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技术和标准日趋成熟 迎来100G时代

[日期:2012-08-14]

【通信产业网讯】(中兴通讯 施社平)100G DWDM大容量传输是缓解运营商传输压力的有效手段。2011年中国电信启动了100G DWDM设备研究性测试,并在此基础上完成了国内100G DWDM设备技术要求(标准)。预计今年中国电信和中国移动都会启动100G DWDM现网部署,100G商用大幕即将开启。

  未来较长时期,有线和无线宽带接入用户还会持续快速增长,而HDTV、3DTV、物联网、云计算等宽带应用不断涌现,单用户带宽需求还会成倍增加,传输带宽还会持续增长,运营商面临带宽增量不增收的局面,因此未来骨干网还会长期面临巨大的传输压力,100G DWDM大容量传输是缓解运营商传输压力的有效手段。

  技术现状

  标准滞后等原因,造成了40G解决方案众多,严重影响到了40G产品链的健康发展。而得益于IEEE、ITU-T、OIF等标准组织几乎同步推进并发布100G相关标准。100G市场被业界一致看好,普遍认为100G是一个具有10年以上长寿命的产品。

  100G光调制方式选择了偏振复用-正交相移键控(简称PM-QPSK,或DP-QPSK等)。100G发送机把100G业务速率封装进ODU4,加上高效的纠错编解码后,线路速率约为30G波特率,从而支持50GHz通道间隔。100G采用相干光接收技术。由于采用了统一的光调制解调方案,促进了100G产业链的成熟和100G的规模部署。

  长距离大容量传输

  100G采用了革命性的光相干接收技术以及复杂的电处理技术,其传输性能有了巨大提升。光接收机色度色散(CD)容限达50000ps/nm,偏振模色散(PMD)容限超过90ns,可以省去光纤线路的色散补偿单元,工程部署中几乎可以不考虑光纤的色度色散和偏振模色散问题。而CD和PMD是目前大规模商用的10G尤其是40G DWDM长距离传输系统的一个关键限制因素。因此100G DWDM设备可以简化工程设计和运营维护。

  10G/40G DWDM系统采用约7%冗余的硬判决纠错编解码(HD-FEC),商用的纠错能力极限约在4E-3,采用约20%冗余的HD-FEC,纠错能力极限可达8E-3。全球领先的设备商的100G DWDM系统采用了先进的具有软判决功能的前向纠错(SD-FEC)技术,纠错能力接近2E-2,比目前常用的7%冗余的HD-FEC几乎好了一个数量级,系统OSNR容限提高2dB左右,对应传输能力增加约60%,无电中继传输距离达到1500km(20×22dB)以上,传输能力接近10G DWDM系统。

  演进趋势

  宽带运营商为了解决骨干传输带宽压力,正积极推进100G设备的商用测试和布点,积累100G设备规模商用的经验。目前100G设备可以基本满足商用部署要求,但在传输能力、设备功耗、设备运维能力等方面还有提升的空间。

 

  进一步提升设备的技术性能

  100G HD-FEC系统传输能力不强,尤其是光纤链路中存在大衰耗长跨段时,无电中继传输距离也就在300-400km,对幅员辽阔的大国无法有效覆盖,因此,要想商用SD-FEC是100G长距离传输系统必须支持的技术。100G系统关键的ASIC芯片(集成了高速ADC+相干处理算法+SD-FEC)还在持续改进。其增加了新的处理功能模块、优化相干处理算法的效率,从而提高性能、降低芯片规模;另外,还需更好地满足工程应用需求,如改善算法来缩短业务保护倒换时间等。

 

  光器件的集成度还在进一步提升。现在已有PM-QPSK集成的光调制器和光解调器,未来发送端驱动器可能跟光调制器进一步集成、光接收端就是一个光组件。这样集成度和性能都可能提升。改善100G线路侧模块高速电路、电源等设计,提高接收机的光信噪比容限。

  进一步降低器件功耗

  如今规模商用的10G/40G设备,核心光模块单位面积功率功耗在1-1.5W/inch2,100G客户侧CFP模块功耗约2W/inch2,而100G线路侧MSA 168pin模块功耗超过3W/inch2。功耗大了不但浪费能源,而且需要更大的散热器、更大的风扇,降低了设备的集成度,芯片管芯温度过高会严重影响设备的寿命和可靠性,因此设备降耗是100G必须进一步解决的问题。

  100G相干处理的核心,内含高速ADC和DSP的ASIC芯片采用最先进的40nm工艺,近期可望通过优化算法减少逻辑单元数量来降低功耗。未来,可采用28nm芯片工艺进一步降低功耗。

  进一步完善测试、运维监测等手段

  随着光通信系统从低速向高速演进,测试手段应越来越完善,而现实情况是由于信号速率的提高,测试难度大大增加,100G测试方法/标准还没有起草,新的测试仪表没有及时跟进。其主要表现在:100G发射机、接收机指标标准和仪表缺乏;实验室缺乏100G抖动测试仪表;100G OTN仪表无法验证新型FEC编码的纠错能力;工程运维中100G的OSNR等无法有效监测等。100G作为一代长寿命的产品,完善的设备测试和运维监测手段,是今后要解决的主要问题。

  经过光通信界的共同努力,100G DWDM技术已基本成熟。主流光网络设备商都适时推出了100G长距离光传输解决方案,国内外运营商已启动了商用测试的步伐,我们将迎来100G DWDM时代。

  100G DWDM设备规模商用即将启动。未来100G设备会在系统性能、功耗及测试运维技术手段方面进一步提升,以更好地满足运营商TCO降低的需要。