光傳輸?shù)那斑M(jìn)之路--挑戰(zhàn)香農(nóng)的極限

  ICCSZ訊（編譯：Nina）光帶寬不是無(wú)限的。在過(guò)去的幾十年中，我們都使用過(guò)這樣的論點(diǎn)--通過(guò)在兩點(diǎn)之間放置光纖連接，您將擁有無(wú)限的容量。當(dāng)我們說(shuō)服市場(chǎng)光纖部署是值得的投資時(shí)，該觀(guān)點(diǎn)是所有人的有力論據(jù)。然而，幾十年后的今天，香農(nóng)極限的現(xiàn)實(shí)像烏云一樣籠罩著服務(wù)供應(yīng)商的未來(lái)(實(shí)際上的烏云，而不是數(shù)據(jù)中心云)。

  一直以來(lái)，全球的服務(wù)提供商通過(guò)部署最新的光學(xué)DWDM轉(zhuǎn)發(fā)器，實(shí)現(xiàn)以較低的每比特價(jià)格滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)更高網(wǎng)絡(luò)容量的需求，從而從中受益。這是一種久經(jīng)考驗(yàn)的方法，它利用了與光纖和放大器(通常稱(chēng)為光纖基礎(chǔ)設(shè)施)有關(guān)的沉沒(méi)成本。因此，服務(wù)提供商不僅受益于每個(gè)新一代DWDM轉(zhuǎn)發(fā)器更高的容量和更低的每比特成本，而且他們還受益于在現(xiàn)有光纖基礎(chǔ)設(shè)施中部署這些額外的波長(zhǎng)，這些現(xiàn)有光纖基礎(chǔ)設(shè)施的大部分成本是固定的(對(duì)于租賃光纖而言)、已折舊的(對(duì)于擁有光纖基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)提供商而言)，或不存在的(對(duì)于已完全折舊的光纖基礎(chǔ)設(shè)施而言)。這樣做的好處是，在光纖上每增加一比特，傳輸?shù)拿勘忍爻杀揪蜁?huì)降低。

  即使是在綠地(Green Field)部署中，服務(wù)提供商越能最大化光纖基礎(chǔ)設(shè)施的容量，則傳輸?shù)拿勘忍爻杀揪驮降汀＠?，如果光纖基礎(chǔ)設(shè)施的成本為400萬(wàn)美元，那么第一個(gè)Gigabit的成本可能為400萬(wàn)美元，但是當(dāng)容量提升至9600Gbps時(shí)，每Gigabit的成本將降至417美元(參照?qǐng)D一)。改成本的下降是線(xiàn)性的，而且可以持續(xù)下滑直到香農(nóng)的極限和頻譜可用性問(wèn)題導(dǎo)致光纖的容量不能再增加。

  這種由玻璃和光的物理局限性引起的極限為行業(yè)帶來(lái)了兩個(gè)挑戰(zhàn)--延長(zhǎng)更高波長(zhǎng)速度的跨度距離和增加光纖容量。幸運(yùn)的是，兩種解決方案可以幫助服務(wù)提供商繼續(xù)至少再降低十年的每比特成本。

  第一種解決方案：具有概率星座整形功能的800Gbps轉(zhuǎn)發(fā)器可在96Gbaud左右運(yùn)行，解決了挑戰(zhàn)之一--延長(zhǎng)跨度。對(duì)于城域跨度，通過(guò)部署一組800Gbps線(xiàn)卡而不是兩組400Gbps線(xiàn)卡，服務(wù)提供商將立即受益于更低的每比特成本。第二個(gè)好處是擴(kuò)展距離。圖一中未顯示的是，隨著波長(zhǎng)速度的增加，每個(gè)波長(zhǎng)速度的未再生跨度會(huì)減小。但是，使用支持800Gbps的線(xiàn)卡，400Gbps波長(zhǎng)將可用于延伸到數(shù)千公里的更多光纖路徑中，從而減少了對(duì)昂貴的再生站點(diǎn)的需求。因此，在城域和長(zhǎng)途線(xiàn)路中，支持800Gbps的線(xiàn)卡將降低服務(wù)提供商的每比特成本。

  第二種解決方案：擴(kuò)展光纖中的可用頻譜將解決第二個(gè)挑戰(zhàn)--增加光纖容量。長(zhǎng)久以來(lái)，光學(xué)設(shè)備被設(shè)計(jì)為在C波段的光纖頻譜中以4THz(80個(gè)通道@50GHz)運(yùn)行(如圖二)。隨著時(shí)間的流逝，設(shè)備制造商將其提高到4.8THz(50GHz時(shí)有96個(gè)通道)。下一代設(shè)備將不可避免地被設(shè)計(jì)為在6.0THz(120通道@50GHz)的頻譜上運(yùn)行，這即是華為所稱(chēng)的Super C頻段。僅此一項(xiàng)操作就使每光纖帶寬增加了25%。因此，最大容量為38.4Tbps(每波長(zhǎng)為400Gbps)的光纖現(xiàn)在可以支持48.0Tbps。以圖一中的400萬(wàn)美元光纖基礎(chǔ)設(shè)施成本為例，每Gigabit的成本將從104美元進(jìn)一步降低到78美元。

  未來(lái)市場(chǎng)將需要采用這些新技術(shù)，以維持業(yè)內(nèi)已習(xí)慣的每Gigabit成本的下降。Dell'Oro數(shù)據(jù)顯示，在過(guò)去的十年中，隨著更新、更高速度波長(zhǎng)部署所帶來(lái)的頻譜效率的提高，DWDM長(zhǎng)途傳輸設(shè)備的每Gigabit成本以每年20%的幅度下降(如圖三)。WDM城域傳輸設(shè)備的下降速度也差不多。

  實(shí)際上，在網(wǎng)絡(luò)需求以每年35%的速度增長(zhǎng)的情況下，每Gigabit成本的下降也是服務(wù)提供商跟上網(wǎng)絡(luò)需求并保持盈利的關(guān)鍵。因此，憑借上述新技術(shù)，成本下降的速度至少可以繼續(xù)使服務(wù)提供商受益。

  面對(duì)香農(nóng)極限，部署能夠從已安裝的光纖基礎(chǔ)設(shè)施中獲取更高價(jià)值的系統(tǒng)變得至關(guān)重要。至少未來(lái)十年，這兩種技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)將消除香農(nóng)極限帶來(lái)的擔(dān)憂(yōu)。

原文鏈接：https://www.delloro.com/path-forward-for-optical-transport-in-the-face-of-shannons-limit/