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現(xiàn)狀光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及下一代光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

摘要:伴隨全業(yè)務(wù)運營的不斷深入,國內(nèi)三大運營商業(yè)務(wù)的競爭更加全面和空前的激烈。同時,全網(wǎng)IP化也正為了一個不爭的事實,這一切將帶來業(yè)務(wù)量的急劇增長和業(yè)務(wù)運營的新的變化,運營商該如何應(yīng)對全網(wǎng)IP化的增長趨勢,如何承載高帶寬需求成為一直是一個擺在當前重要的問題。40G、100G、OTN、PTN技術(shù)也正是在這種需求的驅(qū)動下,越來越受到人們的關(guān)注。
       本文主要介紹當前光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的現(xiàn)狀,并重點對于100G、40G、OTN、PTN技術(shù)發(fā)展進行詳細的描述,特別針對各種技術(shù)的應(yīng)用情況做了詳盡分析,最后對下一步光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展方向進行了展望。

        伴隨全業(yè)務(wù)運營的不斷深入,國內(nèi)三大運營商業(yè)務(wù)的競爭更加全面和空前的激烈。同時,全網(wǎng)IP化也正為了一個不爭的事實,這一切將帶來業(yè)務(wù)量的急劇增長和業(yè)務(wù)運營的新的變化,運營商該如何應(yīng)對全網(wǎng)IP化的增長趨勢,如何承載高帶寬需求成為一直是一個擺在當前重要的問題。40G、100G、OTN、PTN技術(shù)也正是在這種需求的驅(qū)動下,越來越受到人們的關(guān)注。

        業(yè)務(wù)驅(qū)動100G大跨步走向未來 

        當大家的焦點還在40G的商用時,2010年6月100GE標準的通過給了100G華麗的出場,在業(yè)務(wù)的驅(qū)動下,100G正在大跨步的發(fā)展和完善,走向未來光網(wǎng)路的建設(shè)。

        不可否認,100G在標準化做得比較完善。IEEE、ITU-T和OIF三家分別對100G相關(guān)的技術(shù)進行了定義。IEEE主要集中對100G的客戶以太網(wǎng)信號定義,103.125G為100GE的信號速率;ITU-T則定義了OTU4,ODU4的信號速率,分別為111809 973.568 kbit/s、 104 794 445.815 kbit/s,保證了100GE作為客戶信息映射到OTU信號是的兼容性問題;OIF主要定義了相關(guān)的電接口,同時也展開了對DP-QPSK碼型的100G長距傳輸研究。

       與40G相比,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,非線性效應(yīng)增強,目前業(yè)界基本一致認為,100G傳輸?shù)男枰鉀Q四大關(guān)鍵技術(shù),即100G線路傳輸技術(shù)、100GE接口技術(shù)、100GE封裝映射技術(shù)和100G關(guān)鍵器件技術(shù),其中包括G.709封裝和超強FEC技術(shù)、調(diào)制格式、ODUk交叉技術(shù)、系統(tǒng)傳輸監(jiān)控與調(diào)整技術(shù)、色散管理技術(shù)、低噪聲指數(shù)放大技術(shù),所以100G傳輸技術(shù)一項系統(tǒng)工程。 


100G傳輸關(guān)鍵技術(shù)


