[圖]40G光網(wǎng)絡(luò)的需要、發(fā)展及采用

   
    上世紀(jì)60年代末協(xié)和飛機(jī)的問世開辟了航空飛行的新紀(jì)元。超音速飛機(jī)在速度及動(dòng)力方面超越了原有飛機(jī)，本應(yīng)成為未來的飛行技術(shù)。但最后事實(shí)并未如愿，協(xié)和飛機(jī)的銷售狀況并不理想，其他小型飛機(jī)反而銷售良好。今天的電信領(lǐng)域遇到了類似的問題：40G技術(shù)是否會(huì)成為下一個(gè)協(xié)和飛機(jī)？

　　正如擁戴者所說的，40G技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì)有：體積只有同等傳輸容量的10G系統(tǒng)的一半，功耗更低（減少了20%～40%），維護(hù)更容易（因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)數(shù)減少了75%）。但是這些優(yōu)勢(shì)必須能夠降低系統(tǒng)總成本，否則運(yùn)營(yíng)商也不會(huì)考慮。

　　除上述優(yōu)越性之外，還有一些采用40G系統(tǒng)的動(dòng)力，首先就是路由器接口。已證實(shí)在IP路由器中高速率數(shù)據(jù)流比多路低速率數(shù)據(jù)流的傳輸效率高得多。路由器供應(yīng)商已經(jīng)推出了有40G接口的系統(tǒng)。

　　現(xiàn)有系統(tǒng)的擴(kuò)展和升級(jí)是40G技術(shù)的又一推動(dòng)力，還有其他潛在的市場(chǎng)，包括用于測(cè)試設(shè)備及海底傳輸?shù)氖瞻l(fā)機(jī)。雖然下一代網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無疑會(huì)與40G技術(shù)兼容，但未來幾年究竟需要多少40G高速率設(shè)備呢？

　　流量如何增長(zhǎng)是影響40G需求的一個(gè)重要因素。按最近的流量增速來看，即使采用較為保守的估計(jì)，用不了幾年，空閑信道就會(huì)用完。那時(shí)，運(yùn)營(yíng)商將不會(huì)再采用10G設(shè)備，因此最遲不超過2006或07年，40G的上馬將不可避免。

　　另一方面，若流量增速減緩，運(yùn)營(yíng)商或許還會(huì)繼續(xù)使用10G，將極大影響對(duì)新系統(tǒng)的需求。Strategies Unlimited的市場(chǎng)研究人員預(yù)測(cè)2008年底長(zhǎng)途鏈路的增速將減緩，但整體網(wǎng)絡(luò)容量還將穩(wěn)步增長(zhǎng)。雖然還有更激進(jìn)的預(yù)測(cè)，但即使按這個(gè)預(yù)測(cè)，08年網(wǎng)絡(luò)容量需求顯然也比現(xiàn)在的容量大得多，這意味對(duì)40G系統(tǒng)的需求很旺盛。

　　Strategies Unlimited根據(jù)流量增長(zhǎng)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)2.5G、10G和40G長(zhǎng)途收發(fā)機(jī)的銷售情況的預(yù)測(cè)結(jié)果。盡管現(xiàn)在所有新系統(tǒng)都是10G的，但2.5G設(shè)備的銷售依然強(qiáng)勁。未來幾年10G銷售全面增長(zhǎng)時(shí)，40G設(shè)備的銷量才開始逐步增大。還是一樣，所有一切都取決于網(wǎng)絡(luò)流量需求的發(fā)展。

　　影響40G技術(shù)應(yīng)用的因素還有其實(shí)施的難易程度，這項(xiàng)技術(shù)當(dāng)然還有不少難題。對(duì)于剛起步的運(yùn)營(yíng)商來說，雖然采用了高速率的系統(tǒng)，但其上傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)信號(hào)還很少，使得光信噪比下降，導(dǎo)致40G長(zhǎng)途鏈路的成本高于等效10G鏈路。

　　將10G升級(jí)為40G后，色散提高了16倍，偏振模色散也上升了2～4倍，但符合要求的40G器件還無法量產(chǎn)。此外還有一些隱形成本，比如為新系統(tǒng)培訓(xùn)技術(shù)員、更新操作系統(tǒng)、驗(yàn)證光纖和更昂貴的測(cè)試設(shè)備等。

