100G OTN從2013年起飛

中興通訊北京研究所 | 孫志勇 朱曉宇 夏焱

100G OTN從2013年起飛

中興通訊北京研究所 | 孫志勇 朱曉宇 夏焱

三大運營商從今年開始在全國部署100G網絡，中國電信100G集采預計超過2500塊板卡，超過中國移動在年初的采購數量，加速了100G規模商用時代的到來；中國聯通也將進行一干100G的建設，集采規模可能超過中國電信。

近兩年，伴隨著家庭寬帶接入方式從xDSL逐步升級為PON，以及有線、無線寬帶用戶量的持續快速增長，高速互聯網、IPTV、3D高清視頻、云計算、云存儲、物聯網等寬帶應用的不斷涌現，促使傳輸網絡從骨干到城域網絡帶寬需求成倍增長。未來數年，干線網絡還將長期面臨巨大的帶寬壓力，100G WDM/OTN大容量傳輸網絡將是緩解運營商帶寬壓力的惟一有效手段。

100G的市場預期

隨著100G標準的完備和100G 調制技術的成熟，100G相關的產業鏈更加完整，業內普遍預測100G 相關產品的成本將會大幅降低，100G系統將具備8～10年的生命周期。

日前據Dell‘Oro發布最新預測報告《2013-2017 Optical Forecast Report》中指出（見圖1），2012年到2013年，100G開始在市場上取代40G，成為傳輸的主流應用。預計到2017年，WDM/OTN產品出貨中，100G占比將超過60%。2013年到2017年，全球100G出貨量年復合增長率高達47%。

100G關鍵技術

10 0 G W DM/OT N系統可在C波段提供80×100G的傳輸容量。100G關鍵技術包含100G線路發送端調制技術、100G相干接收和DSP技術、SD-FEC以及100G 客戶側技術等。

100G線路調制技術

DWDM的長距傳輸主要受限于以下物理限制：1）OSNR；2）色散；3)非線性效應；4）PMD。這些物理受限因素和調制信號速率密切相關，調制速率越高，影響越明顯。

QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）是100G調制方式的最佳選擇，100G信號比特率是112Gbit/s或者更高。如果直接采用QPSK調制，會對系統的光/電器件提出非常高的技術要求。所以引入了光偏振復用（Polarization Multiplexed）方案。偏振復用采用兩路獨立的光偏振態來承載56GHz業務。每路偏振態都采用QPSK調制方式，可以將波特率進一步降低到28Gbit/s，從而可以降低光/電器件的帶寬要求，并降低了系統功耗和成本。國際標準化組織綜合此兩種技術選擇“偏振復用-正交相移鍵控碼”( PM-QPSK)做為標準100G光調制方式。

相干接收和DSP技術

由于經過長距離傳輸后的PM-QPSK光信號其偏振態會隨機變化，接收端的本地光振蕩器與接收光信號存在頻率差以及相位差，成熟的解決方案是采用高速電信號處理（DSP）技術來處理接收的信號。通過采用復雜的高級電信號處理補償技術，100G系統PMD容限和CD容限優于10G系統，并且可降低PMD和CD引入的傳輸代價，具有較高的光接收靈敏度。

軟判決SD-FEC

10G NRZ在糾錯前誤碼率為2x10-3(超強糾錯編碼糾錯門限)時OSNR容限小于12dB，100G的PM-QPSK的糾錯前誤碼率為2x10-3時的OSNR容限在15.5dB左右，也就是說采用相同能力的FEC，100G系統的傳輸距離只有10G系統的一半。因此需要更高效率的FEC技術來提高100G系統能力，也就是軟判決SD-FEC。

在10G/40G系統，采用的硬判決FEC中，解碼器判斷信號的標準是在二進制的0和1之間進行選擇的，這種編碼模式丟棄了信號的一些統計特性。而軟判決SD-FEC最大限度使用信號中包含的信息，會精細化分信號的判斷標準。應用更豐富的采樣信息來判斷接收到的信號是“1”還是“0”。使用更多的采樣信息，解碼器可以提供更高的解碼準確率以此提高系統性能。軟判決FEC比硬判決FEC的凈編碼增益高2dB。

100G客戶側CFP模塊

IEEE定義了100GE的速率為103.125Gbit/s。IEEE和ITU-T定義了100GE的4種物理層接口。盡管10×10G的100GE客戶側相關標準還在討論中，OIF定義了100G客戶側可熱插拔光模塊CFP類型有4波長（4×25G，100GBASE-LR4/ER4）和10波長（10×10G，100GBASE-LR10/ER10）。其中100GBASE-LR4和100GBASE-LR10的CFP客戶側模塊已廣泛應用于高速路由器、交換機和WDM系統的Client側。100GE客戶側CFP模塊采用光子集成技術（PIC），實現了小體積、低功耗。

在100G WDM/OTN系統中，廣泛采用了CFP封裝的客戶側模塊來接入100GE或OTU4業務。其中100GBASELR4 和100GBASE-LR10應用最為廣泛。100G BASE-ER4和100GBASE-ER10 技術還不成熟，有待進一步研發。

圖1 Dell‘Oro預測2013年～2014年100G 發貨量將超過40G

100G發展展望和超100G的挑戰

三大運營商從今年開始在全國部署100G網絡。其中中國電信100G集采預計將會超過2500塊板卡，這將超過中國移動在年初的采購數量，加速了100G規模商用時代的到來。中國聯通將在2013年底或2014年初，進行一干100G的建設，集采規模將超過中國電信。

隨著100G技術的成熟商用，多個設備廠家在超100G技術的研發上也投入了巨大精力，主要致力于400G和1T的傳輸技術，并取得不少技術突破。基于現有的技術研發水平，設備廠家更傾向于400G。由于400G還面臨大量技術瓶頸，同時相關產業鏈還處于萌芽階段，業內專家預測到2020年國內市場才能實現400G的小規模商用。

國內廠家在100G和超100G技術的研發上，已走在了世界前列，其中中興通訊已經推出并成熟規模商用的100G WDM/OTN系列產品。其100G WDM/OTN系列平臺，支持10G/40G/100G傳輸速率，能夠靈活高效調度ODU0/1/2/2e/3/3e2/4/flex顆粒業務。產品覆蓋0.8T～9.4T/14.4T的ODUk交叉容量，并支持10G/40G/100G波長的光層交叉，已成功應用于多個骨干網、本地網和城域網。