骨干网光网络技术的发展与展望
骨干网光网络技术的发展与展望
1 引言
没有人怀疑IP会一统天下。近年来，伴随数据业务在全球范围内突飞猛进的发展，业务容量和业务颗粒越来越大，如何高效地承载这种突发的、大容量IP业务成为当前通信业面临的非常重要的问题。可喜的是，技术的发展没有停止脚步，一批批新技术、新材料、新工艺不断涌现，来解决传送过程中遇到的问题不断涌现，光网络进入了一个蓬勃发展的阶段，其中100G，40G，OTN传输技术更是人们关注的热点。
2 100G蓄势待发
40G WDM刚刚真正步入光通信的舞台，100G速率的WDM就接锺而来。当人们重新对40G树立信心的时候，100G又走入了我们的视野，100G已经蓄势待发。
2010年对于100G注定是一个平凡的年份，从标准层面来看，相关的IEEE，ITU-T和OIF的100G标准已经基本完成；从需求层面看，100G是必然的发展结果，惟一不定的就是应用时间的先后；从发展趋势来看，100G也是必然的发展方向，目前已经成为光网络的热点技术；从技术角度来说，100G需要克服很多技术瓶颈，因此出现了很多创新技术，用于来解决高速通信当中遇到的问题。
相对于40G来讲，100G在OSNR容限降低4dB，色度色散容限降低6倍，PMD容限降低2.5倍，非线性效应增强，因此涉及到方方面面的技术，目前业界基本一致认为，100G传输的需要解决四大关键技术，即100G线路传输技术，100GE接口技术，100GE封装映射技术和100G关键器件技术，其中包括G.709封装和超强FEC技术，调制格式，ODUk交叉技术，系统传输监控与调整技术，色散管理技术，低噪声指数放大技术，所以100G传输技术是一项系统工程。
100G调制格式目前主要有QPSK和OFDM两种，但需要对性能、复杂度、可实现性上取得平衡。但无论是哪种方案，业界已认识到100G码型必须归一到QPSK码型上，其中PM-QPSK成为为主流方案，优点在于传输线路侧采用25G波特率、传输距离大于1000 km、兼容50GHz信道间隔、电域偏振解复用，成本低于光域接收机光学结构简单，无需延时线干涉仪或平衡检测色度色散，PMD电域处理容限大，无需光域处理光级联滤波效应低，缺点在于发射机光学结构复杂 、交叉相位调制效应容限低 、高速DAC和ASIC芯片复杂 。100G与客户侧设备的接口为100GBASE-LR4和100GBASE-ER4，采用CFP模块，主流采用10×10GE短距离互联的LAN接口技术，通常是并行的10根光纤或者10个C/DWDM传输100GE业务，传输距离为10km和40km，此方案可以重用现有的10GE器件，比较成熟。目前100G客户侧已经有商用经的CFP模块，随着技术的发展，器件商工艺越来越成熟，CFP成品率不断提高。100GE适配到OTN时，可映射到O
TU4中，也可反向复用到OTU2/3之中。根据100GE接口的具体实现形式，存在多条封装映射路径，最主要是100GE串行信号映射到ODU4，其中OTU4的具体速率正在讨论中。100G关键器件中光模块和高速DSP影响最大。只有高速光模块才能实现100Gbit/s 速率的调制。DSP则对于相干电接收至关重要，需要在100G高速率数字处理技术取得突破时，才能实现软判决、相干电接收的复杂电处理，从而提高接收灵敏度，加大100G 的传输距离。
目前，100G技术已并非商用瓶颈，而产品性价比则成为商用的主要抑制因素。虽然目前100G产品性价比并不高，但其最终会达到商用需求，而且我们相信，随着市场整体需求的提高，产品价格会很快下降。
烽火通信作为国内主流的光传输设备供应商，一直坚持自主创新、自主研发的道路，早在2006年就已经对100G进行战略布局。烽火公司窥先机力挑重担，并先后承担国家“九七三”项目“超高速超大容量超长距离光传输基础研究”和国家“八六三”项目“100GE光以太网关键技术研究与系统传输试验平台研制”，开展了对160×100Gbit/s 2000km的3U光传输系统开展研究，将采用业界最为先进的编码，有更良好的OSNR及DGD容限，更适合长距传输。目前，烽火公司100G已经取得里程碑进展，解决了诸多100G的关键技术难题，为后续的产品应用打下了良好的基础。
3 OTN 剑指未来
随着通信业务容量迅速扩大，特别是数据业务对核心网带宽的拉动，密集波分复用技术已经在国内各运营商省干、本地、城域范围内得到了广泛的应用。纵观国内建设规模来看，80×10G在干线上已经成为主流，40×10G的DWDM系统在城域和本地网中发展迅速。然而，传统的DWDM系统通常被认为只是点到点“线路技术”，在业务的调度与组网技术方面存在着不足。随着上层IP业务的迅速发展，要求底层的传输平台层面具有更多的灵活性和智能性，因此OTN技术逐渐浮出水面。
