,相較于400G FlexO接口而言,隨著單端口800G的傳輸帶寬增加,在傳輸相同的距離的前提下,對光器件和模塊的要求更嚴苛,所以在原來FlexO-x-DO全速率接口上增加降速接口FlexO-xe-DO接口,除了減少OTN復用層次外同時還降低了FlexO-x-DO接口DSP幀導頻信號插入頻率。這種接口主要適用于點對點的以太業(yè)務復用傳輸,而不支持OTUCn或ODUflex傳輸,對比于OIF 800ZR接口,可通過FlexO 3R再生功能擴展傳輸距離。
總體而言,400G速率的光傳送標準在國內外標準組織基本完成,基于128GBd以上的QPSK調制的DWDM長距應用是標準的重點;而B400G以上速率包括800G乃至1.6T成為ITU-T、OIF、IEEE802.3和CCSA等國內外標準組織的研究熱點,調制格式、映射技術、擴展C+L光系統(tǒng)、高性能FEC等將成為標準化的關鍵技術。
作者:中興通訊 武成賓、童玲玲
新聞來源:中興通訊技術(簡訊)