100G OTN大容量傳輸技術(shù)研究

作者/王思良、張惠，山東省信息產(chǎn)業(yè)服務(wù)有限公司宗；軍燕，中國(guó)電信集團(tuán)山東省電信

100G OTN大容量傳輸技術(shù)研究

作者/王思良、張惠，山東省信息產(chǎn)業(yè)服務(wù)有限公司宗；軍燕，中國(guó)電信集團(tuán)山東省電信

100G OTN是最近幾年被研發(fā)的最新的傳輸技術(shù)，目前已經(jīng)在國(guó)內(nèi)部分大型本地網(wǎng)中進(jìn)行規(guī)模部署。基于此，本文就對(duì)100G OTN大容量傳輸技術(shù)及其特性進(jìn)行了全面的分析，為今后100G OTN大容量傳輸技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展提供可靠的依據(jù)。

100G OTN；大容量；傳輸技術(shù)

引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，使用互聯(lián)網(wǎng)的用戶、使用種類及寬帶需求都在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中不斷增加。我國(guó)干線傳輸網(wǎng)流量是呈每年50%的速度進(jìn)行增長(zhǎng)，骨干傳輸網(wǎng)寬帶也有效提高了200Tbit/s。在云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等一系列的寬帶技術(shù)被廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上，社會(huì)對(duì)于大容量傳送網(wǎng)絡(luò)的需求也不斷增加。40G單波規(guī)模的部署還不到五年的時(shí)間，但是已經(jīng)面臨著100G的挑戰(zhàn)和沖擊。

1.淺析100G OTN大容量傳輸技術(shù)

100G OTN大容量傳輸技術(shù)主要指的是通過(guò)自身的功能和特點(diǎn)，使復(fù)用粒度承載能力發(fā)生變化，從而提高網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸能力。100G OTN大容量傳輸能夠使數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度進(jìn)一步的提高，使網(wǎng)絡(luò)環(huán)境在運(yùn)行過(guò)程中保證安全和可靠，在P網(wǎng)絡(luò)中，能夠?qū)拵Ш侠矸峙洌３志W(wǎng)絡(luò)流量，系統(tǒng)需求會(huì)發(fā)生變化，但是100G OTN大容量傳輸技術(shù)分配粒度不會(huì)發(fā)生變化。目前，網(wǎng)絡(luò)10G業(yè)務(wù)和1G業(yè)務(wù)變?yōu)榱酥髁鳎瑐鹘y(tǒng)點(diǎn)到點(diǎn)由于不具有1G的OTN粒度，不能夠?qū)⑾嚓P(guān)業(yè)務(wù)映射到100G中。根據(jù)目前100G OTN產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度和成熟的技術(shù)分析，能夠?qū)崿F(xiàn)管道的精細(xì)運(yùn)行，并且保障網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中的安全和可靠性，還能夠?qū)崿F(xiàn)多業(yè)務(wù)的高效承載。為了能夠充分將100G OTN大容量傳輸技術(shù)的作用和價(jià)值發(fā)揮出來(lái)，相關(guān)人士設(shè)計(jì)的傳輸基本設(shè)備都是以不中斷網(wǎng)絡(luò)流量為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)寬帶的分配，并且100G bps分配粒度調(diào)節(jié)為1G bps不定，以此實(shí)現(xiàn)虛擬化網(wǎng)絡(luò)寬帶。[1]

2.100G OTN大容量傳輸技術(shù)的要求

要想升級(jí)到100Gb/s ONT 系統(tǒng)，那么就要滿足以下要求：其一，不影響、不串?dāng)_現(xiàn)有DWDM通道信號(hào)；其二，CD容限為±700ps/nm；其三，可以升級(jí)現(xiàn)有DWDM和OTN網(wǎng)絡(luò)；其四，PMD容限為10ps；其五，支持50GHz通道間距。

目前升級(jí)100Gb/s OTN系統(tǒng)可以使用100G PM-QPSK調(diào)制模式實(shí)現(xiàn)。

3.100G PM-QPSK技術(shù)的特征

■3.1 完善OSNR性能

相干檢測(cè)的主要優(yōu)點(diǎn)就是具有色散補(bǔ)償?shù)哪芰Γㄟ^(guò)自身的能力使用小代價(jià)，從而恢復(fù)信號(hào)失真。從OSNR容限貢獻(xiàn)不斷提高方面分析，偏振復(fù)用可以增益3dB，QPSK可以增益3dB，F(xiàn)EC可以增益3dB，相干接受也增益了2-3dB。基于此，100G波分的OSNR容限可以達(dá)到10G。還可以解釋為，在使用100G的過(guò)程中，其和10G系統(tǒng)有著一樣的傳輸距離。