        100G調(diào)制格式目前主要有QPSK和OFDM兩種,但需要對性能、復雜度、可實現(xiàn)性上取得平衡。但無論是哪種方案,業(yè)界已認識到100G碼型必須歸一到QPSK碼型上,其中PM-QPSK成為為主流方案,優(yōu)點在于傳輸線路側(cè)采用25G波特率、傳輸距離大于1000 km、兼容50GHz信道間隔、電域偏振解復用,成本低于光域接收機光學結(jié)構(gòu)簡單,無需延時線干涉儀或平衡檢測色度色散,PMD電域處理容限大,無需光域處理光級聯(lián)濾波效應(yīng)低,缺點在于發(fā)射機光學結(jié)構(gòu)復雜 、交叉相位調(diào)制效應(yīng)容限低 、高速DAC和ASIC芯片復雜 。100G與客戶側(cè)設(shè)備的接口為100GBASE-LR4和100GBASE-ER4,采用CFP模塊,主流采用10x10GE短距離互聯(lián)的LAN接口技術(shù),通常是并行的10根光纖或者10個C/DWDM傳輸100GE業(yè)務(wù),傳輸距離為10km和40km,此方案可以重用現(xiàn)有的10GE器件,比較成熟。目前100G客戶側(cè)已經(jīng)有商用經(jīng)的CFP模塊,隨著技術(shù)的發(fā)展,器件商工藝越來越成熟,CFP成品率不斷提高。100GE適配到OTN時,可映射到OTU4中,也可反向復用到OTU2/3之中。根據(jù)100GE接口的具體實現(xiàn)形式,存在多條封裝映射路徑,最主要是100GE串行信號映射到ODU4。 100G關(guān)鍵器件中光模塊和高速DSP影響最大。只有高速光模塊才能實現(xiàn)100Gbps 速率的調(diào)制。DSP則對于相干電接收至關(guān)重要,需要在100G高速率數(shù)字處理技術(shù)取得突破時,才能實現(xiàn)軟判決、相干電接收的復雜電處理,從而提高接收靈敏度,加大100G 的傳輸距離。

        目前100G技術(shù)已并非商用瓶頸,而產(chǎn)品性價比則成為商用的主要抑制因素。雖然目前100G產(chǎn)品性價比并不高,但其最終會達到商用需求,而且我們相信,隨著市場整體需求的提高,產(chǎn)品價格會很快下降。

       烽火通信作為國內(nèi)主流的光傳輸設(shè)備供應(yīng)商,一直堅持自主創(chuàng)新、自主研發(fā)的道路,早在2006年就已經(jīng)對100G進行戰(zhàn)略布局。烽火公司窺先機力挑重擔,并先后承擔國家973項目“超高速超大容量超長距離光傳輸基礎(chǔ)研究”和國家863項目“100GE光以太網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與系統(tǒng)傳輸試驗平臺研制”項目,開展了對160×100Gb/s 2000公里的3U光傳輸系統(tǒng)開展研究,將采用業(yè)界最為先進的編碼,有更良好的OSNR及DGD容限,更適合長距傳輸。目前,烽火公司100G已經(jīng)取得里程碑進展,解決了諸多100G的關(guān)鍵技術(shù)難題,為后續(xù)的產(chǎn)品應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。

        OTN應(yīng)用不斷深入 助力光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

        隨著通信業(yè)務(wù)容量迅速擴大,特別是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對核心網(wǎng)帶寬的拉動,密集波分復用技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)各運營商省干、本地、城域范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用??v觀國內(nèi)建設(shè)規(guī)模來看,80×10G在干線上已經(jīng)成為主流,40×10G的DWDM系統(tǒng)在城域和本地網(wǎng)中發(fā)展迅速。然而,傳統(tǒng)的DWDM系統(tǒng)通常被認為只是點到點“線路技術(shù)”,在業(yè)務(wù)的調(diào)度與組網(wǎng)技術(shù)方面存在著不足。隨著上層IP業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展,要求底層的傳輸平臺層面具有更多的靈活性和智能性,因此,OTN技術(shù)逐漸浮出水面。 

        OTN和傳統(tǒng)的波分技術(shù)相比,有非常的多的技術(shù)優(yōu)勢。首先,OTN是支持多種客戶信息的透明傳送,包括SDH、GE和10GE等。并且OPUk在傳送信息時不對信號做任何處理,異步映射模式也保證了客戶信號的定時信息傳送。另一方面路由器使用10GE接口可以大大降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本,所以WDM系統(tǒng)引入OTN接口是路由器采用10GE接口的前提條件。其次,OTN提供了光電兩種交叉模式,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的特點和技術(shù)的需要可以靈活的選擇,并且對于電交叉支持ODU1(2.5G)、ODU2(10G)、ODU3(40G)多種顆粒的交叉。再次,OTN引入了非常豐富的開銷,包括SM、PM、TCM(1-6)等,相對比基于SDH的WDM只能依賴SDH的B1和J0字節(jié)來說,性能和故障的監(jiān)測能力更強大。 

