100G關鍵技術及標準產業鏈

李勇　蟻澤純

【摘要】 為應對移動互聯網、云計算、物聯網、國家信息化等未來潛在高帶寬需求，各器件、設備廠商大力投入100G光傳輸技術，本文詳細分析了100G 關鍵技術與標準產業鏈發展情況。

【關鍵詞】 100G 關鍵技術 標準 產業鏈

一、引言

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，干線網絡面臨巨大的帶寬壓力，100G 波分大容量傳輸網路將是緩解運營商帶寬壓力的唯一有效手段。

二、100G關鍵技術

當前主要設備廠商的100G波分系統可在C波段提供的傳輸容量。100G技術實現商用，得益于規模越來越大、體積越來越小的光器件和電芯片集成技術外，同時一些關鍵技術的突破也推動了100G WDM技術的發展，主要有PM-QPSK光調制技術、相干接收、高增益軟判決（SD）FEC技術、DSP算法等。

2.1 PM-QPSK光調制技術

100G信號比特率是112Git/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。

2.2 相干接收

相干平衡光接收機從光信號還原出兩路偏振態，并從中解調出4路相位信息，經過A/D轉換為數字信號，然后通過電補償處理模塊來補償信號由于長距傳輸造成的一些物理損傷，可去掉由于CD 和PMD所帶來眼圖上的失真和碼間干擾。

2.3 DSP技術

經過長距離傳輸后，由于PM-QPSK光信號的偏振態會隨機變化，接收端本地光振蕩器與接收光信號存在頻率差以及相位差，業界采用的解決方案是采用高速電信號處理（DSP）技術，在電域補償色散和PMD，提升色散容限和PMD容限。相比NRZ直接接收，DSP補償技術可提升OSNR容限到近6dB。

2.4 高增益軟判決（SD）FEC技術

SD-FEC譯碼充分利用了信道輸出的波形信息，解調器將匹配濾波器輸出的一個實數值送入譯碼器，即軟判決譯碼器需要的不僅僅是“0/1”碼流，還需要“軟信息”來說明這些“0/1”是0還是1的可靠程度，即離判決門限越遠，判決的可靠性就越高，反之可靠性就越低。要體現遠近程度就要把判決空間劃分得更細。除了劃分“0/1”的門限，還要用“置信門限”將“0”和“1”空間進行劃分以說明判決點在判決空間的相對位置。軟判決包含了比硬判決更多的信道信息，譯碼器能夠通過概率譯碼充分利用這些信息，從而獲得比硬判決譯碼更大的編碼增益[2]。

三、標準

100Gb/s國際標準主要由ITU-T、IEEE和OIF等標準組織制定。ITU-T 主要從光傳送網的角度對100G 技術進行規范；而IEEE 主要從業務接口的角度規范100GE 的接口參數；OIF則主要關注于100G 長途傳輸線路接口以及相關電接口的規范[1]。

100Gb/s和OTN技術的國內標準化工作主要在中國通信標準化協會（CCSA）的傳送網與接入網工作委員會（TC6）開展。截至目前已經完成了《N×100Gb/s光波分復用（WDM）系統技術要求》和《N×100Gb/s光波分復用（WDM）系統測試方法》報批稿，主要規范了N×22dB傳輸模型在G.655和G.652光纖上的關鍵傳輸參數，同時考慮了系統技術實現的差異性，采用背靠背OSNR容限、系統傳輸距離、FEC糾錯前誤碼率等多種參數量化。

四、100G產業鏈發展

當前，無論是路由器還是WDM 傳輸設備廠商，均在100Gbit/s設備研發方面取得了突破性進展，主流的路由器廠商和傳輸廠商一般均可提供100GE 路由器和100Gbit/sWDM/ 光傳送網（OTN）設備，國內傳輸設備廠商華為、中興、烽火均推出基于DP-QPSK 相干接收實時處理的100Gbit/s 傳輸設備。100G端到端產業鏈業已完善，并逐步在全球范圍內應用。

五、結束語

隨著設備與器件廠商大力投入100G技術研發，相關的關鍵技術已被陸續攻克，100G產業鏈的日趨成熟，100G的每bit成本逐步降低，已與10G技術相當。2013年是國內100G技術大規模商用元年。

參 考 文 獻

[1] 湯瑞，趙文玉，吳慶偉，張海懿. 40G/ 100G 標準化現狀及發展趨勢[J]. 郵電設計技術. 2011

[2] 余銀鳳，袁秀森. 100G傳輸系統中的關鍵技術及解決方案[J]. 電信傳輸. 2012endprint