100G和OTN成為亮點

 

　　隨著寬帶網(wǎng)絡建設不斷推進，移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算/數(shù)據(jù)中心、視頻等多種應用蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡帶寬和流量需求不斷增長。中國電信科技委主任韋樂平先生估算，按照目前的流量發(fā)展趨勢，2017年中國電信骨干網(wǎng)最大截面?zhèn)鬏攷捈s38Tb/s，最大節(jié)點容量將達到170Tb/s。帶寬的持續(xù)倍增對骨干傳輸網(wǎng)提出了更高的要求，同時100Gb/s路由器平臺的規(guī)模部署也對骨干網(wǎng)傳輸?shù)膸掝w粒提出了新的需求。帶寬容量需求的劇增勢必影響骨干網(wǎng)整體的建設，對于現(xiàn)有網(wǎng)絡的持續(xù)擴容并不能完全滿足網(wǎng)絡需求，向更高100Gb/s速率跨越成為業(yè)界的共識。同時，對網(wǎng)絡容量多粒度調(diào)度和疏導的需求也為光傳送網(wǎng)（OTN）技術在干線網(wǎng)應用奠定了基礎。

 

　　運營商速率和交叉能力選擇并重

 

　　結合運營商的網(wǎng)絡需求，在100Gb/s 設備選型和應用的過程中，基于對需求深入的分析、對技術審慎的評估基礎上，不同運營商采取了不同的策略，傳輸速率則成為首要考慮因素。中國電信和中國聯(lián)通在省際、省內(nèi)干線網(wǎng)和部分城域網(wǎng)規(guī)模部署了40Gb/s WDM系統(tǒng)，并已穩(wěn)定運行多年，40Gb/s在成本、穩(wěn)定性和系統(tǒng)擴容方面有一定優(yōu)勢，這決定了中國電信和中國聯(lián)通需要兼顧現(xiàn)有40Gb/s網(wǎng)絡，以逐步平滑過渡到100Gb/s系統(tǒng)?？紤]到40Gb/s和100Gb/s混傳會影響系統(tǒng)性能，同時管理維護相對復雜，綜合來看應采用兩個層面的平臺分別獨立建設或者擴容的部署策略更為合理，以實現(xiàn)100Gb/s和40Gb/s按需部署、協(xié)同發(fā)展。中國移動根據(jù)40Gb/s階段綜合業(yè)務量需求、高速傳輸技術發(fā)展趨勢等多方面的情況，并沒有在現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模應用40Gb/s WDM系統(tǒng)（僅建設了上海-杭州-南京試驗網(wǎng)絡）。經(jīng)過去年的100Gb/s測試驗證和試點，中國移動選擇跨越40Gb/s直接部署100Gb/s的策略。

 

　　除了關注傳輸速率之外，100Gb/s設備選擇傳統(tǒng)WDM形態(tài)（或OTN終端復用形態(tài)）還是結合OTN交叉調(diào)度設備形態(tài)，不同運營商側重也有所不同?？紤]到目前及未來傳輸需求、成本及集成度、未來可擴展性等差異，中國電信近期選擇100Gb/s設備形態(tài)時可能優(yōu)先考慮WDM形態(tài)，同時注重OTN支持和擴展能力；中國聯(lián)通在選擇構建試驗網(wǎng)時，WDM和OTN形態(tài)并重，優(yōu)先使用傳統(tǒng)WDM的傳輸功能，但同時配置了OTN交叉功能以備后續(xù)擴展；中國移動則根據(jù)自身網(wǎng)絡發(fā)展規(guī)劃，在招標時明確選擇了100Gb/s OTN設備形態(tài)。

 

　　100G和OTN標準基本成熟

 

　　100Gb/s和OTN技術的國內(nèi)標準化工作主要在中國通信標準化協(xié)會（CCSA）的傳送網(wǎng)與接入網(wǎng)工作委員會（TC6）開展。截至目前已經(jīng)完成了《N×100Gb/s光波分復用（WDM）系統(tǒng)技術要求》和《N×100Gb/s光波分復用（WDM）系統(tǒng)測試方法》報批稿，主要規(guī)范了N×22dB傳輸模型在G.655和G.652光纖上的關鍵傳輸參數(shù)，同時考慮了系統(tǒng)技術實現(xiàn)的差異性，采用背靠背OSNR容限、系統(tǒng)傳輸距離、FEC糾錯前誤碼率等多種參數(shù)量化。目前規(guī)范的最遠傳輸能力達到18×22dB（18×80km，適用G.652光纖）和16×22dB（16×80km，適用G.655光纖），同時也開始開展100Gb/s光模塊及組件的標準參數(shù)研究。OTN技術經(jīng)過十余年的標準化，已經(jīng)形成了包括總體技術要求、接口、管理、設備和測試方法等在內(nèi)的一系列標準以指導網(wǎng)絡的建設和運行，后續(xù)擬開展《超長距N×100Gb/s WDM系統(tǒng)技術要求》等相關標準制定，以指導超長距等場景下的后續(xù)應用。

