從4G到5G，傳輸網領域100G/400G發展迅猛

中國移動通信研究院|王磊

從4G到5G，傳輸網領域100G/400G發展迅猛

中國移動通信研究院|王磊

編者按

在有線網絡領域，100G技術將持續演進和發展，并成為近期承載網的主流選擇；400G技術正在逐步成熟，隨著傳送性能與工藝的提升，其也將逐步在未來幾年內實現一定規模的商用。

寬帶網絡是我國經濟社會發展的戰略性公共基礎設施，早在2013年8月，國務院就印發了“寬帶中國”戰略，要求到2020年，50%的城市家庭用戶帶寬達到100Mbit/s，發達城市部分家庭用戶可達1Gbit/s。寬帶提速是一個涉及網間、骨干/城域/接入網等端到端、全程全網的問題。此外，與現代工業緊密結合的“互聯網+”快速推動移動互聯網、云計算、物聯網等的發展，2025年物聯網聯接指數將達到1000億，“互聯網+”同樣對高速基礎通信網絡有迫切需求。

同時，LTE技術迅猛發展，4.5G/5G已撲面而來，5G時代，基站峰值速率將由4G時代的幾百M到未來幾十G的爆炸式增長；大流量消費成為基本特征，未來單終端每月流量將達30GB以上，視頻成為最主要的基礎業務。

隨著業務大幅增長，承載網絡面臨傳輸管道容量大幅提升的訴求，網絡建設從傳統的10G、40G已經快速切換為100G規模建設，近期中國移動省際骨干傳送網帶寬將從80T增加到200T以上。目前400G技術也正逐步成熟，預計未來線路單波1T/2T、總帶寬160T的波分技術也將逐步達到商用階段。

未來5年內，100G依舊是骨干網建設重點

中國移動省際、省內骨干網絡已經大規模部署100G OTN網絡，并且延伸至主要城市的核心網絡。相干100G在標準化、供應鏈等多個方面非常成熟和完善，它采用相干接收有效減少噪聲干擾，采用先進的DSP算法有效減少非線性的影響，同時在時域和頻域對色度色散和PMD色散進行有效補償，采用糾錯技術（FEC）有效提升了編碼增益，使得系統性能、傳輸距離得到進一步的提升，在傳輸帶寬和部署成本方面，100G和10G相比有非常大的優勢，同時100G傳輸性能可以與10G相媲美；預計未來5年內，100G依然是骨干網OTN建設的主力。

隨著設備集成度、交叉能力不斷提升，早期100G OTN設備的單子架最大滿配功耗已接近20KW，機房供電與散熱面臨巨大壓力，解決提升容量與機房功耗的矛盾是運營商的主要訴求之一。當前28nm技術也已成為主流，同時光模塊持續小型化（168PIN或CFP），設備滿配最大功耗將進一步降低到15KW左右。隨著硅光、ASIC工藝等技術發展，未來設備最大功耗將出現每年20%的降幅，以滿足大容量100G部署的機房要求。

另外，光電融合發展是進一步提升容量、降低功耗的有效方法之一。通過光層業務直達方式，減少中間站點業務處理，有效降低功耗，在現有機房散熱條件下可實現50T以上的交換能力。目前中國移動正計劃在年內啟動“光交叉+電交叉”混合方案的試點，推動相關技術成熟和發展。

超100G是未來技術發展方向。當前業界400G主流方案采用2SC-PDM-16QAM，其容量較100G提升1倍，同時也兼容現網的光層系統。2014年上半年，中國移動聯合華為、貝爾、烽火和中興對400G進行了實驗室和現網測試：測試基于G.652以及G.655兩類光纖場景，傳輸距離達到500km左右；滿足城域和部分省內段落超帶寬承載需求。后續400G主要有兩個發展方向：一是采用QPSK（56G波特率）或者8QAM（40G波特率）通過優化算法也可兼容現有光層系統，解決更長傳輸距離；二是采用Nyquist頻譜壓縮技術可有效提升頻率利用率，將系統波長數、系統總容量提升25%左右，但是頻譜壓縮會帶來更高的相鄰波長間干擾，系統傳輸性能受限。

城域網PTN進入良性發展階段

為匹配業務快速發展，中國移動城域PTN的接入層逐步從GE過渡到10GE，匯聚、核心層管道容量已經從10GE逐步過渡到N*10GE、40GE、100GE或100G混合線卡技術。伴隨著100GE規模應用與光模塊產業鏈的成熟，城域100GE的80km長距已快速實現商業落地，在成本、功耗以及運維能力上，相比混合線卡具備一定優勢，中國移動集采測試表明：主流設備廠商均支持100GE 80km長距解決方案。2015年PTN已實現100GE長距規模采購，在多省市的PTN網絡中實現商用落地，產業進入良性發展階段。

在400GE標準領域，2015年5月于美國匹茲堡舉行的IEEE802.3中間會議上，確定10km 400GE光接口標準方案：8×56G PAM4，光模塊采用與100GE（4×25G）光模塊類似的25G光器件，通過PAM4技術利用25G光器件達到56G帶寬。40km/80km 400GE光模塊采用10km類似的技術（在10km光模塊基礎上增加光放）。

作為100GE到400GE的過渡，通過Flex ETH技術可實現多個100GE管道MAC捆綁，提升端口容量，預計Flex ETH將在2016年實現標準化。

100G成主流，400G漸走熱

100G技術將持續演進和發展，也是近期承載網的主流選擇；400G技術正在逐步成熟，隨著傳送性能與工藝的提升，也將逐步在未來幾年內達到一定規模的商用。

中國移動在2015年7月發布了“中國移動技術愿景2020+”白皮書，以“連接無限可能”為目標，以期建立無所不在的精品網絡，實現萬物互聯。

承載網作為最重要的基礎資源，隨著“互聯網+”的快速發展以及5G時代的來臨，業界正打造從100G到400G的超寬管道，超寬管道也必將滿足大數據流量時代用戶業務需求。