华为打造面向未来的100G网络

         近年来随着互联网的发展，尤其是云计算、超级数据中心为核心的云网络、视频业务的快速发展，互联网用户数、互联网应用种类、网络带宽等都呈现出迅猛增长，对社会和人们的生活产生了巨大的影响。互联网应用的P2P技术、在线视频、社交网络、移动互连的发展正在不断吞噬网络带宽。同时，随着移动业务的发展，从GSM到UMTS以及即将到来的LTE，整个移动带宽的需求也呈现爆炸式增长，未来5年，消费者互联网流量复合年均增长率预计为32%，同期移动数据流量复合年均增长率预计高达78%，全球网络出现移动固网化，固网超宽带化发展的趋势，整个传送网的带宽面临着巨大的压力。如何解决数字洪水的危机成为当前的一个重要问题。

近期传送网的发展

        伴随着互联网和在线视频业务的高速发展，以及云计算时代的到来，人们对带宽的需求越来越迫切，早期的技术已经不能满足人们的需求，能够解决数字洪水危机的波分技术在近期得到了长足的发展。从上世纪九十年代中期开始，2.5G，10G，40G，一直到2011年100G的大规模商用，传输容量成倍增长。与此同时，伴随大容量传输到来的还有信号自身引起的色散容限变小，PMD容限变小，传输代价增大等一系列的问题，尤其是在100G时代，这种事情更加严重，为了解决高速传输的问题，引入电处理方式就成了一个行之有效的解决办法——通过将光信号转换成电信号的方式进行处理。彻底解决了色散和PMD的物理限制，降低传输代价。这也使得业界原本发散的研究方向，集中到相干DSP芯片和FEC算法等领域的投入上来。所以，我们看到，DWDM在100G时代的性能、成本改善非常迅速，并促进运营商网络快速切换到100G平台。

华为100G高速传输解决方案

        100G不仅仅是一种单纯的传送技术，而是一整套完善的解决方案。仅仅具有一种单纯的传送技术不足以满足客户所要求的各种各样的场景。而从多个供应商和运营商的反馈来看，100G技术需要持续不断的向前演进，并且配合多种技术共同使用，才能将其优势发挥到最大，创造更大的价值。

        相干技术使得100G传输成为现实波分系统从10G到40G，一直面临着一系列的物理限制。与10G向40G单波线路速率的演进相比，波分传输网演进到100G速率，面临着类似的但也更为严苛的物理限制因素。例如，系统的OSNR要求更高，色散容限的要求更严格，非线性效应的影响更为突出。对于100G则需要采用更先进的码型调制和接收技术，才能克服高速信号传输的物理限制，实现长距离传输能力。100G系统采用多项核心技术，包括QPSK码型，偏振复用，相干接收、FEC等调制和接收等技术。

        在各厂家推出的100G产品及其解决方案中，基于光学的调制、接收等技术大致相同，但在电子芯片上，包括DSP、ADC、FEC等则研发能力和实现方式也各有所不同。以华为为代表的第一阵营的厂家可自行设计和开发相关芯片，在性能、成本、功耗、供货方面更加具备优势。华为凭借自研DSP芯片，业界唯一具备软硬判决能力，其中高性能软判决可实现4000公里的超长距无电中继传送。在芯片工艺方面持续优化，大幅度降低了核心芯片的功耗，从而使得高集成度产品商用化成为一个可能，进而为运营商带来TCO的降低。

100G时代，OTN是刚需

        从当前的100G出货情况看：70~80%的运营商采用OTN交叉和支线路分离模式。主要原因是客户侧接口依然以10G和10G以下速率为主，而线路侧接口为100G   速率，客户侧速率与线路速率不一致，容易出现“波长碎片”，为实现“波长碎片”整理功能，提高波长利用率，最好的办法就是引入OTN，OTN交叉技术能够实现低速业务在高速线路中的汇聚、穿通、保护，提供更高的带宽利用率和更灵活的业务调度。

        考虑到实际的100G网络中，单方向的满波带宽为8T，如果传输方面要进行调度功能，实现offloading，进一步减轻骨干网的压力，那么10T以上的OTN平台是一个必须，可与预见的未来，OTN容量需求将至少达到20T。传统网络中采用IP+WDM的建网，路由器与WDM设备背靠背联接，端口冗余，缺乏互动。如果采用OTN平台建设WDM网络，路由器+OTN协同建网能有效减少昂贵的路由器端口、总体功耗，CAPEX降低30%。

