現(xiàn)狀光網(wǎng)絡技術及下一代光網(wǎng)絡技術

       本文主要介紹當前光網(wǎng)絡技術的現(xiàn)狀，并重點對于100G、40G、OTN、PTN技術發(fā)展進行詳細的描述，特別針對各種技術的應用情況做了詳盡分析，最后對下一步光網(wǎng)絡技術的發(fā)展方向進行了展望。

        伴隨全業(yè)務運營的不斷深入，國內(nèi)三大運營商業(yè)務的競爭更加全面和空前的激烈。同時，全網(wǎng)IP化也正為了一個不爭的事實，這一切將帶來業(yè)務量的急劇增長和業(yè)務運營的新的變化，運營商該如何應對全網(wǎng)IP化的增長趨勢，如何承載高帶寬需求成為一直是一個擺在當前重要的問題。40G、100G、OTN、PTN技術也正是在這種需求的驅(qū)動下，越來越受到人們的關注。

        業(yè)務驅(qū)動100G大跨步走向未來 

        當大家的焦點還在40G的商用時，2010年6月100GE標準的通過給了100G華麗的出場，在業(yè)務的驅(qū)動下，100G正在大跨步的發(fā)展和完善，走向未來光網(wǎng)路的建設。

        不可否認，100G在標準化做得比較完善。IEEE、ITU-T和OIF三家分別對100G相關的技術進行了定義。IEEE主要集中對100G的客戶以太網(wǎng)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111809 973.568 kbit/s、 104 794 445.815 kbit/s，保證了100GE作為客戶信息映射到OTU信號是的兼容性問題；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。

       與40G相比，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，非線性效應增強，目前業(yè)界基本一致認為，100G傳輸?shù)男枰鉀Q四大關鍵技術，即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，其中包括G.709封裝和超強FEC技術、調(diào)制格式、ODUk交叉技術、系統(tǒng)傳輸監(jiān)控與調(diào)整技術、色散管理技術、低噪聲指數(shù)放大技術，所以100G傳輸技術一項系統(tǒng)工程。 

100G傳輸關鍵技術

        100G調(diào)制格式目前主要有QPSK和OFDM兩種，但需要對性能、復雜度、可實現(xiàn)性上取得平衡。但無論是哪種方案，業(yè)界已認識到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)點在于傳輸線路側采用25G波特率、傳輸距離大于1000 km、兼容50GHz信道間隔、電域偏振解復用，成本低于光域接收機光學結構簡單，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)濾波效應低，缺點在于發(fā)射機光學結構復雜 、交叉相位調(diào)制效應容限低 、高速DAC和ASIC芯片復雜 。100G與客戶側設備的接口為100GBASE-LR4和100GBASE-ER4，采用CFP模塊，主流采用10x10GE短距離互聯(lián)的LAN接口技術，通常是并行的10根光纖或者10個C/DWDM傳輸100GE業(yè)務，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客戶側已經(jīng)有商用經(jīng)的CFP模塊，隨著技術的發(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，也可反向復用到OTU2/3之中。根據(jù)100GE接口的具體實現(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。 100G關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現(xiàn)100Gbps 速率的調(diào)制。DSP則對于相干電接收至關重要，需要在100G高速率數(shù)字處理技術取得突破時，才能實現(xiàn)軟判決、相干電接收的復雜電處理，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)主流的光傳輸設備供應商，一直堅持自主創(chuàng)新、自主研發(fā)的道路，早在2006年就已經(jīng)對100G進行戰(zhàn)略布局。烽火公司窺先機力挑重擔，并先后承擔國家973項目“超高速超大容量超長距離光傳輸基礎研究”和國家863項目“100GE光以太網(wǎng)關鍵技術研究與系統(tǒng)傳輸試驗平臺研制”項目，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)取得里程碑進展，解決了諸多100G的關鍵技術難題，為后續(xù)的產(chǎn)品應用打下了良好的基礎。

        OTN應用不斷深入 助力光網(wǎng)絡建設

        隨著通信業(yè)務容量迅速擴大，特別是數(shù)據(jù)業(yè)務對核心網(wǎng)帶寬的拉動，密集波分復用技術已經(jīng)在國內(nèi)各運營商省干、本地、城域范圍內(nèi)得到了廣泛的應用?？v觀國內(nèi)建設規(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)通常被認為只是點到點“線路技術”，在業(yè)務的調(diào)度與組網(wǎng)技術方面存在著不足。隨著上層IP業(yè)務的迅速發(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技術逐漸浮出水面。 

        OTN和傳統(tǒng)的波分技術相比，有非常的多的技術優(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)絡建設成本，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)絡的特點和技術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)測能力更強大。 

        從國內(nèi)建網(wǎng)趨勢來看，OTN已經(jīng)成為事實的標準，特別是在各個運營商的本地城域網(wǎng)當中，基本都采用了基于電層交叉的OTN技術，利用支線路分離的架構，實現(xiàn)網(wǎng)絡側和線路側的解耦合，大大提升了組網(wǎng)的靈活性和業(yè)務的快速開通和布署能力。目前OTN技術發(fā)展很快，國內(nèi)主流廠家都推出了相應的OTN設備，運營商也非常關注OTN的應用價值，也為OTN的快速應用增添了動力。烽火通信從2002年開始對OTN技術的跟蹤和研發(fā)，經(jīng)過幾年的努力，逐步在國內(nèi)引領OTN技術的發(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可，目前已經(jīng)在全國各個運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)定的應用。

