40G100G標準化現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
訊石光通訊網(wǎng)
2011/5/5 16:32:25
由于高清電視（HDTV）、視頻點播（VOD）和移動寬帶業(yè)務的快速發(fā)展，特別是基于Internet的視頻應用和P2P應用使運營商的骨干網(wǎng)絡的業(yè)務流量持續(xù)增長。為了應對大容量網(wǎng)絡的帶寬要求，高速率的WDM傳輸技術成為解決問題的重點。傳輸容量也從1995年首次商用的8×2.5G系統(tǒng)發(fā)展到近幾年開始規(guī)模部署的80×40G系統(tǒng)，而更高速率的N×100G傳輸技術也逐漸走向成熟。
與傳統(tǒng)10G DWDM系統(tǒng)相比，40G/100G對各種系統(tǒng)的光傳輸損傷更為敏感。原本對10G系統(tǒng)影響并不顯著的色度色散、偏振模色散、非線性效應等等，在40G/100G高速光傳輸系統(tǒng)中已經(jīng)成為限制傳輸性能的主要因素。近些年，隨著復雜調制碼型技術、自適應色散補償技術以及新型復用技術的逐漸突破和發(fā)展成熟，40G光傳輸技術已經(jīng)發(fā)展成熟并逐步步入規(guī)模商用的階段。與此同時，在網(wǎng)絡流量保持快速增長的持續(xù)驅動下，N×100G光傳輸技術目前也已經(jīng)取得了初步突破，并有望在未來2~3年內逐步成熟并取得商用。
1 .40G/100G技術現(xiàn)狀
隨著40G系統(tǒng)商業(yè)應用的驅動和高速光電處理技術的發(fā)展，目前國內外主流傳輸設備廠商均可提供商用40G WDM產(chǎn)品。國內廠商華為、中興和烽火，以及國外阿朗、諾西、愛立信、CIENA、富士通等諸多廠商目前均能提供N×40G WDM商用設備，支持差分移相鍵控（DPSK）、部分差分移相鍵控（P-DPSK）、歸零碼 -差分正交相移鍵控（RZ-DQPSK）、相位整型二進制傳輸（PSBT）和光雙二進制碼（ODB）等多種碼型。隨著技術的不斷進步以及運營商寬帶傳送需求的日益迫切，國內外各大運營商均已經(jīng)開始40G WDM網(wǎng)絡的規(guī)模建設。中國聯(lián)通、中國電信已經(jīng)規(guī)模部署和建設40G WDM網(wǎng)絡，中國移動也已經(jīng)于2010年完成了40G的實驗室和現(xiàn)網(wǎng)測試，已經(jīng)開始了商用試點網(wǎng)絡的建設和部署。從國外運營商來看，網(wǎng)絡規(guī)模和業(yè)務量較大的運營商，如AT&T、Verizon和NTT等都已經(jīng)部署和建設了40G商用網(wǎng)絡。
借助于40G技術成功商用的經(jīng)驗，100G技術從2007年提出以后發(fā)展很快，相應邏輯接口已經(jīng)趨于標準化后期。100G調制格式目前主要有正交相移鍵控（QPSK）和正交頻分復用（OFDM）2種，但需要在性能、復雜度、可實現(xiàn)性上取得平衡。目前業(yè)界已認識到100G碼型趨于歸一到QPSK碼型上，其中PM-QPSK成為主流方案。從2006年開始就已經(jīng)有一些100G實驗室演示及試驗網(wǎng)建設。Internet2計劃在2011年采用光子集成技術（infinera）和ciena的100G傳輸設備建設100G骨干網(wǎng)，但100G技術距離真正的規(guī)模商用還有一段時間。大部分光器件目前已經(jīng)達到可商用程度，但相干接收技術中關鍵芯片ADC和DSP的量產(chǎn)商用還需一段時間，功耗和處理能力需要突破。
2 .40G/100G標準化現(xiàn)狀
目前主要有ITU-T、IEEE和OIF 3個組織在進行40G和100G的相關標準化工作。ITU-T主要從光傳送網(wǎng)的角度對40G和100G技術進行規(guī)范；而IEEE主要從業(yè)務接口的角度規(guī)范40GE/100GE的接口參數(shù)；OIF則主要關注于100G長途傳輸線路接口以及相關電接口的規(guī)范。
各主要國際標準化組織在40G/100G的標準化工作如圖1所示。ITU-T與IEEE對于40G/100G標準化分工如圖2所示。
IEEE于2006年7月成立了高速網(wǎng)絡工作組（HSSG），重點對40GE和100GE標準目標進行定義，包括10×10G和4×25G 2種100GE光接口標準。2007年12月，HSSG正式轉變?yōu)镮EEE 802.3ba任務組，其任務是制訂在光纖和銅纜上實現(xiàn)40G和100G數(shù)據(jù)速率的標準，研究內容包括邏輯模塊功能、基于光纖長距與短距PMD、基于銅纜PMD等。2010年6月，IEEE P802.3ba正式完成，由多個模塊廠商組成的CFP多源協(xié)議聯(lián)盟也發(fā)布了客戶側可熱插拔光模塊硬件和軟件接口協(xié)議。隨著802.3ba的完成，IEEE也啟動了串行40GE的標準化工作（IEEE 802.3bg），預計到2011年6月完成?？傮w而言，IEEE在40GE和100GE上的標準化工作已經(jīng)趨于完善。
