40G、100G、超100G：光通信的发展有尽头吗？

        根据思科6月1日刚刚发布的一份报告预测，到2015年网络互联设备的数量将会超过150亿台，相当于全世界人口数量的两倍。同时到2015年全球互联网流量的总量将达到目前的4倍，达到每年966 exabytes。预计仅2014年至2015年间互联网流量的增长就会达到200 exabytes，超过2010年全球产生的IP流量总和。而来自中国电信的最新预测报告显示，未来5年中国电信的骨干IP网带宽年增长率将达40%～50%，骨干传输网总带宽将从64TB/s增加到至少120～155TB/s，甚至200TB/s以上。 

        而应对上述挑战的关键就是高速光传输技术，也就是大家所熟知的40G/100G。由于40G/100G下一代长距离光传输系统不但可以满足当前对带宽的需要，还可以适应未来带宽需求的变化，因此，40G/100G成为电信运营商的关注焦点，近几年来发展迅速，然而在部署这种系统时，运营商仍面临着诸多的选择和挑战。

40G：仅仅是过渡技术？ 

        在光通信领域，40G可以说是最命途多舛的技术了，早在2000年之前，40G技术就已经进入了人们的视野，当时一些乐观的人认为其将很快获得大规模应用。但随着2000年之后互联网大潮落幕，全球光通信产业进入寒冬期，40G技术也销声匿迹了好多年，直到2006年之后，光通信产业回暖，40G的商用进程才再次提上日程，但却已经错过了最好的发展机会。以国内为例，直到2008年中国电信才开始部署国内第一条商用40G链路，到2010年，40G产品全面成熟并大规模上市，但留给40G的时间已经不多了。 

        在刚刚结束的第十一届中国光网络研讨会（OPTINET2011）上，不少与会嘉宾对40G的市场前景并不很乐观，中兴通讯承载网产品线产品规划经理施社平在发言中表示，尽管目前40G系统已经开始大量商用，估计2010年部署量达30000端口，但其发展面临尴尬，由于业务不足、产品价格长期偏高，运营商对是否采用40G仍存观望，加之100G技术发展迅速、商用在即，运营商可能会选择跳过40G，直接部署100G系统。 

        烽火通信光网络产品部副总经理范志文也指出，目前来看，40G最大的问题在于上游产业链的力量比较分散，在供货的速度以及价格上还需进一步地改进。特别是100G的出现对40G的冲击比较明显，上游的器件、芯片厂家把精力更多地放在100G上面，造成40G产业链整体比较薄弱。因此业界普遍认为40G将是一种过渡技术，而100G网络将从2011年开始呈现出非常强劲的发展态势，占据高速网络市场的大部分份额，明显遏制40G市场的增长。 

        与40G不同的是，100G在标准的跟进、技术方案的统一、产业链的发展上都做的比较好，因此100G产品的价格将有望很快降低到与40G相当的水平，此外考虑到超100G技术还需要至少5～6年甚至更长时间才能达到商用要求，因此市场留给100G的商用窗口期将会非常长。Infonetics Research运营商和数据中心网络的首席分析师Michael Howard指出，事实上我们已经处于100G时代的起点，这个时期将非常长，预计将从2015年一直持续到2030年，在此期间100G将成为市场上的主流。中国电信北京研究院副总工程师张成良也认为，100G传输技术将比40G拥有更长的生命周期，预计将持续8～9年。

100G：一个时代正在开始 

        当大家的目光还聚焦在40G的商用时，100G却已经整装待发。2010年6月，100GE标准的通过给了100G华丽的出场。在业务的驱动下，100G正在大跨步地发展和完善，走向未来光网络的建设。IEEE、ITU-T和OIF分别对100G相关的技术进行了定义。IEEE主要集中对100G的客户以太网信号定义，103.125G为100GE的信号速率；ITU-T则定义了OTU4、ODU4的信号速率，分别为111809973.568kbit/s、104794445.815kbit/s，保证了100GE作为客户信息映射到OTU信号时的兼容性问题；OIF主要定义了相关的电接口，同时也展开了对DP-QPSK码型的100G长距传输研究。 

