關于高速光傳輸技術及標準化進展

徐繼華

摘 要：針對高速光傳輸技術發展問題，采取資料總結法，展開具體的論述，展望技術標準化發展，共享給相關人員參考借鑒。根據課題與實踐經驗總結，堅持標準化發展思路，通過制定完善的技術標準，加大高速光傳輸技術的研究，凝聚強大的發展力量，促進高速光傳輸技術的現代化發展。

關鍵詞：高速光傳輸技術;標準化;現代化

隨著光纖通信技術的完善與推廣應用，其超大傳輸容量和超長傳輸距離等優勢更加凸顯。在5G與互聯網以及數據中心互聯等應用需求不斷增加的背景下，對超大容量和超低時延等要求不斷提高，高速光傳輸技術的升級與優化，通過優勢的集成，例如超低損光纖，使傳輸速率和容量不斷提升。除此之外，高速傳輸應用需求不斷增加，推進技術標準化發展，有著重要的意義。

1 高速光傳輸技術應用面臨的挑戰

基于5G互聯時代背景，將會產生海量的數據，數據只有在最后的幾百米利用5G基站無線傳輸，剩余的都要依靠光網絡承載。將數據看作是“花朵”，那么光網絡就是傳輸營養的樹干。隨著5G時代的到來，數據成倍增長，對光網絡的要求也不斷提高，如何高效傳輸成為面臨的挑戰。由于數據流量成倍數的增長，給網絡帶來很大的影響，網絡的每個組成部分都需要進行技術升級。以往使用的4G基站BBU與RRU之間的GPRI，即前傳接口，帶寬只有9.8Gb/s，5G DU和AAU之間的eCPRI帶寬海量提升。現有的5G單宏站，在100MHz頻譜帶寬下需設置3個25Gb/s eCPRI接口。如果考慮電信與聯通共建，那么200MHz頻譜帶寬需設置6個25Gb/s eCPRI接口，才能夠滿足需求。5G前傳網絡所需的光纖很多，對部署成本以及運維管理等均有著很高的挑戰。在網絡流量不斷高速增加的需求下，單纖容量要進行提升，根據目前的發展速度，對于應用在骨干網以及城域網的DWDM系統要進行升級，從單波長100G演進到200G或者400G。為滿足實際需求，DWDM系統要增加可用頻譜帶寬，同時擴展C波段。基于此，要加大對擴展C波段系統關鍵技術的研究，同時啟動標準化工作，促進C波段WDM系統的商用部署。

2 高速光傳輸技術的應用現狀

2.1 單通路傳輸速率

使用的光傳輸系統若想實現擴容，通過提升單通路傳輸速率，也就是提高頻譜使用率，達到擴容的目的。從光纖通信技術的應用角度分析，線路側單通路傳輸速率從百Mbit/s、2.5Gbit/s以及10Gbit/s等各類速率粒度。實際應用中小于40Gbit/s速率運用強度調制與強度檢測的方案;大于40Gbit/s速率運用的是多階組合調制與相干接收檢測的方案。其中，40Gbit/s速率具備兩個方案的優勢，是針對高速光傳輸技術應用難題，提出的過渡性速率。通過對40Gbit/s進行研究，為后續的100Gbit/s及以上速率運用多階調制+數字相干接收等方案的研究，提供了有力的依據與支持。從當前的應用情況分析，100Gbit已經成為干線傳輸主流商用速率，同時200Gbit/s已經形成一定的規模，受到傳輸距離限制與其他因素的影響，單載波400Gbit/s尚未實現規模化部署。