ITU-T于2009年12月更新了OTN接口建議G.709，規(guī)范了40G/100G相應的邏輯接口（ODU3和ODU4），相應的物理接口指標在G.959.1中進行定義。同時，隨著IEEE對40GE和100GE標準化工作的結束，ITU-T在G.709中還定義了40GE和100GE到OPU3和OPU4的映射協(xié)議，規(guī)定了單板中的成幀處理要求?？梢哉f，到目前為止，ITU-T對40G和100G的相關標準工作已經(jīng)趨于完善，這將會在很大程度上促進40G/100G技術的逐步廣泛應用。
OIF于2008年9月左右開始研究100G長距離DWDM傳輸項目，該項目遵從ITU-T定義的112 Gbit/s傳輸速率，采用DP-QPSK和相干接收機結合的技術來開展100G系統(tǒng)的長距離傳輸研究，制定100G波分側光模塊電氣機械接口、軟件管理接口、集成式發(fā)射機和接收機組件、前向糾錯技術的協(xié)議等規(guī)范以推動波分側接口設計的標準化。目前開展的項目包括100G長距離DWDM傳輸架構、100G長距離DWDM傳輸集成光器件、100G DP-QPSK長距離通信的FEC、用于100G長距離DWDM傳輸?shù)墓饽K標準、用于甚短距離芯片到模塊的接口標準等，目前已完成的IA包括100G長途傳輸架構、偏振復用正交調整發(fā)射器件要求、100G DWDM傳輸系統(tǒng)用集成相干接收機要求以及100G長途W(wǎng)DM模塊電氣特性。
與此同時，我國也在積極進行40G/100G的標準化工作。我國的40G/100G傳輸標準由中國通信標準化協(xié)會（CCSA）制定，目前已經(jīng)完成行標《N×40 Gbit/s光波分復用（WDM）系統(tǒng)技術要求》（YD/T 1991-2009）、《N×40 Gbit/s光波分復用（WDM）系統(tǒng)測試方法》（YD/T 2147-2010）。在100G的標準化工作方面，我國也在積極跟蹤相關的國際標準的最新進展。目前已經(jīng)完成標準類研究報告“40G/100G以太網(wǎng)承載和傳輸技術研究”，行業(yè)技術報告“N×100Gbit/s DWDM傳輸系統(tǒng)技術要求”和研究報告“N×100Gbit/s DWDM系統(tǒng)測試方法”正在研究當中。
與傳統(tǒng)10G DWDM系統(tǒng)相比，40G/100G對各種系統(tǒng)的光傳輸損傷更為敏感。原本對10G系統(tǒng)影響并不顯著的色度色散、偏振模色散、非線性效應等等，在40G/100G高速光傳輸系統(tǒng)中已經(jīng)成為限制傳輸性能的主要因素。近些年，隨著復雜調制碼型技術、自適應色散補償技術以及新型復用技術的逐漸突破和發(fā)展成熟，40G光傳輸技術已經(jīng)發(fā)展成熟并逐步步入規(guī)模商用的階段。與此同時，在網(wǎng)絡流量保持快速增長的持續(xù)驅動下，N×100G光傳輸技術目前也已經(jīng)取得了初步突破，并有望在未來2~3年內逐步成熟并取得商用。
1 .40G/100G技術現(xiàn)狀
隨著40G系統(tǒng)商業(yè)應用的驅動和高速光電處理技術的發(fā)展，目前國內外主流傳輸設備廠商均可提供商用40G WDM產(chǎn)品。國內廠商華為、中興和烽火，以及國外阿朗、諾西、愛立信、CIENA、富士通等諸多廠商目前均能提供N×40G WDM商用設備，支持差分移相鍵控（DPSK）、部分差分移相鍵控（P-DPSK）、歸零碼 -差分正交相移鍵控（RZ-DQPSK）、相位整型二進制傳輸（PSBT）和光雙二進制碼（ODB）等多種碼型。隨著技術的不斷進步以及運營商寬帶傳送需求的日益迫切，國內外各大運營商均已經(jīng)開始40G WDM網(wǎng)絡的規(guī)模建設。中國聯(lián)通、中國電信已經(jīng)規(guī)模部署和建設40G WDM網(wǎng)絡，中國移動也已經(jīng)于2010年完成了40G的實驗室和現(xiàn)網(wǎng)測試，已經(jīng)開始了商用試點網(wǎng)絡的建設和部署。從國外運營商來看，網(wǎng)絡規(guī)模和業(yè)務量較大的運營商，如AT&T、Verizon和NTT等都已經(jīng)部署和建設了40G商用網(wǎng)絡。
