烽火通信下一代分組光傳輸平臺助力運營商消除網絡“剪刀差”

烽火通信 | 馮勇華

自主營業務從語音逐步轉向以視頻為代表的多媒體數據業務以來，網絡運營商一直面臨網絡“剪刀差”的困擾。

隨著網絡應用和資源不斷豐富，網絡用戶不斷增長，接入能力不斷提升，網絡帶寬需求將繼續保持強勁增長勢頭。而網絡傳輸容量受到可用光纖資源、光器件帶寬、光傳輸技術水平以及網絡運營收支矛盾的限制，網絡容量的增長速度遠低于帶寬需求的增長速度，表現為帶寬需求與網絡容量的剪刀差。

網絡“剪刀差”

如果僅從經濟學的角度來看，帶寬“供不應求”在“有利可圖”的情況下未必不是好事。實際上，運營商網絡建設成本與網絡收入之間也存在巨大剪刀差。根據中國電信科技委主任韋樂平在2012年《中國通信產業大會暨第七屆中國通信技術年會》上關于《電信業的未來與去電信化的思考》報告：2004年～2014年間，中國電信網絡流量年均復合增長率（CAGR）為70%，網絡運營收入CAGR僅為20%。網絡運營增量不增收，網絡運營商驚呼“管道化”、“邊緣化”和“低值化”。

盡管通信網絡已經成為水、電、氣、路一樣是影響到國計民生的基礎性服務行業，不能單純以盈利作為衡量指標，但網絡建設成本與網絡收入之間剪刀差已經嚴重影響到運營商網絡建設的積極性和通信產業的健康發展。《漢書·食貨志上》有云：“糴甚貴，傷民；甚賤，傷農。民傷則離散，農傷則國貧。”不斷提升網絡容量和傳輸性能，降低網絡整體成本，緩解并消除“量收剪刀差”，滿足人民群眾日益增長的帶寬需求和信息服務質量是通信行業的職責和使命。

通過技術創新節流、降支、增收是緩解和消除網絡“剪刀差”重要途徑。具體而言，可從如下幾個方面入手：①強化應用耦合，規范資源使用，緩解帶寬壓力；②打造智能網絡，差異化經營，提升流量價值；③簡化網絡層次，優化網絡結構，提高運維效率；④提高通道速率，減小體積功耗，降低單位bit成本。烽火下一代分組光傳輸平臺(NG-POTP)致力于從寬帶光接入、IP分組化、高速大容量光傳輸管道和節點技術等各個層面打造穩定安全、靈活高效、綠色節能的光網絡，協助運營商消除網絡“剪刀差”的困擾。

下一代分組光傳輸平臺

基于成本和兼容性等方面的考慮，充分利用已鋪設的光纖光纜，在現有光傳輸系統上通過升級和改造光收發單元以提高單個波長通道傳輸數據率的方式來提升系統容量，具有最優的性價比和可行性。網絡傳輸容量的提升，關鍵在于提高頻譜資源的利用率和頻譜效率。密集波分復用(DWDM)可以提高光纖頻譜資源的利用率，極大地提升了網絡傳輸容量，其單通道傳輸速率經歷了從2.5Gbit/s－10Gbit/s－40Gbit/s的提升，正在實現從40Gbit/s－100Gbit/s的跨越。100G DWDM系統可以大幅提升網絡傳輸容量，緩解光纖資源壓力，降低單位比特成本。100G光傳輸主流方案一般采用相干接收PM-QPSK技術，相對于以往的傳輸速率，其跨越性主要體現在實現技術的一系列重大變革，包括數字相干接收、軟判決糾錯編碼、光電集成技術等。

