超100G:前途很光明，道路很曲折

中國信息通信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 | 趙文玉

超100G:前途很光明，道路很曲折

中國信息通信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 | 趙文玉

從未來2～3年發(fā)展來看，受限于標(biāo)準(zhǔn)化進展、業(yè)務(wù)應(yīng)用需求、設(shè)備研制、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運維等諸多因素，超100G技術(shù)在首次引入和部署時仍將優(yōu)先選擇單一速率，其中400G有望率先步入干線和城域商用，同時也不排除局部部署200G的可能性。

在諸多新型應(yīng)用的驅(qū)動下，目前100G技術(shù)已成熟商用并實現(xiàn)規(guī)模部署。根據(jù)思科公司的測算，未來幾年全球IP流量將保持21%左右的增長率，到2018年IP流量將為2013年的3倍。IP流量為目前傳輸網(wǎng)的主要承載業(yè)務(wù)，若將2013年作為100G技術(shù)規(guī)模部署的起點，那么今后幾年超100G傳輸需求將日趨明顯。

超100G標(biāo)準(zhǔn)工作取得初步進展

超100G正成為高速傳輸技術(shù)領(lǐng)域關(guān)注熱點。縱觀未來業(yè)務(wù)傳輸帶寬需求、國際標(biāo)準(zhǔn)制定、主流設(shè)備商樣機研制、典型運營商現(xiàn)網(wǎng)試點等研究進展，超100G技術(shù)未來發(fā)展前景可期。

ITU-T、IEEE及OIF三大國際標(biāo)準(zhǔn)組織主要圍繞超100G開展標(biāo)準(zhǔn)化工作，目前已啟動相關(guān)工作并取得一定進展。ITU-T SG15的Q6和Q11分別負(fù)責(zé)超100G物理層和光傳送網(wǎng)（OTN）邏輯層的標(biāo)準(zhǔn)化工作，其中Q6主要把超100G應(yīng)用的新型物理傳輸技術(shù)納入到G.sup39文件之中，但對于超100G的具體物理傳輸參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作尚未開展；Q11主要研究超100G OTN的標(biāo)準(zhǔn)化工作，目前在超100G幀格式、時隙、線路接口速率等參數(shù)方面在諸多研究假設(shè)（主要考慮與IEEE 400GE的關(guān)聯(lián)性）的前提下初步達成共識，具體的業(yè)務(wù)復(fù)用和映射等細(xì)節(jié)尚在進一步研究之中，預(yù)計最終標(biāo)準(zhǔn)化時間節(jié)點將與IEEE 400GE基本同步。

IEEE的802.3工作組主要承擔(dān)400GE的標(biāo)準(zhǔn)化工作，該標(biāo)準(zhǔn)于2014年3月正式立項，截至目前已經(jīng)在接口結(jié)構(gòu)、能耗支持、OTN重用和多模光纖方案等方面達成共識，但甚為關(guān)鍵的FEC選擇、單模光纖方案等方面尚在進一步討論，目前標(biāo)準(zhǔn)制定進展滯后原定計劃（2015年1月完成草案V1.0），具體新的制定計劃尚未發(fā)布。

OIF的物理鏈層（PLL）主要負(fù)責(zé)光電模塊及高速接口等標(biāo)準(zhǔn)化工作，目前已經(jīng)發(fā)布了《400G白皮書》（主要涉及400G傳輸面臨的技術(shù)問題及解決方案分析）的第一版，同時也在今年立項并繼續(xù)開展《400G白皮書》的新版本研究工作。

另外，我國CCSA TC6的WG1和WG4關(guān)于超100G的標(biāo)準(zhǔn)化研究工作與國際基本同步。按照目前標(biāo)準(zhǔn)化組織的整體研究進展，預(yù)計2016年上半年，以400G為典型速率的超100G標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵方案和技術(shù)參數(shù)將趨于穩(wěn)定。

超100G目前發(fā)展面臨多種限制

雖然超100G未來應(yīng)用前景可期，但其未來發(fā)展也面臨多種因素限制。首先，目標(biāo)速率模糊化將明顯影響超100G技術(shù)發(fā)展進度。不同于100G及其以下速率高速傳輸，超100G是多種可能速率的統(tǒng)稱，可能是400G、1Tb/s或者是n×100G等。雖然這一定程度上是業(yè)界初期無法準(zhǔn)確預(yù)測未來主流傳輸速率的籠統(tǒng)說法，但實際上對于超100G技術(shù)自身的發(fā)展也帶來一定的阻力，譬如速率都未制定，物理層傳輸技術(shù)如何選擇調(diào)制和復(fù)用技術(shù)等問題就成為困難。