        從國內(nèi)建網(wǎng)趨勢來看,OTN已經(jīng)成為事實的標準,特別是在各個運營商的本地城域網(wǎng)當中,基本都采用了基于電層交叉的OTN技術(shù),利用支線路分離的架構(gòu),實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)側(cè)和線路側(cè)的解耦合,大大提升了組網(wǎng)的靈活性和業(yè)務(wù)的快速開通和布署能力。目前OTN技術(shù)發(fā)展很快,國內(nèi)主流廠家都推出了相應(yīng)的OTN設(shè)備,運營商也非常關(guān)注OTN的應(yīng)用價值,也為OTN的快速應(yīng)用增添了動力。烽火通信從2002年開始對OTN技術(shù)的跟蹤和研發(fā),經(jīng)過幾年的努力,逐步在國內(nèi)引領(lǐng)OTN技術(shù)的發(fā)展,目前已經(jīng)推出全系列的OTN產(chǎn)品,形成了端到端的解決方案,產(chǎn)品覆蓋核心層、骨干層、匯聚層、接入層,,其產(chǎn)品系列包括FONST 5000、FONST 4000、FONST 3000、FOSNT 2000、FONST 1000等新一代OTN傳送平臺。OTN產(chǎn)品一經(jīng)推出,獲得了客戶的大量認可,目前已經(jīng)在全國各個運營商市場獲得了大量的商用,包括一干、二干、本地城域網(wǎng)獲得了成熟穩(wěn)定的應(yīng)用。

        40G技術(shù)成熟,成就主流波分技術(shù)

        在經(jīng)過接近兩年的預(yù)熱,40G已經(jīng)正式走上了舞臺的核心。在2010年,40G已經(jīng)成為了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主旋律,特別是在一級干線的建設(shè)上面,40G DWDM成為解決帶寬需求、拓展傳輸容量的主要技術(shù)手段。

        從技術(shù)的發(fā)展來看,40G本身技術(shù)已經(jīng)比較成熟,而且伴隨著40G應(yīng)用的不斷深入,40G編碼逐漸的歸一化和集中化,其中PDPSK和RZ-DQPSK成為了設(shè)備商和運營商最主要的選擇對象。PDPSK在OSNR容限、非線性容限等具有非常優(yōu)勢的特性,唯的不足在其DGD容限較小,因此其主要應(yīng)用于光纜PMD指標較好的應(yīng)用場景,定位于12*22dB跨段以下,而且成本具有明顯優(yōu)勢。RZ-DQPSK在OSNR容限、非線性容限等方面性能比較均衡,相對于PDPSK而言,其DGD容限較大,可以在PMD值更差的光纖上進行40G的網(wǎng)絡(luò)建設(shè),主要定位于16*22dB以下的應(yīng)用場景。

        目前來看,40G最大的問題在于上游產(chǎn)業(yè)鏈的力量比較分散,在供貨的速度以及價格上還需近一步的發(fā)展。特別是100G的出現(xiàn)對于40G的沖擊還是比較明顯,上游的器件、芯片廠家把精力更多的放在100G上面,造成40G產(chǎn)業(yè)鏈整體比較薄弱,特別對于40G的客戶側(cè)白光口模塊來講,雖然已經(jīng)相當?shù)墓┴浤芰?,但其?shù)量以及價格離業(yè)界的期望還遠遠不夠?!?作為國內(nèi)主流的40G解決方案提供商,烽火通信充分利用烽火科技這個國內(nèi)最全面的光通信產(chǎn)業(yè)集團,實現(xiàn)器件和芯片的自主化生產(chǎn),加強自主創(chuàng)新能力,掌握相關(guān)的核心技術(shù)和專利,40G WDM相繼在中國電信、中國聯(lián)通等運營商取得應(yīng)用。2010年更是窺先機力擔重擔,先后承建了中國電信南京-合肥-武漢的80*40G傳輸工程,中國電信北京-天津80*40G工程。面對工程線路距離長,技術(shù)難度大,業(yè)務(wù)量多的難題,烽火通信采用了一系列的關(guān)鍵技術(shù),包括獨有的sDPSK和sRZ-DQPK編碼調(diào)制技術(shù),結(jié)合功率均衡、增益鎖定、單通道精確色散補償技術(shù)等核心技術(shù),很好的解決了工程OSNR受限、PMD受限等技術(shù)難題,為工程的穩(wěn)定運行保駕護航。