ASON为100G网络提供高可靠保障

        毫无疑问，稳定而可靠的网络，一直是各个运营商追求的目标，尤其是在100G时代，单光纤传输容量高达8T，可以承载更大量的语音、数据、大客户专线等重要业务，一旦光缆中断，将造成重大损失，因此我们需要给100G传输网络提供更高的可靠性。基于此种情况，能够有效提高网络可靠性，解决光纤多次中断问题的ASON网络成为多个运营商追逐的目标。ASON在兼容传统1+1保护机制的基础上，额外增加了重路由恢复功能，从而增强网络可靠性。传统1+1保护业务只能抵抗1次断纤，而ASON可抵抗多次断纤，业务倒换时间满足50ms电信级指标。

         按传送平面交换方式的不同来划分，ASON可以分为光层ASON和电层ASON。而目前华为可以同时提供光层和电层ASON，提升网络可靠性到99.9999%，实现真正意义上的电信级高可靠网络。同时，华为积极推动ASON领域的各标准制定及产品化进程，华为已有成熟的ASON网络规划工具，实现网络自动规划、自动设计、施工图纸等一系列配套解决方案，尽最大可能节省网络规划、网络扩容和运维阶段的人力成本。

        除此之外，对于100G规模商用面临的另外一个问题是如何高效简单的监控100G网络指标，如何简化100G网络的运维。基于这个考虑，华为提供了SOM智慧光管系统，实现在线远程监测100G信号的OSNR，一举解决了100G业务无法使用仪表测试的业界难题。SOM系统使得100G大规模商用成为现实，有效监控100G网络的性能，精确预测网络指标变化趋势，大幅降低运营商的运维成本。正是由于具备了上述完善的100G解决方案，目前华为已经建成超过90个100G商用网络，与中国移动共建全球最规模大的100G OTN骨干网络；与法国SFR共建全球首个基于ASON的100G网络；与俄罗斯Rostelecom合作建设全球链路最长100G网络（长度高达25,000公里、横跨亚欧大陆）。

超100G时代的发展：

        毫无疑问，通信行业在快速的向前发展，未来的网络也在发生着变化，综合各方面的反馈，未来的传送网络架构的发展和关键技术的演进具有如下的特点：

未来架构：

        光通信在从“静态”到“动态”发生着巨大的变化。对于未来超100G时代，需要一个什么样的光传输平台才能很好的迎接未来的挑战成为大家共同的疑问。一般而言，未来的网络需要具备如下的三个特点：
• 未来设备硬件归一、功能软件可配：通过软件设置完成多种多样的传输功能。

• 接口开放，资源云化：第三方通过开放接口对传输资源进行编程使用。

• 网络智能，即时带宽：网络智能化，可以根据客户业务需求快速提供业务

Flexible Transceiver:

        在超100G时代，在设备的发端一般采用的多载波光源，收端能够实现波长自动适配，支持子波长任意组合，同时配合Super- Nyquist shaping压缩算法，使得频 谱利用率更高。同比以前的传输技术，未来超100G的一个很大变化就是传输距离和传输带宽可以根据实际的场景进行调整。

        华为已经发布业界首个2T原型机，并且在德国VDF现网完成测试，此原型机可通过软件设置参数来调整线路带宽和传输距离，在测试中采用Nyquist-PDM-QPSK编码，成功传输3325Km，C波段容量为12T;重新设置采用Nyquist-PDM-16QAM编码，传输1440Km，C波段容量高达21.3T。

Flexible ROADM

         在超100G时代，Flexible ROADM技术提升了网络的灵活性。随着速率的提升，光信号的频谱也在变宽，为了进一步提高网络的频谱资源利用率，希望未来的DWDM网络是可以实现光频谱资源的可变分配，而高速信号可以通过占用多个可灵活调整的频谱粒度，进一步提高网络的频谱资源利用率。此种可调的光层特性，我们称为“Flexible ROADM”。

         华为已经发布Gridless原型机作为Flexible ROADM技术的积累，并且已经完成现网测试。

Flexible OTN :

        前期技术演进，从2.5G, 10G, 40G, 一直到现在的100G，均为单波长带宽直接增加。但是对于超100G情况，整个带宽会以100G或200G为颗粒进行可调。从而保证400G/1T/2T等超100G信号的封装/交叉效率最高，自由适配未来的业务发展和建网需求。

Flexible Controller

        在超100G时代，SDN技术将成为传送网络管理的核心，统一协调整个网络上的所有器件，根据业务的距离、速率、时延、带宽等需求选取最优路径，提供高效、灵活、开放的带宽管理能力。

        传送网的技术演进已到了一个全新的高度。未来，基于100G和超100G技术，以及对应配套的Flexible平台的进步必将推动传送网持续发展。