 

　　100Gb/s國際標準主要由ITU-T、IEEE和OIF等標準組織制定。其中ITU-T SG15主要負責光傳送網(wǎng)及接入網(wǎng)的標準化工作，其Q6主要負責物理層傳輸標準的規(guī)范工作，Q11主要負責邏輯層傳送標準的規(guī)范工作，包括OTN等。目前針對100Gb/s的標準化工作主要在G.698.2、G.sup39、G.709等標準中規(guī)范，其中G.698.2今年已經(jīng)正式討論100Gb/s相關參數(shù)的規(guī)范，而G.sup39逐步引入100Gb/s技術涉及的一些工程參數(shù)考慮，同時G.709的ODUk容器已經(jīng)支持基于100Gb/s速率的ODU4。IEEE的802.3主要負責以太網(wǎng)物理層規(guī)范的制定，目前已經(jīng)完成了基于40GE和100GE的物理層規(guī)范802.3ba，目前正在開展背板互聯(lián)（802.3bj）以及新一代低功耗、低成本和高集成度的40Gb/s和100Gb/s物理接口的規(guī)范（802.3bm），其中802.3bm是2012年3月IEEE 802全會上通過的新標準項目立項，其主要目標是完成多模光纖20/100m以上以及單模光纖500m以上的傳輸距離，預計2014年3月802.3bj標準化完成，2015年3月802.3bm標準化完成。OIF的PLL主要負責高速模塊及器件的規(guī)范制定工作，目前已經(jīng)完成了100Gb/s 長距傳輸模塊、相干接收機等實現(xiàn)協(xié)議（IA），正在進行第二代100Gb/s長距傳輸模塊和相干接收機的IA、基于城域應用（中距離）的100Gb/s DWDM傳輸框架以及基于28G的甚短距離傳輸?shù)耐ㄓ秒娊涌冢–EI-VSR）等IA的制定工作。

 

　　從100Gb/s和OTN標準化整體進展來看，目前用于指導現(xiàn)網(wǎng)建設和應用的各項標準基本完善，同時新的應用需求也已出現(xiàn)，典型如超長100Gb/s傳輸、雙低一高（低成本、低功耗和高集成度）100Gb/s光模塊及設備應用、支持分組功能的OTN應用需求等，這些應用需求將進一步推動100Gb/s和OTN標準演進，相關標準規(guī)范正在討論和制定過程之中。

 

　　100G迎來規(guī)模商用元年

 

　　一直以來，國內(nèi)三大運營商對于骨干網(wǎng)的新技術應用都非常關注，從實驗室測試研究，到現(xiàn)網(wǎng)試點直至規(guī)模商用，抱著嚴謹審慎的態(tài)度，同時也大力推動新技術的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。2010年，以中國電信為代表的運營商就開始了100Gb/s實驗室評估性研究，從2011年年底開始，中國電信、中國移動、中國聯(lián)通三大運營商依次開展并整體上完成了100Gb/s技術實驗室規(guī)模測試驗證。中國電信組織了國內(nèi)首次大規(guī)模、多廠商100Gb/s WDM傳輸設備及系統(tǒng)測試；中國移動隨后開展的實驗室測試對100Gb/s設備從單機到系統(tǒng)性能進行了全面的評估，特別注重對于OTN等功能支持情況的考察，同時也測試驗證了100Gb/s路由器以及路由器和WDM的互通等功能；中國聯(lián)通也在實驗室對于多家廠商的設備進行了測試評估。

 

　　實驗室測試結束之后，現(xiàn)網(wǎng)試點的工作也有序地開展起來。中國移動選取了杭州與福州之間的省際干線作為試驗段，全長無電中繼1014km，這是國內(nèi)公網(wǎng)第一個省際干線100Gb/s試驗網(wǎng)，同時第一次在現(xiàn)網(wǎng)實現(xiàn)100Gb/s傳輸+路由器聯(lián)合承載現(xiàn)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務及保護協(xié)調(diào)。中國電信目前剛完成100Gb/s現(xiàn)網(wǎng)試驗驗證（上海-無錫-南京-杭州-上海），中國聯(lián)通已完成天津-濟南-青島和天津-濟南-鄭州段試驗網(wǎng)招標。從綜合實驗室和現(xiàn)網(wǎng)測試結果來看，100Gb/s WDM傳輸技術和設備已基本成熟，軟判FEC 100Gb/s和硬判FEC 100Gb/s各有應用場景，光纖類型對100G WDM系統(tǒng)性能的影響更大，G.652光纖的性能優(yōu)勢更為突出，同時在功耗和設備集成度方面，100 Gb/s設備相對低速設備而言顯現(xiàn)優(yōu)勢。