借助于40G技術成功商用的經(jīng)驗，100G技術從2007年提出以后發(fā)展很快，相應邏輯接口已經(jīng)趨于標準化后期。100G調制格式目前主要有正交相移鍵控（QPSK）和正交頻分復用（OFDM）2種，但需要在性能、復雜度、可實現(xiàn)性上取得平衡。目前業(yè)界已認識到100G碼型趨于歸一到QPSK碼型上，其中PM-QPSK成為主流方案。從2006年開始就已經(jīng)有一些100G實驗室演示及試驗網(wǎng)建設。Internet2計劃在2011年采用光子集成技術（infinera）和ciena的100G傳輸設備建設100G骨干網(wǎng)，但100G技術距離真正的規(guī)模商用還有一段時間。大部分光器件目前已經(jīng)達到可商用程度，但相干接收技術中關鍵芯片ADC和DSP的量產(chǎn)商用還需一段時間，功耗和處理能力需要突破。
2 .40G/100G標準化現(xiàn)狀
目前主要有ITU-T、IEEE和OIF 3個組織在進行40G和100G的相關標準化工作。ITU-T主要從光傳送網(wǎng)的角度對40G和100G技術進行規(guī)范；而IEEE主要從業(yè)務接口的角度規(guī)范40GE/100GE的接口參數(shù)；OIF則主要關注于100G長途傳輸線路接口以及相關電接口的規(guī)范。
各主要國際標準化組織在40G/100G的標準化工作如圖1所示。ITU-T與IEEE對于40G/100G標準化分工如圖2所示。
IEEE于2006年7月成立了高速網(wǎng)絡工作組（HSSG），重點對40GE和100GE標準目標進行定義，包括10×10G和4×25G 2種100GE光接口標準。2007年12月，HSSG正式轉變?yōu)镮EEE 802.3ba任務組，其任務是制訂在光纖和銅纜上實現(xiàn)40G和100G數(shù)據(jù)速率的標準，研究內容包括邏輯模塊功能、基于光纖長距與短距PMD、基于銅纜PMD等。2010年6月，IEEE P802.3ba正式完成，由多個模塊廠商組成的CFP多源協(xié)議聯(lián)盟也發(fā)布了客戶側可熱插拔光模塊硬件和軟件接口協(xié)議。隨著802.3ba的完成，IEEE也啟動了串行40GE的標準化工作（IEEE 802.3bg），預計到2011年6月完成?？傮w而言，IEEE在40GE和100GE上的標準化工作已經(jīng)趨于完善。
ITU-T于2009年12月更新了OTN接口建議G.709，規(guī)范了40G/100G相應的邏輯接口（ODU3和ODU4），相應的物理接口指標在G.959.1中進行定義。同時，隨著IEEE對40GE和100GE標準化工作的結束，ITU-T在G.709中還定義了40GE和100GE到OPU3和OPU4的映射協(xié)議，規(guī)定了單板中的成幀處理要求?？梢哉f，到目前為止，ITU-T對40G和100G的相關標準工作已經(jīng)趨于完善，這將會在很大程度上促進40G/100G技術的逐步廣泛應用。
OIF于2008年9月左右開始研究100G長距離DWDM傳輸項目，該項目遵從ITU-T定義的112 Gbit/s傳輸速率，采用DP-QPSK和相干接收機結合的技術來開展100G系統(tǒng)的長距離傳輸研究，制定100G波分側光模塊電氣機械接口、軟件管理接口、集成式發(fā)射機和接收機組件、前向糾錯技術的協(xié)議等規(guī)范以推動波分側接口設計的標準化。目前開展的項目包括100G長距離DWDM傳輸架構、100G長距離DWDM傳輸集成光器件、100G DP-QPSK長距離通信的FEC、用于100G長距離DWDM傳輸?shù)墓饽K標準、用于甚短距離芯片到模塊的接口標準等，目前已完成的IA包括100G長途傳輸架構、偏振復用正交調整發(fā)射器件要求、100G DWDM傳輸系統(tǒng)用集成相干接收機要求以及100G長途W(wǎng)DM模塊電氣特性。
與此同時，我國也在積極進行40G/100G的標準化工作。我國的40G/100G傳輸標準由中國通信標準化協(xié)會（CCSA）制定，目前已經(jīng)完成行標《N×40 Gbit/s光波分復用（WDM）系統(tǒng)技術要求》（YD/T 1991-2009）、《N×40 Gbit/s光波分復用（WDM）系統(tǒng)測試方法》（YD/T 2147-2010）。在100G的標準化工作方面，我國也在積極跟蹤相關的國際標準的最新進展。目前已經(jīng)完成標準類研究報告“40G/100G以太網(wǎng)承載和傳輸技術研究”，行業(yè)技術報告“N×100Gbit/s DWDM傳輸系統(tǒng)技術要求”和研究報告“N×100Gbit/s DWDM系統(tǒng)測試方法”正在研究當中。
新聞來源：郵電設計技術
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