专家谈100G技术实现路线：承前启后

        传输速率不断提升是支撑宽带信息网络高速发展的重要基础。100Gb/s技术自2007年Verizon首次启动现网演示，近几年来一直是业界重点关注的焦点技术。随着标准化工作逐步完善、100Gb/s路由器和光波分复用（WDM）传输设备应运而生、国外运营商100Gb/s试点网络日益增多，100Gb/s承前启后蓄势待发，将主导高速传输商用市场。

　　100G技术实现路线：承前启后

　　在传输速率显著提升的情况下，传输系统至少保持与原有传输速率在同一个传输距离量级上并要求在高速传输领域有持续的技术创新。譬如长距传输速率从2.5Gb/s提升到10Gb/s时，典型的技术创新是采用色度色散（CD）补偿和外调制技术等；传输速率从10Gb/s增加到40Gb/s速率时，主要通过引入多种不同相位调制、同时结合偏振复用以及基于数字信号处理（DSP）的相干接收等新技术来解决色散、光信噪比（OSNR）、非线性等限制以保证有效传输距离；当传输速率从40Gb/s跨越到100Gb/s速率时，除了继续采用偏振复用和相干接收等技术之外，基于软判决的前向纠错（FEC）技术也是典型的技术创新之一。

　　从100G技术目前选择的技术路线来看，前期在40Gb/s速率上进行的多项关键技术探索至关重要，如果没有40Gb/s技术的研究和应用基础，在2-3年时间内100Gb/s核心技术不会取得如此大的突破。相对40Gb/s偏振复用和相干接收技术，虽然100Gb/s采用类似的实现机理，但由于比特率（波特率）增加了2.5倍，无论在光域、还是电域处理都带来相当大的挑战，尤其是电域的高速信号处理，如30Gb/s量级速率的模数转换处理(ADC)等。当然，100Gb/s技术突破和研究思路同时也将为后续400Gb/s甚至1Tb/s超高速传输技术奠定坚实基础，而100Gb/s技术传输码型和调制方式的统一也为后续光电器件/模块规模化生产，以及规模化应用时的网络规划设计、测评及运营维护等创造了条件。

　　100G标准和设备：齐头并进

　　100Gb/s标准主要集中在客户接口、线路接口以及线路传输等方面，目前主要有IEEE、ITU-T和OIF等国际组织来负责制定对应标准。IEEE 802.3ba已完成100GE客户接口规范， IEEE 802.3bj正在规范100GE的背板及铜缆传输规范，而成本和功耗更低廉的下一代100GE客户接口也正在讨论当中。另外，线路接口和系统传输参数目前主要由OIF和ITU-T进行规范，OIF已发布100G光模块、FEC等协议文件，而ITU-T SG15的Q11主要规范了第4阶光通路传送单元（OTU4）等100Gb/s逻辑信号结构，ITU-T SG15的Q6则侧重于100Gb/s 物理层的规范研究。N×100Gb/s WDM系统的线路传输参数主要由国内CCSA TC6进行标准化，已经完成了相关研究课题，预计在2012年初会议将首次讨论行业标准的征求意见稿。

　　从2007年出现100Gb/s速率传输演示以来，无论是路由器还是WDM传输设备厂商，均在100Gb/s技术研发方面取得了突破性进展。目前主流的路由器厂商和传输厂商一般均可提供100GE路由器和100Gb/s WDM/光传送网（OTN）设备，国内传输设备厂商华为、中兴、烽火均宣称目前可提供商用基于双极化四相相移键控（DP-QPSK）相干接收实时处理的100Gb/s传输设备，具体性能、实现方式、芯片集成化程度等支持能力有待今明两年国内外研究机构和运营商等多方面的测试验证。另外，作为100Gb/s技术实现程度的评估工具，JDSU、ANRITSU、EXFO、Spirent、IXIA等多个仪表厂家均可提供100GE分析仪，同时部分传输仪表商还支持基于OTU4的OTN协议分析，包括开销验证、告警分析、性能统计等功能。作为物理层信号质量分析，Agilent、EXFO、TEK等同时还可选择提供光调制分析仪、光示波器等100Gb/s分析仪表。