2.2 擴展更多傳輸波段

從WDM技術應用情況分析，采取的提升系統傳輸容量，較為常用的方法為擴展可用傳輸波段。目前來說，商用系統多使用C波段傳輸窗口，在10Gbit/sWDM系統商用的早期，采取引入L波段達到增加傳輸容量的方案具有可行性，國內編制了通信行業標準，不過受到傳輸容量需求以及單通路速率提升等的影響，采用此方案增加傳輸容量尚未被主流應用。隨著高帶寬業務以及超大容量傳輸需求的增加，加之單通路長距離傳輸技術速率水平提高面臨各類挑戰，使得采用拓展波段達到增加傳輸容量的方法被重新重視[1]。NGOF發布的《擴展C波段WDM系統技術白皮書》，圍繞光頻譜帶寬和性能以及光層等角度，針對擴展C波段系統進行了研究，在2020年啟動標準化工作，計劃推動試點應用，目標是在2021年實現商用化部署。除此之外，面向大容量DWDM技術從骨干網向著邊緣接入下沉，通過組建可調諧激光器特設工作小組展開具體的研究。根據實踐證明，可調諧DWDM激光器在骨干網以及成閾核心網絡已經實現大規模應用，證明了能夠簡化網絡建設以及運維，為了滿足更多的帶寬需求，降低可調諧WDM技術下沉應用成本，還需要面向5G應用場景與其他應用場景，進行相應的研究。

2.3 空分復用

采用的SDM技術，即空分復用技術，其基于多芯光纖復用與少模復用、多芯光纖復用+少模復用等，滿足應用需求。目前部分光纖傳輸容量逐漸逼近極限，面向新型高帶寬流量不斷增加的背景下，為了能夠破解光纖傳輸容量難題，行業人員圍繞SDM技術展開了相關研究。從公開的研究報道內容分析，多芯+少模結合模式的最大傳輸容量可以達到10Pbit/s量級。在2020年的OFC會議上，相關報道的SDM傳輸容量試驗數據顯示，能夠達到10.66Pbit/s量級，使用38芯+3模組合在C+L波段傳輸384個波長通路，單個空間復用通路的容量可以達到93.5Tbit/s量級，同單通路系統相同譜寬的試驗容量屬于同個量級。除此之外，SDM光纖薄層設計成和當前標準單模光纖相同，能夠促進商用[2]。

3 高速光傳輸技術的標準化發展

隨著高速光傳輸技術應用需求的不斷增加，同時技術應用面臨的挑戰很多，推進技術標準化，要圍繞物理接口、傳輸系統的參數規范等，展開具體的研究[3]。從當前國內的標準制定情況分析，推進高速光傳輸技術標準化工作，主要是由CCSA負責，即中國通信標準化協會，具體圍繞100Gbit/s與200/400Gbit/s等內容開展，具體為ITU-T SG15的G.698.x以及IEEE的P802.3ct/cw等。以ITU-T為例，在標準化方面，由SG15的課題組Q6負責高速傳輸物理層的標準制定，具體包括WDM與OTN等各類物理層傳輸接口、系統參數規范。從高速傳輸的標準化角度分析，基于100Gbit/s速率的城域WDM傳輸標準G.698.2已經在2018年11月份正式發布。現階段，主要圍繞城域200與400Gbit/sWDM進行標準化研究。通過制定完善的標準，為高速光傳輸技術的推廣應用提供依據與規范，促使技術的應用價值得以實現，創造更多的效益。制定的G.698.2標準，運用“黑鏈路”的方法，對城域使用的帶光放大器配置的WDM系統和參數加以規范，為單通路彩光接口的橫向兼容性實現提供技術保障[4]。

4 結語：

綜上所述，高速光傳輸技術的應用，能夠滿足多樣化需求。從當前的應用情況分析，主要采取單通路傳輸速率、擴展更多傳輸波段等方式實現擴容。通過加大相關標準的研究，提出完善的技術標準，促進高速光傳輸技術的應用。

參考文獻：

[1]趙文玉.高速光傳輸技術及標準化進展[J].信息通信技術與政策，2020（08）：5-11.

[2]張帆，朱逸蕭.面向數據中心光互連的高速光傳輸技術[J].中興通訊技術，2019，25（05）：17-24.

[3]張磊，朱逸蕭，張帆，陳章淵.面向中短距的高速光傳輸技術及發展趨勢[J].電信科學，2019，35（04）：62-73.

[4]孟凡，王超，李云靜，翟浩田.面向5G大容量業務的超高速傳輸標準及技術探討[J].電信工程技術與標準化，2018，31（01）：30-34.

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