　　另一個(gè)障礙是電子器件：無論是磷化銦還是硅鍺（SiGe）器件仍非常昂貴。CMOS的極限速率也可以達(dá)到40G，但可能還不如采用SiGe，因?yàn)镃MOS需要用到昂貴的先進(jìn)的蝕刻技術(shù)。此外，電子設(shè)備的主要成本來自測(cè)試，因此CMOS在高速率時(shí)沒有優(yōu)勢(shì)。

　　最后，不管設(shè)備商如何鼓動(dòng)，運(yùn)營(yíng)40G網(wǎng)絡(luò)都不會(huì)是小事一樁。其難度類似于維持高性能賽車的最佳狀態(tài)或協(xié)和飛機(jī)的運(yùn)營(yíng)。

　　盡管存在這些困難，仍有不少公司最近發(fā)布和展示了許多產(chǎn)品。隨著拉曼放大技術(shù)、前向糾錯(cuò)、色散補(bǔ)償技術(shù)和先進(jìn)編碼調(diào)制技術(shù)（例如載頻抑制歸零碼（CS-RZ）、雙二進(jìn)制編碼、差分相移鍵控編碼等）的發(fā)展，設(shè)備商已經(jīng)能提供40G速率的實(shí)用系統(tǒng)了。同時(shí)也驗(yàn)證了在標(biāo)準(zhǔn)單模光纖上傳輸40G信號(hào)的可行性，盡管所用的光纖是98年后敷設(shè)的而不是最老的光纖。

長(zhǎng)途與短途

40G將用于網(wǎng)絡(luò)何處呢？一方面，距離越短，應(yīng)用40G技術(shù)越容易。大多數(shù)路由器之間的連接在同一中心局內(nèi)，距離小于2km，適合采用40G設(shè)備。另一方面，最高速的鏈路通常用在長(zhǎng)途（大于80km）網(wǎng)絡(luò)中，長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)中匯聚的流量足夠大，能夠承受40G設(shè)備的成本。
然而，長(zhǎng)途市場(chǎng)增長(zhǎng)依然緩慢，設(shè)備商正考慮將城域網(wǎng)作為第三個(gè)選擇。在城域網(wǎng)中，路由器之間的連接和現(xiàn)有系統(tǒng)的擴(kuò)展對(duì)40G設(shè)備還有一定的需求，而且沒有長(zhǎng)途連接那么復(fù)雜。

中心局以及稍長(zhǎng)距離的傳輸系統(tǒng)將會(huì)使用短距離（SR）收發(fā)機(jī)，用它們將傳輸設(shè)備和路由器連接起來。因此SR收發(fā)機(jī)的供應(yīng)商不管怎樣都可能有訂單，但長(zhǎng)距離傳輸設(shè)備供應(yīng)商則需要城域網(wǎng)或長(zhǎng)途業(yè)務(wù)才能生存。

通常認(rèn)為，40G系統(tǒng)的每信道價(jià)格應(yīng)該比10G低3倍才有競(jìng)爭(zhēng)力。但事實(shí)并非如此。首先，從過去的經(jīng)驗(yàn)看10G設(shè)備的價(jià)格在一段時(shí)間內(nèi)是2.5G的4倍甚至10倍，仍然能賣出去。其次，還要取決40G信道如何使用。若系統(tǒng)擴(kuò)展且不用敷設(shè)新光纖的話，或許值得考慮，但對(duì)于超長(zhǎng)距離傳輸而言則可能無法盈利。

看看SR收發(fā)機(jī)的情況，40G產(chǎn)品的數(shù)量還很少，現(xiàn)在的售價(jià)在3萬美元左右。為使產(chǎn)品有競(jìng)爭(zhēng)力，系統(tǒng)設(shè)備商要求收發(fā)器的價(jià)格下降到8千～1萬美元附近。這個(gè)價(jià)格仍然遠(yuǎn)高于10G產(chǎn)品，大批量采購時(shí)，10G SR收發(fā)機(jī)的價(jià)格為500美元左右。預(yù)計(jì)隨著價(jià)格的下降，40G產(chǎn)品所需價(jià)格將在2007年左右達(dá)到用戶的期望值，那時(shí)銷售量將大增。
一旦40G在網(wǎng)絡(luò)中立足后，光傳輸將如何變化？近20年來，網(wǎng)絡(luò)中的傳輸速率平均每年增長(zhǎng)26％。相當(dāng)于每3年傳輸速度翻倍，或者說6年內(nèi)從10G/s上升到40G/s。有人已經(jīng)預(yù)測(cè)從40G上升到160G也將按同樣的趨勢(shì)增長(zhǎng)。