 

　　從2012年年初到2012年10月，中國教育和科研計算機網(wǎng)（CERNET）、廣電網(wǎng)等專網(wǎng)干線逐步啟動100Gb/s商用，后續(xù)中國移動先啟動了省際干線網(wǎng)應用100Gb/s OTN的招標工作，并于2012年10月12日發(fā)布招標公告。最終在2013年4月11日正式發(fā)布了“2013年OTN設備集中采購中標結果”，預計這次采購的100Gb/s單板數(shù)量將超過1500塊，采購數(shù)量超過2011年全球建設總量，標志著100Gb/s OTN系統(tǒng)國內(nèi)規(guī)模商用2013年正式啟動。

 

　　需求和成本促進技術革新

　　目前100Gb/s OTN系統(tǒng)雖然已進入了規(guī)模商用階段，但100b/s和OTN技術并沒有停止發(fā)展，新型應用需求和成本競爭等強力推動技術革新，主要體現(xiàn)在100b/s性能監(jiān)測、OTN交叉容量、兩低一高（低成本、低功耗和高集成度）等多個方面。

　　對于100Gb/s系統(tǒng)的性能監(jiān)測和評估，目前業(yè)界提出的性能監(jiān)測評估方法有Q值（糾錯前誤碼率通過誤差函數(shù)與Q值相對應）、光信噪比（OSNR）、光功率以及誤差矢量幅度（EVM： Error Vector Magnitude）等，我國行業(yè)標準規(guī)范目前采用了Q值（糾錯前誤碼率）、OSNR和光功率。由于100Gb/s采用偏振復用技術，目前沒有商用的光譜儀無法支持在線OSNR測試，而且現(xiàn)階段也沒有可用的測試技術出現(xiàn)，雖然部分廠商支持內(nèi)置的OSNR監(jiān)視功能，但監(jiān)測誤差與網(wǎng)絡運行環(huán)境相關，這就極大增加了100Gb/s現(xiàn)網(wǎng)運維難度。因此，對于100Gb/s系統(tǒng)的性能監(jiān)測和評估后續(xù)需要進一步深入研究。

 

　　100Gb/s與OTN結合已成業(yè)界共識，但目前推出設備交叉容量有待進一步提升。受限于目前技術實現(xiàn)水平，實驗室驗證的最大交叉能力為12.8Tb/s，相對于100Gb/s WDM系統(tǒng)單維度8T/s的傳輸容量而言，OTN調(diào)度和交叉容量明顯不足，這樣在實際應用時存在諸多限制，典型如無法實現(xiàn)任意端口容量的交叉調(diào)度等。另外，從傳送網(wǎng)節(jié)點容量發(fā)展趨勢來看，按照中國電信科技委主任韋樂平的估算，中國電信預測5年后的最大節(jié)點容量將達到150 Tb/s左右，這種應用需求將更進一步推動100Gb/s更大交叉技術的研究及設備研制。

 

　　基于投資回報、機房面積、綠色節(jié)能等具體要求，以及市場及技術競爭等多種壓力，兩低一高（低成本、低功耗和高集成度）是新型網(wǎng)絡技術及設備發(fā)展和革新的共性趨勢。100Gb/s OTN設備無論是從器件、模塊，還是設備層面，都面臨著兩低一高（低成本、低功耗和高集成度）的發(fā)展需求。目前基本的發(fā)展思路是，采用新型的技術方案、新型的材料、新型的工藝以及新型的光電集成技術等實現(xiàn)特定階段的兩低一高（低成本、低功耗和高集成度）目標，典型如采用非制冷激光器的100GE客戶側光模塊、線路側采用更高效的DSP處理算法、采用28nm或更低的CMOS芯片工藝、采用基于InP等材料的光子集成等。

 

　　總體而言，100Gb/s OTN技術開啟規(guī)模商用元年，標志著骨干傳輸網(wǎng)進入嶄新的發(fā)展階段，后續(xù)新型應用需求和成本競爭等將強力推動100Gb/s OTN技術革新。從未來發(fā)展趨勢看，在物聯(lián)網(wǎng)、云計算等巨量寬帶應用需求的大力推動下，基于靈活柵格、支持軟件控制的超100Gb/s OTN預計將是骨干傳輸網(wǎng)未來的主要技術發(fā)展方向。