100G采用的數字相干接收技術使得光傳輸系統具有足夠的色散容限和偏振模容限，無需考慮線路傳輸上的色度色散和偏振模色散的影響，這給網絡建設和運維帶來一系列好處，主要包括：①簡化了傳輸線路上的光學色散補償和偏振解復用設計，線路設計更簡單；②消除了低PMD光纖的依賴，適用于各種規格的傳輸光纖，方便光纖線路速率升級；③消除了傳輸線路DCF光纖非線性效應的影響，減少了線路放大器的數量和ASE噪聲的影響，降低了線路成本，提升了系統長距傳輸能力；④減小了線路傳輸時延，按照1km光纖5us的時延計算，消除DCF光纖所帶來的時延減少非常可觀，這對時延敏感的應用環境意義重大；⑤保護恢復時間小于50ms，（不同于40G系統）100G數字信號處理自適應色散補償算法收斂迅速，完全滿足電信級恢復時延要求。

軟判決所提供的可信度信息可以進一步提高FEC編碼增益。一般而言，在相同開銷和編碼算法的情況下，相對于硬判決，軟判決可以獲得1.1dB以上的編碼增益提升。對于主要受到非線性效應限制的100G光傳輸系統，1dB糾錯編碼增益對系統傳輸性能的提升遠高于衰減或色散受限的光傳輸系統。根據中國移動、中國電信100G測試結果以及100G行標，G.655光纖時采用軟判決的傳輸距離比硬判決多6個跨段，傳輸距離提升了60%。

采用先進的光電集成技術可以有效降低網絡節點設備的功耗、占地以及散熱成本。對于100G以及以后的超100G系統而言，由于其采用電處理的方式消除光傳輸中存在的問題，其功耗、體積和散熱問題比較突出。100G系統功耗在很大程度上取決于其ASIC芯片所采用的處理工藝。早期基于硬判決技術的100G板卡大多采用65nm處理工藝，其功耗和體積較大；第二代基于軟判決技術的100G板卡一般采用40nm處理工藝，其功耗僅為65nm工藝的60%。

簡化網絡

除了采用100G提高網絡容量，簡化網絡運維、降低單位比特成本之外，還可以從網絡架構入手簡化網絡層次，減少網絡設備堆疊，降低網絡功耗和占地面積，提高帶寬資源的利用效率和網絡運維效率。從光網絡實現技術來看，波分復用、偏振模復用以及復雜的高級調制技術用于提高光纖的傳輸容量，基于時分復用的SDH/OTN技術以及基于統計時分復用的分組技術用于提高網絡容量的利用效率和調度靈活性。隨著語音、視頻業務的IP化，IP over OTN/WDM的趨勢日漸清晰，一款設備同時具備WDM/OTN/SDH/PTN能力以簡化網絡層次、減少設備堆疊、提高網絡效率、降低網絡成本的呼聲越來越高。

烽火通信積極響應運營商網絡建設新需求，早在2010年就針對網絡IP與光融合趨勢開始規劃和研發一系列新型設備以簡化網絡層次、提高網絡傳輸效率、降低運營商網絡成本。以目前已經成熟并開始小規模應用的分組增強型OTN(PEOTN)設備FONST6000為例，該設備采用基于信元交換的統一交叉內核，交叉容量達到12.8T/25.6T，交叉容量可根據實際業務類型(Packet/VC/ODUk)自適應靈活分配，可支持200G/400G任意業務接入。烽火系列化分組光傳輸設備PEOTN/POTN同時具備WDM/OTN/SDH/PTN設備能力，可用于取代現有OTN與PTN/IPRAN的設備堆疊，減化網絡層次，減小占地面積和功耗，提高網絡效率，降低網絡成本。

網絡“量收剪刀差”是傳統語音業務向豐富多彩的數據業務轉型過程中人們對信息需求欲望爆發式釋放的生動體現，是帶寬需求與網絡技術差距的反映，需要包括網絡應用提供商、網絡運營商、設備提供商以及器件提供商在內的整個通信產業界齊心協力、共同面對。作為業界領先的光傳輸設備和光傳輸方案提供商，烽火下一代分組光傳輸平臺(NGPOTP)已經做好了準備。