　　而最新的傳輸速率增長(zhǎng)趨勢(shì)可能遵循更傳統(tǒng)的S曲線。在此情形中每年增速約為19％，或者說每4年翻倍?？紤]這種情況，下一個(gè)合理的步驟是升級(jí)到80G，這是因?yàn)?0G還可以照樣使用現(xiàn)在常用的電子器件，而且還能用100GHz濾波器。

速率劇增

　　去年9月的ECOC會(huì)議有幾個(gè)演講提到了160G創(chuàng)新技術(shù)。去年7月，日本沖電氣公司展示了用OTDM傳輸640km的160G鏈路。去年甚至有文章討論640G單波長(zhǎng)傳輸。但是我們不能無限地提高速率，因?yàn)榭偸且紤]成本。

　　首先，光在光纖中傳輸時(shí)由于非線性對(duì)信號(hào)的影響，傳輸速率存在物理極限。因?yàn)槊總€(gè)比特至少需要一個(gè)光子，6Tb/s可能就是理論極限了。而且速率越高，傳輸距離越短。這意味著其經(jīng)濟(jì)合理性也有極限。

　　柏林技術(shù)大學(xué)的研究人員在2003年模擬了160G傳輸?shù)娜N方案：16×10G、4×40G以及160G單信道。從網(wǎng)絡(luò)管理角度看，單信道160G傳輸方式顯然最好，但采用多個(gè)10G信道則可以獲得最好的網(wǎng)絡(luò)粒度和最小的器件總體成本。因此，即使單信道160G傳輸可行的話，也是遙遠(yuǎn)的未來的事情了。

　　關(guān)鍵是，最好的系統(tǒng)是由運(yùn)營(yíng)商的需要決定的，而不是它有多高的傳輸速率。運(yùn)營(yíng)商并不一定非要最高的速率不可。例如采用WDM技術(shù)，運(yùn)營(yíng)商就可以有更多的選擇。同樣，采用OTDM的160G傳輸也只是另一種光復(fù)用，類似于“將4個(gè)25分硬幣換成一塊錢”。如果40G或160G方案還不是運(yùn)營(yíng)商的明確選擇，則其市場(chǎng)也將受限更多，由此價(jià)格也難以下降。

現(xiàn)在的情況

　　回到現(xiàn)在，廠商們正在緩慢而穩(wěn)定地推進(jìn)40G技術(shù)，需求也開始出現(xiàn)了。Strategies Unlimited預(yù)測(cè)今年40G系統(tǒng)和路由器會(huì)有一些應(yīng)用。如果發(fā)展順利，產(chǎn)品銷售可能在2007～08年開始高速增長(zhǎng)。

　　如果情況不像預(yù)計(jì)那樣，40G也許會(huì)像協(xié)和飛機(jī)的命運(yùn)一樣。更小更多粒度的系統(tǒng)將是主流，而更大、更快的系統(tǒng)反而不能取代它們。畢竟，如果乘客都坐不滿何必要買更快的飛機(jī)呢？但更可能的情況是，40G將成為最后的串行電調(diào)制速率，而80G和160G會(huì)成為協(xié)和飛機(jī)。

　　我們還需繼續(xù)觀察流量的增長(zhǎng)。只要流量持續(xù)增長(zhǎng)，即使年增速遠(yuǎn)低于人們的預(yù)期，也有利于40G的發(fā)展。至關(guān)重要的是運(yùn)營(yíng)商如何看待此事，以及他們采用更高速率的愿望有多迫切。運(yùn)營(yíng)商們當(dāng)然希望新設(shè)備能兼容40G，如果他們有這樣的設(shè)備，他們就有機(jī)會(huì)使用它們。另一方面，整個(gè)通信行業(yè)已經(jīng)迷失在更快才能更好的假設(shè)中了。

　　長(zhǎng)途傳輸流量的增長(zhǎng)情況，圖中顯示的是估算的10G等效鏈路數(shù)（2.5G、10G和40G都折算為10G）的估算情況，單位為2002年的百分比。

　　2.5G、10G和40G長(zhǎng)途收發(fā)機(jī)的銷售量，單位為2003年的百分比。40G的數(shù)值包括短距離收發(fā)機(jī)。


摘自：光纖在線