        40G技術成熟，成就主流波分技術

        在經(jīng)過接近兩年的預熱，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)絡建設的主旋律，特別是在一級干線的建設上面，40G DWDM成為解決帶寬需求、拓展傳輸容量的主要技術手段。

        從技術的發(fā)展來看，40G本身技術已經(jīng)比較成熟，而且伴隨著40G應用的不斷深入，40G編碼逐漸的歸一化和集中化，其中PDPSK和RZ-DQPSK成為了設備商和運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，因此其主要應用于光纜PMD指標較好的應用場景，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值更差的光纖上進行40G的網(wǎng)絡建設，主要定位于16*22dB以下的應用場景。

        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的客戶側白光口模塊來講，雖然已經(jīng)相當?shù)墓┴浤芰Γ鋽?shù)量以及價格離業(yè)界的期望還遠遠不夠?！?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，實現(xiàn)器件和芯片的自主化生產(chǎn)，加強自主創(chuàng)新能力，掌握相關的核心技術和專利，40G WDM相繼在中國電信、中國聯(lián)通等運營商取得應用。2010年更是窺先機力擔重擔，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，技術難度大，業(yè)務量多的難題，烽火通信采用了一系列的關鍵技術，包括獨有的sDPSK和sRZ-DQPK編碼調(diào)制技術，結合功率均衡、增益鎖定、單通道精確色散補償技術等核心技術，很好的解決了工程OSNR受限、PMD受限等技術難題，為工程的穩(wěn)定運行保駕護航。

        PTN商用提速 應用空間不斷拓展

        業(yè)務的需求是推動PTN技術發(fā)展的主要動力。移動業(yè)務從2G向3G、HSPA+及LTE（4GG）的演進，除了傳統(tǒng)業(yè)務IP化的需求，還對同步、網(wǎng)絡延時、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運而生。它是以太網(wǎng)承載技術和傳送網(wǎng)技術相結合的產(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)務所需的五個基本屬性，分別為標準化的業(yè)務、可擴展性、可靠性、嚴格的QoS和運營級別的OAM。

        PTN分組內(nèi)核提供了統(tǒng)計復用能力強大的彈性管道，帶寬利用率高，更適應分組業(yè)務突發(fā)性強的特點。PTN同時繼承了類似SDH的傳輸網(wǎng)絡特性、強大的OAM及電信級保護能力、圖形化界面網(wǎng)管能力等。 PTN技術與其他技術相比，更加簡單，實用，并且融合了多種技術優(yōu)勢，也因此備受業(yè)界的關注。從目前的業(yè)務需求和成熟度來說，PTN的規(guī)模商用還需1-2年時間。預計未來5年內(nèi)，PTN的市場將超過基于傳統(tǒng)的SDH設備。

        當然PTN技術與成本優(yōu)勢也將隨著產(chǎn)業(yè)鏈的進一步發(fā)展而更加明顯，必將成為移動回傳 等高價值業(yè)務的主流平臺。同時，PTN的引入及發(fā)展壯大也必將反作用于業(yè)務網(wǎng)絡，將進一步促進IP化業(yè)務的高速增長

        烽火從2004年參與制定PTN標準以來，積極研發(fā)探索，目前CiTRANS600系列在國內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)的國內(nèi)運營商的大規(guī)模應用，并且在移動、電信、聯(lián)通PTN測試中，依靠完善的技術、功能、設備的穩(wěn)定表現(xiàn)，烽火PTN設備技術排名一直穩(wěn)居前兩名。實現(xiàn)了多個唯一，唯一可以實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)保護且同時支持Wrapping和Steering，唯一可以實現(xiàn)與MSTP設備2.5G接口互通，唯一可以同時實現(xiàn)E1和FE的TPS保護，唯一可以實現(xiàn)PTN、OTN、PON技術兼容的的PTN廠家。烽火通信CiTRANS 600系列智能化PTN產(chǎn)品采用業(yè)界最先進的硬件技術和電信級的軟件智能實現(xiàn)PTN技術與ASON技術的完美融合，有效提升網(wǎng)絡智能化特性、高可靠性和易管理維護特性，已在國內(nèi)的三大運營商本地網(wǎng)都有規(guī)模部署，滿足不同運營商的個性化需求。

       總結

       技術的成熟和先進一直是對立體，而對于技術的選擇又要考慮到網(wǎng)絡的未來發(fā)展的規(guī)劃和網(wǎng)絡的安全性。40G是我們走向100G的必經(jīng)之路，100G的商用的步伐正在加快，OTN、PTN等新技術已經(jīng)在網(wǎng)上規(guī)模應用。筆者相信，隨著技術的進一步發(fā)展，應用不斷深入，40G、100G、PTN、OTN將迎來更廣闊的發(fā)展空間。（張賓 郗豪輝）