400G及以上速率光传送标准进展

  伴随数据中心网络的广泛建设和“东数西算”战略的推进，光网络的带宽需求以20%以上的高速率增长，驱动光传送网持续向更高速更大容量演进。目前，单波100G/200G的波分系统已经在运营商骨干网络中规模商用，单波400G系统从城域网走向骨干网，成为业界关注和应用的重点。伴随400G光传送标准在各标准组织基本成熟，B400G成为各标准组织新的热点课题。

  光传送标准组织总览

  光传送技术涉及的国际标准组织主要包括ITU-T SG15、OIF、IEEE802.3以及各类MSA(multi source agreement)，各国际标准组织的分工及与光传送设备对应关系如图1所示。

  光传送的客户设备输出的100/200/400/ 800GE以太网接口规范由IEEE802.3制定;波分设备与客户设备连接的客户侧光模块相关标准由OIF/MSA制定;波分设备涉及的业务信号封装和光传送系统，系统规范由ITU-T SG15制定，其中ITU-T SG15 Q5涉及光纤，Q6涉及波分系统和光器件，而Q11规范OTN的帧结构、映射等技术;线路侧光模块的实现由OIF/MSA制定。

  光传送的国内标准组织主要为CCSA TC6 WG1和WG4工作组。WG1规范的波分设备具有很高的权威性，基本反映了国内三大运营商的需求和设备商的能力，而WG4主要规范不同速率不同应用的光模块标准。

  400G及以上速率光系统标准进展

  OIF近年来在400G和800G相干光系统标准化方面走在了各标准组织的前列。2022年，OIF完成了400ZR标准规范。目前正在进行800G LR和ZR的规范，包含光系统参数、FEC、DSP和OTN映射等技术，预计2024年底完成。OIF的标准进展对ITU-T和IEEE802.3的800G标准化的技术动向有着重要影响。

  IEEE802.3在以太网接口的规范方面有着绝对的权威性。IEEE802.3正在规范800G/1.6T以太网接口，包括单通道100G和200G两种路线的不同传输距离接口。值得一提的是，2023年针对800G的10km应用是采用基于IMDD(intensity modulation and direct detection)还是相干技术方案，在IEEE802.3dj项目进行了多次激烈的讨论，最终802.3dj决定针对800G 10km设置两个项目目标，分别采用不同的技术方案。可以看到，随着单通道速率的提升，相干技术正在不断下沉和扩大其应用场景。

  ITU-T SG15 Q6工作组自2018年发布100G DWDM规范后，在400G/800G的标准化方面进展缓慢。其根源是ITU-T致力于规范多厂家兼容的DWDM系统，并试图寻找一种判定发射机质量的参数，而对于相干调制的DWDM系统，很难有满意的效果。2023年2月，在Q6的会议上决定重新启动400G的标准化，并对800G的标准持开放态度。同时Q6未来C+L扩展波段的需求在800G DWDM的应用得到认可，Q6在400G和800G标准化中的作为值得期待。

  CCSA TC6 WG1在400G光系统方面先后完成了《N×400G光波分复用(WDM)系统技术要求》《城域N×400G光波分复用(WDM)技术要求》《C波段扩展的光波分复用(WDM)系统技术要求》系列行标，涵盖400G骨干、城域以及扩展C波段的应用，调制格式主要规范了2×200Gbit/s PM-16QAM/PM-QPSK、400Gbit/s PM-16QAM。

  同时随着DSP(digital signal processing)和高性能FEC(forward error correction)技术的发展以及运营商的建网需求，这两年立项了《N×400Gbit/s超长距离光波分复用(WDM)系统技术要求》和《城域N×800Gbit/s光波分复用(WDM)系统技术要求》两项行标，将规范基于120Gbd以上的QPSK调制格式的WDM光系统，并启动了800G城域网的研究，使得国内在长距离和高速DWDM标准化方面走在了前列。

  而CCSA TC6 WG4近三年来先后完成了400G强度调制和相位调制两种技术的7项系列标准，并启动了800G光模块的标准化，来支撑光系统标准的应用需求。

  400G及B400G OTN标准进展

  ITU-T SG15 Q11工作组作为OTN技术的主要标准制定者，在B400G OTN标准上达成了分阶段讨论的共识，第一阶段主要聚焦于800G OTN标准的制定，主要聚焦在如何承载800GE以太网业务和800G FlexO接口技术等方面，预计在2023年年底完成相关标准的制定;第二阶段则聚焦在800G以上的OTN接口技术，这将会作为2023年后标准讨论的一个重点。

  在第一阶段的工作，ITU-T SG15 Q11已经达成了诸多共识。在承载IEEE802.3规范的800GE客户业务方面，确定了ODUflex(800G)速率以及800GE到OTN映射的参考点，从800GE以太网接口恢复的2条257B格式的数据流，按照257B的粒度进行交织形成一条数据流。同时为了解决257B带来的对齐和MTTFPA(mean time to false packet acceptance)问题，将ODUflex 4×3808行净荷划分为整数倍的257B块和38bit的填充，其中32bit用于承载CRC32完成相关错误标记功能。为了简化ODUflex和以太接口时钟的倍频关系，还需要对该条257B数据流进行速率补偿，以弥补在800GE以太网处理中删除的AM速率。对比400GE而言，为了节省传输带宽，并拉近以太业务速率和OTN速率之间的差距，加大以太业务和OTN速率使用相同模块的可能，800GE到OTN映射参考点由66B码流变更为257B码流。从800GE PMA接口到OTN传输网的处理功能如图2所示。

  在FlexO接口技术方面，根据传输距离不同，区分为FlexO-x-RS短距接口和FlexO-x-D长距接口。其中FlexO-x-RS短距接口在G.709.1规范，主要用于域内和域间互联，传输距离通常在40km以下。FlexO-x-D接口在G.709.3规范，主要用于相干接口长距互联，传输距离通常为100~450km。

  在短距接口标准方面，确定先修订G.709.1，定义通用FlexO-8帧结构、速率、开销和映射技术，同时也为了其他标准组织如OIF或OpenRoadm更方便地进行相关帧结构的引用。由于B100G FlexO能够很好地支持到800G速率，确定800G FlexO接口继续重用基于1280×5140的FlexO帧结构。其中新增的相关映射技术包括以太业务直接映射复用到FlexO-xe的路径。该业务路径相较于传统B100G的映射复用路径减少ODUflex通道层和OTUCn复用段，允许复用多路100GE/200GE/400GE或者1路800GE映射直接到FlexO-xe。

  在长距接口标准方面，相较于400G FlexO接口而言，随着单端口800G的传输带宽增加，在传输相同的距离的前提下，对光器件和模块的要求更严苛，所以在原来FlexO-x-DO全速率接口上增加降速接口FlexO-xe-DO接口，除了减少OTN复用层次外同时还降低了FlexO-x-DO接口DSP帧导频信号插入频率。这种接口主要适用于点对点的以太业务复用传输，而不支持OTUCn或ODUflex传输，对比于OIF 800ZR接口，可通过FlexO 3R再生功能扩展传输距离。

  总体而言，400G速率的光传送标准在国内外标准组织基本完成，基于128GBd以上的QPSK调制的DWDM长距应用是标准的重点;而B400G以上速率包括800G乃至1.6T成为ITU-T、OIF、IEEE802.3和CCSA等国内外标准组织的研究热点，调制格式、映射技术、扩展C+L光系统、高性能FEC等将成为标准化的关键技术。

  作者：中兴通讯 武成宾、童玲玲