■3.2 色散容限

調(diào)制解調(diào)器可以實(shí)現(xiàn)電子色散補(bǔ)償，基于此，外部就可以不用配置可調(diào)節(jié)色散補(bǔ)償器。有限脈沖響應(yīng)濾波器和芯片色散補(bǔ)償兩者具有一定的因素聯(lián)系，包括拍點(diǎn)數(shù)量及延時(shí)量。PMD補(bǔ)償關(guān)鍵主要是對(duì)網(wǎng)絡(luò)中高速偏振的動(dòng)態(tài)實(shí)施快速追蹤。在電域內(nèi)，通過(guò)DSP和ADC技術(shù)實(shí)現(xiàn)色散補(bǔ)償能夠得到無(wú)限寬色散容量，但是由于芯片的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，一般將CD容限設(shè)計(jì)到上萬(wàn)ps/nm，將PMD容限設(shè)計(jì)到幾百ps。[2]

■3.3 相位調(diào)制

在40G系統(tǒng)中，相位調(diào)制的應(yīng)用較為廣泛，促進(jìn)了100G中的40G系統(tǒng)的成熟。通過(guò)QPSK技術(shù)能夠提高光載波攜帶的信息量，結(jié)合偏振復(fù)用能夠降低100G信號(hào)波率，所以其能夠使用到50GHz間隔OTN系統(tǒng)中，并且還有效降低了光線非線性容忍度要求。

■3.4 偏振復(fù)用

通過(guò)光信號(hào)中的兩個(gè)偏振態(tài)相互正交的特點(diǎn)，能夠有效實(shí)現(xiàn)同個(gè)光載波中的兩路信息，從而降低信號(hào)碼元速率。由于偏振復(fù)用技術(shù)較為成熟，其被廣泛應(yīng)用在40G系統(tǒng)工程中，其在在100G中是一項(xiàng)不可缺少的技術(shù)。偏振復(fù)用在發(fā)射機(jī)中可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的無(wú)源器件，但是難點(diǎn)就在接收機(jī)解偏部分。隨著社會(huì)的進(jìn)步及相關(guān)檢測(cè)技術(shù)的不斷完善，在今后，偏振復(fù)用技術(shù)能夠被廣泛應(yīng)用到電域中，以此被處理。

■3.5 PMD容限

調(diào)制解調(diào)器可以實(shí)現(xiàn)PMD補(bǔ)償，其關(guān)鍵要快速的跟蹤網(wǎng)絡(luò)中的高速偏振動(dòng)態(tài)變化。PMD容限和上述色散容限是不同的，由于色散變化為靜態(tài)，變化量較慢且少，一般都是由于光纖溫度變化導(dǎo)致。

4.100G OTN大容量傳輸技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

100G波分建網(wǎng)模式從技術(shù)上方面來(lái)講有兩種方案：其一，混合模式；其二，純100G傳輸模式。由于混合模式速率不同，波道也會(huì)由于混合模式速率不同而受到影響，從而導(dǎo)致傳輸損傷現(xiàn)象的出現(xiàn)。目前,100G性價(jià)比要不斷高出40G和10G的性價(jià)比，所以在100G波分建網(wǎng)中普遍使用的都是100G傳輸模式。

要想滿足高速路由的傳輸需求，可以使用PM-QPSK。在系統(tǒng)組網(wǎng)過(guò)程中，可以不對(duì)PM-QPSK進(jìn)行色散補(bǔ)償，從而降低了鏈路中放大器的數(shù)量，優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而大大降低建網(wǎng)的成本。在城域網(wǎng)中進(jìn)行組網(wǎng)的時(shí)候，不用考慮路由器長(zhǎng)短影響色散的問(wèn)題，能夠串通多個(gè)ROADM節(jié)點(diǎn)，提高組網(wǎng)的靈活性和高效性。

100G波分系統(tǒng)的產(chǎn)生是在高速率傳輸下，這就導(dǎo)致它的主要建設(shè)集中在一干和二干兩個(gè)層面，大興本地網(wǎng)層面是最后考慮。100G OTN大容量傳輸技術(shù)具有較強(qiáng)的交叉能力，可以提供寬帶的使用效率，并且還能夠提高組網(wǎng)的靈活性。在進(jìn)行大型本地網(wǎng)組網(wǎng)過(guò)程中，可以融入智能平面控制和ROADM，從而提高其智能性，使網(wǎng)絡(luò)信息可以進(jìn)行自動(dòng)維護(hù)及自動(dòng)更新，以此大大的降低投入成本，使運(yùn)行變得更加簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度和業(yè)務(wù)端到端配置。