        PTN商用提速 應(yīng)用空間不斷拓展

        業(yè)務(wù)的需求是推動PTN技術(shù)發(fā)展的主要動力。移動業(yè)務(wù)從2G向3G、HSPA+及LTE(4GG)的演進,除了傳統(tǒng)業(yè)務(wù)IP化的需求,還對同步、網(wǎng)絡(luò)延時、可靠性及 安全性提出了較高的要求。PTN正是在這一背景下應(yīng)運而生。它是以太網(wǎng)承載技術(shù)和傳送網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,不但擁有天生的以太網(wǎng)的特性,并且擁有較好的電信級業(yè)務(wù)所需的五個基本屬性,分別為標準化的業(yè)務(wù)、可擴展性、可靠性、嚴格的QoS和運營級別的OAM。

        PTN分組內(nèi)核提供了統(tǒng)計復用能力強大的彈性管道,帶寬利用率高,更適應(yīng)分組業(yè)務(wù)突發(fā)性強的特點。PTN同時繼承了類似SDH的傳輸網(wǎng)絡(luò)特性、強大的OAM及電信級保護能力、圖形化界面網(wǎng)管能力等。 PTN技術(shù)與其他技術(shù)相比,更加簡單,實用,并且融合了多種技術(shù)優(yōu)勢,也因此備受業(yè)界的關(guān)注。從目前的業(yè)務(wù)需求和成熟度來說,PTN的規(guī)模商用還需1-2年時間。預(yù)計未來5年內(nèi),PTN的市場將超過基于傳統(tǒng)的SDH設(shè)備。

        當然PTN技術(shù)與成本優(yōu)勢也將隨著產(chǎn)業(yè)鏈的進一步發(fā)展而更加明顯,必將成為移動回傳 等高價值業(yè)務(wù)的主流平臺。同時,PTN的引入及發(fā)展壯大也必將反作用于業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò),將進一步促進IP化業(yè)務(wù)的高速增長

        烽火從2004年參與制定PTN標準以來,積極研發(fā)探索,目前CiTRANS600系列在國內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)的國內(nèi)運營商的大規(guī)模應(yīng)用,并且在移動、電信、聯(lián)通PTN測試中,依靠完善的技術(shù)、功能、設(shè)備的穩(wěn)定表現(xiàn),烽火PTN設(shè)備技術(shù)排名一直穩(wěn)居前兩名。實現(xiàn)了多個唯一,唯一可以實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)保護且同時支持Wrapping和Steering,唯一可以實現(xiàn)與MSTP設(shè)備2.5G接口互通,唯一可以同時實現(xiàn)E1和FE的TPS保護,唯一可以實現(xiàn)PTN、OTN、PON技術(shù)兼容的的PTN廠家。烽火通信CiTRANS 600系列智能化PTN產(chǎn)品采用業(yè)界最先進的硬件技術(shù)和電信級的軟件智能實現(xiàn)PTN技術(shù)與ASON技術(shù)的完美融合,有效提升網(wǎng)絡(luò)智能化特性、高可靠性和易管理維護特性,已在國內(nèi)的三大運營商本地網(wǎng)都有規(guī)模部署,滿足不同運營商的個性化需求。

       總結(jié)

       技術(shù)的成熟和先進一直是對立體,而對于技術(shù)的選擇又要考慮到網(wǎng)絡(luò)的未來發(fā)展的規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)的安全性。40G是我們走向100G的必經(jīng)之路,100G的商用的步伐正在加快,OTN、PTN等新技術(shù)已經(jīng)在網(wǎng)上規(guī)模應(yīng)用。筆者相信,隨著技術(shù)的進一步發(fā)展,應(yīng)用不斷深入,40G、100G、PTN、OTN將迎來更廣闊的發(fā)展空間。(張賓 郗豪輝)
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