OTN技术是在WDM和SDH/MSTP的技术基础上发展起来，结合了WDM大容量传送的同时，引入了SDH/MSTP交叉的概念，引入了类似于SDH/MSTP完善的OAM能力。在光域，OTN可以实现大颗粒的处理，提供对更大颗粒的2.5G，10G，40G，100G业务的透明传送能力，具有WDM系统高速大容量传输的优势；在电层，OTN使用异步的映射和复用，把SDH/SONET的可运营可管理能力应用到WDM系统中，形成了一个以大颗粒宽带业务传送为特征的大容量调度的网络。
1 引言
没有人怀疑IP会一统天下。近年来，伴随数据业务在全球范围内突飞猛进的发展，业务容量和业务颗粒越来越大，如何高效地承
载这种突发的、大容量IP业务成为当前通信业面临的非常重要的问题。可喜的是，技术的发展没有停止脚步，一批批新技术、新材料、新工艺不断涌现，来解决传送过程中遇到的问题不断涌现，光网络进入了一个蓬勃发展的阶段，其中100G，40G，OTN传输技术更是人们关注的热点。
2 100G蓄势待发
40G WDM刚刚真正步入光通信的舞台，100G速率的WDM就接锺而来。当人们重新对40G树立信心的时候，100G又走入了我们的视野，100G已经蓄势待发。
2010年对于100G注定是一个平凡的年份，从标准层面来看，相关的IEEE，ITU-T和OIF的100G标准已经基本完成；从需求层面看，100G是必然的发展结果，惟一不定的就是应用时间的先后；从发展趋势来看，100G也是必然的发展方向，目前已经成为光网络的热点技术；从技术角度来说，100G需要克服很多技术瓶颈，因此出现了很多创新技术，用于来解决高速通信当中遇到的问题。
相对于40G来讲，100G在OSNR容限降低4dB，色度色散容限降低6倍，PMD容限降低2.5倍，非线性效应增强，因此涉及到方方面面的技术，目前业界基本一致认为，100G传输的需要解决四大关键技术，即100G线路传输技术，100GE接口技术，100GE封装映射技术和100G关键器件技术，其中包括G.709封装和超强FEC技术，调制格式，ODUk交叉技术，系统传输监控与调整技术，色散管理技术，低噪声指数放大技术，所以100G传输技术是一项系统工程。
100G调制格式目前主要有QPSK和OFDM两种，但需要对性能、复杂度、可实现性上取得平衡。但无论是哪种方案，业界已认识到100G码型必须归一到QPSK码型上，其中PM-QPSK成为为主流方案，优点在于传输线路侧采用25G波特率、传输距离大于1000 km、兼容50GHz信道间隔、电域偏振解复用，成本低于光域接收机光学结构简单，无需延时线干涉仪或平衡检测色度色散，PMD电域处理容限大，无需光域处理光级联滤波效应低，缺点在于发射机光学结构复杂 、交叉相位调制效应容限低 、高速DAC和ASIC芯片复杂 。100G与客户侧设备的接口为100GBASE-LR4和100GBASE-ER4，采用CFP模块，主流采用10×10GE短距离互联的LAN接口技术，通常是并行的10根光纤或者10个C/DWDM传输100GE业务，传输距离为10km和40km，此方案可以重用现有的10GE器件，比较成熟。目前100G客户侧已经有商用经的CFP模块，随着技术的发展，器件商工艺越来越成熟，CFP成品率不断提高。100GE适配到OTN时，可映射到OTU4中，也可反向复用到OTU2/3之中。根据100GE接口的具体实现形式，存在多条封装映射路径，最主要是100GE串行信号映射到ODU4，其中OTU4的具体速率正在讨论中。100G关键器件中光模块
和高速DSP影响最大。只有高速光模块才能实现100Gbit/s 速率的调制。DSP则对于相干电接收至关重要，需要在100G高速率数字处理技术取得突破时，才能实现软判决、相干电接收的复杂电处理，从而提高接收灵敏度，加大100G 的传输距离。
目前，100G技术已并非商用瓶颈，而产品性价比则成为商用的主要抑制因素。虽然目前100G产品性价比并不高，但其最终会达到商用需求，而且我们相信，随着市场整体需求的提高，产品价格会很快下降。
烽火通信作为国内主流的光传输设备供应商，一直坚持自主创新、自主研发的道路，早在2006年就已经对100G进行战略布局。烽火公司窥先机力挑重担，并先后承担国家“九七三”项目“超高速超大容量超长距离光传输基础研究”和国家“八六三”项目“100GE光以太网关键技术研究与系统传输试验平台研制”，开展了对160×100Gbit/s 2000km的3U光传输系统开展研究，将采用业界最为先进的编码，有更良好的OSNR及DGD容限，更适合长距传输。目前，烽火公司100G已经取得里程碑进展，解决了诸多100G的关键技术难题，为后续的产品应用打下了良好的基础。