40波分技術(shù)由于受到限制的影響和PMD、CD的限制，尤其是在PMD不能在40G系統(tǒng)中進(jìn)行補(bǔ)償或者抑制的情況下，由于自身的原因使其壽命較短。但是100G波分技術(shù)可以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面打破這兩者的限制，所以，自動(dòng)100G波分技術(shù)從研發(fā)開始就受到了各界人士的廣泛關(guān)注。在與其相關(guān)的產(chǎn)業(yè)和行業(yè)都在逐步成熟的過(guò)程中，它的優(yōu)勢(shì)也不斷的體現(xiàn)了出來(lái)。據(jù)調(diào)查，目前主流廠家的10G波道造價(jià)大概為10w/波，100G波道造價(jià)大概為50w/波，以此就可以看出來(lái)100G系統(tǒng)就有較高的性價(jià)比，再配以16T大寬帶容量，那么就不需要建設(shè)配套光纜。所以，在之后干線傳輸建設(shè)方面，100G將會(huì)是其的主要內(nèi)容，并且100G OTN也會(huì)成為建設(shè)本地網(wǎng)的重點(diǎn)內(nèi)容。[3]

5.對(duì)100G OTN大容量傳輸技術(shù)相關(guān)建議

首先，根據(jù)實(shí)際需求布置100G和40G兩種bit/s，如果是要傳送大容量的業(yè)務(wù)，那么就可以將其相互協(xié)調(diào)。有兩種高速傳輸技術(shù)：其一，40G bit/s；其二，100G bit/s。

另外，在進(jìn)行FEC選擇的過(guò)程中，要全面考慮成本和性能，一般不限制FEC實(shí)現(xiàn)的差異性和方式，在應(yīng)用過(guò)程中只要性能能夠滿足應(yīng)用的需求，不論是SD還是HD實(shí)現(xiàn)，都不能夠從技術(shù)性能方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

再者，在現(xiàn)社會(huì)中的監(jiān)視100G bit/S DM系統(tǒng)傳輸性能中，綜合評(píng)價(jià)電層指標(biāo)和光層指標(biāo)是非常重要的，因?yàn)槠湎到y(tǒng)性能的變化具有多種原因，那么就要全面考慮糾錯(cuò)前誤碼率指標(biāo)，如果有一個(gè)指標(biāo)沒有得到滿足，那么這個(gè)系統(tǒng)就不符合標(biāo)準(zhǔn)。

其次，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，100G bit/s雖然獲得了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果整體性良好，但是在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，數(shù)據(jù)對(duì)于其中的數(shù)據(jù)并沒有完全的驗(yàn)證，那么考慮到網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和安全性，可以在部署100G bit/s技術(shù)的過(guò)程中使用循序漸進(jìn)的方式，提高傳輸網(wǎng)的時(shí)候，使傳輸系統(tǒng)具有可靠性和穩(wěn)定性。

最后，因?yàn)?0G bit/s技術(shù)具有非常強(qiáng)烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，這就導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)業(yè)處于微利甚至虧本的狀態(tài)，這就阻礙了其的發(fā)展。基于此，建議各種設(shè)備商、運(yùn)營(yíng)商及研究設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)能夠協(xié)調(diào)努力，統(tǒng)一新技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中的價(jià)格，以此得到盈利，保證100G bit/s產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

6.結(jié)束語(yǔ)

在100G規(guī)模部署的過(guò)程中，400G也正在逐漸的進(jìn)入到現(xiàn)社會(huì)人們的視野中。將OFDM技術(shù)使用在四個(gè)基于100Gbit/s PM-QPSK調(diào)制子載波中，可以構(gòu)建成為400G超級(jí)通道。有下一代波長(zhǎng)整形、軟判決等一系列的技術(shù)都在邁向成熟階段，400G系統(tǒng)也會(huì)在此過(guò)程中不斷的發(fā)展。目前我們所處的社會(huì)就是一個(gè)信息時(shí)代，人們對(duì)于同心寬帶的要求及需求將會(huì)越來(lái)越高，并且也是沒有止境的，IT技術(shù)也將會(huì)在這個(gè)時(shí)代中展現(xiàn)自己的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。

＊ [1]周健.100G OTN大容量傳輸技術(shù)解析[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù),2013(2):24—25.

＊ [2]李純丹.100G OTN大容量傳輸技術(shù)淺析[J].科技與創(chuàng)新,2014(11):133—134.

＊ [3]王鵬.100G OTN大容量傳輸技術(shù)分析[J].硅谷,2014(19):60—60.