　　100G应用及时机：蓄势待发

　　100Gb/s WDM系统长距应用的主要特点为两种色散效应（CD和偏振模色散（PMD））不再明显受限、如何选择更合理的参数衡量系统性能（比如纠错误码率、Q因子余量或者信噪比余量等）、用常规和偏振带内法测试光信噪比失效、10Gb/s系统与100Gb/s系统混传配置存在限制，可与OTN技术紧密结合用于组网等。另外，与长距应用明显不同，100Gb/s客户接口（100GE）应用碰到的问题主要是接口形式的选择（如标准化的4×25Gb/s、还是非主流标准化的10×10Gb/s等）、以及未来更小型化接口如CFP-2或CFP-4的发展时机等。对于长距传输应用，上述可能存在问题比较可行的解决方案主要包括：综合考虑Q因子余量和OSNR余量将依然是100Gb/s长距传输的重点性能评价原则，新型基于偏振复用的带内OSNR测试方法需要进一步研究，而10Gb/s与100Gb/s的混传在考虑色散补偿模块影响的基础上通过适当设立隔离谱宽（如200GHz）来尽可能降低混传代价等；而对于短距传输接口，基于标准化的4×25Gb/s接口构建网络从互通性和未来扩展性而言将是比较稳妥的选择，而小型化和低功耗则是未来发展努力的方向。

　　随着高带宽新型业务的持续发展和高速传输技术的日益成熟，基于100Gb/s高速传输的应用需求日趋明显，根据LIGHTCOUNTING 、OVUM等国外咨询公司的最新预测，100Gb/s技术及其光模块市场在未来5年发展势头强劲。从实际发展来看，100Gb/s技术最近两年已得到一定程度的商用或试用，今年典型的应用如华为在KPN的100Gb/s部署、阿朗在法国Completel的100Gb/s升级、香港新世界电信的100Gb/s部署、Verizon部署CIENA的100Gb/s设备、华为在俄罗斯多家运营商的100Gb/s演示等等（其中从今年8到10月底至少有二十家以上国外运营商涉及到100Gb/s技术的演示或试商用），而国内预计经过今年年底到明年的首轮测试验证以后，国内运营商将有可能在2013年启动建设100G试商用网络，如果网络应用的宽带压力持续增加，预计2014年国内运营商将开始规模化建设100Gb/s传输网络，也即100Gb/s应用蓄势待发：2012年为测试验证年，2013年是现网试验年，2014年为规模商用年，而在100Gb/s开始规模商用之时，基于400Gb/s甚至更高速率的传输技术将成为新的研究热点技术。

　　结论

　　100Gb/s开启了新一代高速传输技术的新时代，其采用了承前启后技术路线并将是未来几年高速带宽的主流传输技术，目前离技术成熟和规模商用渐行渐近，。经过最近几年的发展，100Gb/s技术趋于成熟，标准相对完善，设备全面研制，测试仪表多家支持。从其应用特点来看，长距传输和短距互联各有侧重，但长距传输应用时面临的挑战较为显著，包括线路传输限制解决、系统余量考虑、光信噪比测试、组网OTN功能支持、以及现网升级兼容性支持等诸多方面。从国内100Gb/s后续发展趋势来看，2012年将是100Gb/s长距传输的测试验证年，2013年将是100Gb/s技术现网试验年，2014年在体积和功耗进一步降低后将逐步推动应用的规模商用年，而从2014年左右开始后续的400Gb/s或更高速率将重新成为高速传输应用技术新的关注焦点。作者系赵文玉，就职于工业和信息化部电信研究院通信标准研究所传输与接入研究部）