3 OTN 剑指未来
随着通信业务容量迅速扩大，特别是数据业务对核心网带宽的拉动，密集波分复用技术已经在国内各运营商省干、本地、城域范围内得到了广泛的应用。纵观国内建设规模来看，80×10G在干线上已经成为主流，40×10G的DWDM系统在城域和本地网中发展迅速。然而，传统的DWDM系统通常被认为只是点到点“线路技术”，在业务的调度与组网技术方面存在着不足。随着上层IP业务的迅速发展，要求底层的传输平台层面具有更多的灵活性和智能性，因此OTN技术逐渐浮出水面。
OTN技术是在WDM和SDH/MSTP的技术基础上发展起来，结合了WDM大容量传送的同时，引入了SDH/MSTP交叉的概念，引入了类似于SDH/MSTP完善的OAM能力。在光域，OTN可以实现大颗粒的处理，提供对更大颗粒的2.5G，10G，40G，100G业务的透明传送能力，具有WDM系统高速大容量传输的优势；在电层，OTN使用异步的映射和复用，把SDH/SONET的可运营可管理能力应用到WDM系统中，形成了一个以大颗粒宽带业务传送为特征的大容量调度的网络。
成为了下一代光网络中最有竞争力的一种技术，继承并拓展了已有传送网络的众多优势特征，是目前面向宽带客户数据业务驱动的最佳传送技术之一。OTN可以为网络带来很多实际的好处，更有利于业务的发展，其主要体现在采用支线路分离的架构，构建大的带宽缓冲池，提高业务使用和交付能力；采用基于ROADM波长调度
和电交叉交叉技术，提高业务的灵活调度能力；采用标准的OTN接口，引入了类似于SDH的强大OAD能力；采用多种策略的保护技术相结合，为网络安全提供稳定充分保障。
烽火通信从2002年开始对OTN技术的跟踪和研发，经过几年的努力，逐步在国内引领OTN技术的发展，目前已经推出全系列的OTN产品，形成了端到端的解决方案，产品覆盖核心层、骨干层、汇聚层、接入层，其产品系列包括FONST 4000，FONST 3000，FOSNT 2000，FONST 1000等产品。OTN产品一经推出，获得了客户的大量认可，目前已经在全国各个运营商市场获得了大量的商用，包括一干、二干、本地城域网获得了成熟稳定的应用。
4 40G破茧成蝶
40G已经真正走入了大规模商用的舞台，并且 40G波分技术的商用时间还将延续，在未来一段时间内仍将处于稳定增长阶段。40G 波分已经获得了大量的商用，尤其是在运营商的一级干线上，真正成为了建网的主流技术。
40G中有很多关键技术，在诸多技术中，编码调制方式尤为重要，它直接影响系统的色度色散、非线性、信噪比、PMD。从目前来看，编码与调制技术已经基本上走向归一化，基本统一到了以RZ-DQPSK和PDPDK为主，支持厂家最多、商用化程度最高，产业链相对较完善。从产业链的角度来看，40G传输随着应用的不断提升，元器件已经成熟并形成相当的供货能力。对于40G元器件而言，Transponder市场已经有多个竞争者，包括Finisar，Optium，Opnext等；光学元器件目前也已形成多厂商供货的局面；可调色散补偿模块也已经有ofs，TeraXion，Avanex，Civcom等多家供货商；高速电芯片领域也已经有JDSU，CoreOptics，Finisar，Emcore等主流器件厂商的进入，供货能力也将得到明显改善。40G高速传输系统在关键技术、上下游产业链趋向成熟，传输成本也在迅速接近10G系统，40G传输系统大规模商用的大幕已经拉开。
作为国内主流的40G解决方案提供商，烽火通信充分利用烽火科技这个国内最全面的光通信产业集团，实现器件和芯片的自主化生产，加强自主创新能力，掌握相关的核心技术和专利，40G WDM相继在中国电信、中国联通等运营商取得应用。2010年更是窥先机力担重担，先后承建了中国电信南京—合肥—武汉的80×40G传输工程，中国电信北京—天津80×40G工程。面对工程线路距离长，技术难度大，业务量多的难题，烽火通信采用了一系列的关键技术，包括独有的sDPSK和sRZ-DQPK编码调制技术，结合功率均衡、增益锁定、单通道精确色散补偿技术等核心技术，很好地解决了工程OSNR受限和PMD受限等技术难题，为工程的稳定运行保驾护航。
5 结
束语
任何一项技术的发展，都有其固有的规律，光网络技术也不例外。本文中所提到技术有着很好的技术优势，笔者也相信，在不久的将来，这些技术一定会有比较大的发展。但在考虑新技术新产品网络引入的过程中，需要注意引入策略和网络承接性的问题。先进和成熟是一个既对立又统一的概念，在保证技术先进性的基础上，更应看到技术的相对成熟在减少投资风险、控制建设成本力面的重要作用。来源电信网技术)