從目前設(shè)備研制、運營商試點驗證（我國三大運營商均關(guān)注400G技術(shù)發(fā)展并部分開展試點驗證）以及標(biāo)準(zhǔn)制定現(xiàn)狀等來看，預(yù)計基于400G速率的超100G技術(shù)是未來2～3年的主流速率。

其次，超100G技術(shù)挑戰(zhàn)尚未完全解決。受限于譜效、傳輸距離等物理限制因素，超100G技術(shù)目前尚未尋找到一種理想的技術(shù)方案達到譜效和傳輸距離的平衡。以典型的400G技術(shù)為例，基于4載波的正交相移鍵控（QPSK）方案對于譜效提升有限，而基于2載波或單載波的16階正交幅度調(diào)制（16-QAM）方案的傳輸距離則限于城域或更短范圍。

另外，基于光/電域的正交頻分復(fù)用（OFDM）及其多種演進技術(shù)等更高速率的超100G技術(shù)尚處于實驗室研究階段，與商用化產(chǎn)品尚有一段距離。

最后，100G技術(shù)的預(yù)期生命周期較長。100G技術(shù)作為革命性的高速傳輸技術(shù)，諸多產(chǎn)業(yè)機構(gòu)在前期進行了大量投入，這些投入均需要一定周期的回報，同時業(yè)界對于其未來生命周期的期望也較長，這也對于超100G技術(shù)的商用部署和應(yīng)用產(chǎn)生一定的阻礙作用。

未來多種速率制式可能并存，400G有望率先步入商用

超100G技術(shù)作為未來高速傳輸?shù)牡湫图夹g(shù)，其在全面部署應(yīng)用之前還要經(jīng)歷不同的發(fā)展階段。從過去20年的發(fā)展來看，高速光傳輸速率經(jīng)歷了基于單一強度調(diào)制的2.5G和10G、基于多種技術(shù)體制競爭的40G以及基于相干檢測和偏振復(fù)用的QPSK的100G等不同階段。

受限于物理傳輸性能限制和當(dāng)前技術(shù)發(fā)展水平等，超100G則將重新進入類似當(dāng)年40G技術(shù)的發(fā)展階段，但面臨更為復(fù)雜的多種速率和技術(shù)體制同時競爭的局面，同時也將與目前業(yè)界作為熱點討論的軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）技術(shù)發(fā)展緊密關(guān)聯(lián)。

考慮到新增的大型數(shù)據(jù)中心傳輸、SDN技術(shù)應(yīng)用等需求，超100G未來發(fā)展將可能呈現(xiàn)多種速率、多種制式并存發(fā)展的局面，譬如相同傳輸速率根據(jù)不同距離選擇不同的調(diào)制碼型、根據(jù)應(yīng)用接口選擇和調(diào)整傳輸速率等，尤其隨著城域流量增長逐漸超過干線流量的發(fā)展趨勢，未來超100G技術(shù)的應(yīng)用將可能打破現(xiàn)有首先基于干線傳輸應(yīng)用的慣例，城域也將成為超100G技術(shù)首先考慮的主要場景之一。

但從未來2～3年發(fā)展來看，受限于標(biāo)準(zhǔn)化進展、業(yè)務(wù)應(yīng)用需求、設(shè)備研制、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運維等諸多因素，超100G技術(shù)在首次引入和部署時仍將優(yōu)先選擇單一速率，其中400G速率有望率先步入干線和城域商用，同時也不排除局部部署200G速率的可能性。

另外，400G實際部署也將面臨多種技術(shù)制式選擇的局面，譬如根據(jù)傳輸距離、應(yīng)用環(huán)境、成本和能耗等選擇不同調(diào)制階數(shù)的正交幅度調(diào)制（n-QAM）技術(shù)等，當(dāng)然也與未來幾年的實際流量增長情況密切相關(guān)，如果實際增長速率高于預(yù)期，則有助于400G及時部署，反之亦然。