        烽火通信光网络产品部副总经理范志文指出，目前国际上100G技术的标准已经非常成熟，国内也将在明年3季度出台100G相关标准，而100G标准的快速推进也非常有利于相关产业的发展，预计到今年底，各大设备厂商将陆续推出商用100G产品，最迟到2013年，运营商将会开始少量商用100G系统，以后100G市场每年将会以2～3倍的速度增长。 

        中兴通讯承载网产品线产品规划经理施社平则预计，全球范围来看，100G的商用将从今年拉开帷幕，明年部署量可达到4000个端口，到2013年将达到10000个端口，施社平认为由于100G在标准层面跟进比较迅速，在调制方案上比较统一，因此产业链的发展比较好，其在价格上将会很快优于40G，未来100G在波分和传送层面将会很快取代40G，成为市场主流。 

        如果说技术、标准的快速成熟和运营商网络建设的需求拉动是100G技术能够在短期内规模商用的主要驱动因素，那么来自设备厂商不遗余力的推波助澜也是不可忽视的方面，因为100G将在未来很长一段时间成为他们的“摇钱树”。来自Infonetics Research的研究报告显示，2010年，虽然10G以上的高速端口（10G、40G和100G端口）的销售量仅仅相当于所有端口销售量的3%，但其为设备制造商带来的收入却相当于所有收入的43%；可见更高速的网络端口不仅对承载全球日益增加的网络流量非常重要，同时也是设备制造商主要的收入来源。 

        虽然情况不错，但100G系统规模商用也并非一点问题也没有。张成良表示，与40Gbps WDM系统相比，100G传输的商用化需要把握4大关键技术：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，其中仍面临着一些问题，需要业界积极配合加以解决。例如，100G系统与40G系统相比光信噪比（OSNR）需要增加到4dB左右，而同时对色散和PMD的容限要求更加苛刻，约为原来的三分之一，因此对于100G来说非线性效应的影响远远超过了10G和40G WDM传输系统。 

        除此之外，100G端口的价格也是影响其能否快速取代40G的主要因素之一。尽管目前市面上100G的价格已经具有一定竞争力，但距离运营商的希望仍有一段距离。中国电信科技委主任韦乐平表示，希望100G的价格能最终降至10G端口价格的5～6倍。而这也许并不需要太长时间，Infonetics Research预测，随着更多新的100G产品的研发上市，到2013年100G的价格水平将降到40G价格的2倍，而到那时市场将会迎来一个转折点——100G全面抗衡40G。

超100G：发展没有尽头？ 

        尽管目前100G的规模商用还远未展开，但厂商对更高速的超100G技术的研究和讨论已经开始了。在本次OPTINET2011会议上，来自烽火通信、中兴通讯和华为等厂商的代表，分别报告了其各自在超100G技术方面进展和成果：从160G、到400G、1T，甚至10T，不由让人感叹，光通信技术的发展是否会有尽头。 

        比如在今年第一季度，诺基亚西门子通信展示了其FlexiGrid技术如何将光纤传输网络升级至400G，以满足当前运营商对于宽带的快速增长的需求。使用FlexiGrid，诺基亚西门子通信完成了行业首个通过 600公里单模光纤网络的400G数据传输实验。实验在诺基亚西门子通信位于德国慕尼黑的研发实验室完成。除此之外，包括烽火通信、中兴通讯、华为、阿尔卡特朗讯等厂商在内，也正在进行从400G到1T的相关技术预研和实验室测试，并取得了不少成果。 

        最值得一提的是，在不久前举行的美国光纤通信（OFC/NFOEC 2011）会议期间，中兴通讯首次在实验中实现了单信道为10Tbit/s的光信号，并成功让该信号在标准单模光纤中完成640公里传输，刷新了此前单信道传输最高速率为1Tb/s光信号的世界记录，为单信道更高速率光传输技术的研究奠定了基础。 

        不过，随着传输速率的日益提高，光通信技术的发展也面临着更大的挑战，但现在光通信领域的技术创新非常活跃，新技术新产品层出不穷，相信在这个信息爆炸的时代，未来光通信技术必将发挥更加重要的作用。