40G、100G、超100G：光通信的發(fā)展有盡頭嗎？

        根據(jù)思科6月1日剛剛發(fā)布的一份報告預(yù)測，到2015年網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的數(shù)量將會超過150億臺，相當(dāng)于全世界人口數(shù)量的兩倍。同時到2015年全球互聯(lián)網(wǎng)流量的總量將達(dá)到目前的4倍，達(dá)到每年966 exabytes。預(yù)計(jì)僅2014年至2015年間互聯(lián)網(wǎng)流量的增長就會達(dá)到200 exabytes，超過2010年全球產(chǎn)生的IP流量總和。而來自中國電信的最新預(yù)測報告顯示，未來5年中國電信的骨干IP網(wǎng)帶寬年增長率將達(dá)40%～50%，骨干傳輸網(wǎng)總帶寬將從64TB/s增加到至少120～155TB/s，甚至200TB/s以上。 

        而應(yīng)對上述挑戰(zhàn)的關(guān)鍵就是高速光傳輸技術(shù)，也就是大家所熟知的40G/100G。由于40G/100G下一代長距離光傳輸系統(tǒng)不但可以滿足當(dāng)前對帶寬的需要，還可以適應(yīng)未來帶寬需求的變化，因此，40G/100G成為電信運(yùn)營商的關(guān)注焦點(diǎn)，近幾年來發(fā)展迅速，然而在部署這種系統(tǒng)時，運(yùn)營商仍面臨著諸多的選擇和挑戰(zhàn)。

40G：僅僅是過渡技術(shù)？ 

        在光通信領(lǐng)域，40G可以說是最命途多舛的技術(shù)了，早在2000年之前，40G技術(shù)就已經(jīng)進(jìn)入了人們的視野，當(dāng)時一些樂觀的人認(rèn)為其將很快獲得大規(guī)模應(yīng)用。但隨著2000年之后互聯(lián)網(wǎng)大潮落幕，全球光通信產(chǎn)業(yè)進(jìn)入寒冬期，40G技術(shù)也銷聲匿跡了好多年，直到2006年之后，光通信產(chǎn)業(yè)回暖，40G的商用進(jìn)程才再次提上日程，但卻已經(jīng)錯過了最好的發(fā)展機(jī)會。以國內(nèi)為例，直到2008年中國電信才開始部署國內(nèi)第一條商用40G鏈路，到2010年，40G產(chǎn)品全面成熟并大規(guī)模上市，但留給40G的時間已經(jīng)不多了。 

        在剛剛結(jié)束的第十一屆中國光網(wǎng)絡(luò)研討會（OPTINET2011）上，不少與會嘉賓對40G的市場前景并不很樂觀，中興通訊承載網(wǎng)產(chǎn)品線產(chǎn)品規(guī)劃經(jīng)理施社平在發(fā)言中表示，盡管目前40G系統(tǒng)已經(jīng)開始大量商用，估計(jì)2010年部署量達(dá)30000端口，但其發(fā)展面臨尷尬，由于業(yè)務(wù)不足、產(chǎn)品價格長期偏高，運(yùn)營商對是否采用40G仍存觀望，加之100G技術(shù)發(fā)展迅速、商用在即，運(yùn)營商可能會選擇跳過40G，直接部署100G系統(tǒng)。 

        烽火通信光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品部副總經(jīng)理范志文也指出，目前來看，40G最大的問題在于上游產(chǎn)業(yè)鏈的力量比較分散，在供貨的速度以及價格上還需進(jìn)一步地改進(jìn)。特別是100G的出現(xiàn)對40G的沖擊比較明顯，上游的器件、芯片廠家把精力更多地放在100G上面，造成40G產(chǎn)業(yè)鏈整體比較薄弱。因此業(yè)界普遍認(rèn)為40G將是一種過渡技術(shù)，而100G網(wǎng)絡(luò)將從2011年開始呈現(xiàn)出非常強(qiáng)勁的發(fā)展態(tài)勢，占據(jù)高速網(wǎng)絡(luò)市場的大部分份額，明顯遏制40G市場的增長。 

        與40G不同的是，100G在標(biāo)準(zhǔn)的跟進(jìn)、技術(shù)方案的統(tǒng)一、產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展上都做的比較好，因此100G產(chǎn)品的價格將有望很快降低到與40G相當(dāng)?shù)乃?，此外考慮到超100G技術(shù)還需要至少5～6年甚至更長時間才能達(dá)到商用要求，因此市場留給100G的商用窗口期將會非常長。Infonetics Research運(yùn)營商和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的首席分析師Michael Howard指出，事實(shí)上我們已經(jīng)處于100G時代的起點(diǎn)，這個時期將非常長，預(yù)計(jì)將從2015年一直持續(xù)到2030年，在此期間100G將成為市場上的主流。中國電信北京研究院副總工程師張成良也認(rèn)為，100G傳輸技術(shù)將比40G擁有更長的生命周期，預(yù)計(jì)將持續(xù)8～9年。

100G：一個時代正在開始 

        當(dāng)大家的目光還聚焦在40G的商用時，100G卻已經(jīng)整裝待發(fā)。2010年6月，100GE標(biāo)準(zhǔn)的通過給了100G華麗的出場。在業(yè)務(wù)的驅(qū)動下，100G正在大跨步地發(fā)展和完善，走向未來光網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。IEEE、ITU-T和OIF分別對100G相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行了定義。IEEE主要集中對100G的客戶以太網(wǎng)信號定義，103.125G為100GE的信號速率；ITU-T則定義了OTU4、ODU4的信號速率，分別為111809973.568kbit/s、104794445.815kbit/s，保證了100GE作為客戶信息映射到OTU信號時的兼容性問題；OIF主要定義了相關(guān)的電接口，同時也展開了對DP-QPSK碼型的100G長距傳輸研究。 

        烽火通信光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品部副總經(jīng)理范志文指出，目前國際上100G技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)非常成熟，國內(nèi)也將在明年3季度出臺100G相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而100G標(biāo)準(zhǔn)的快速推進(jìn)也非常有利于相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，預(yù)計(jì)到今年底，各大設(shè)備廠商將陸續(xù)推出商用100G產(chǎn)品，最遲到2013年，運(yùn)營商將會開始少量商用100G系統(tǒng)，以后100G市場每年將會以2～3倍的速度增長。 

        中興通訊承載網(wǎng)產(chǎn)品線產(chǎn)品規(guī)劃經(jīng)理施社平則預(yù)計(jì)，全球范圍來看，100G的商用將從今年拉開帷幕，明年部署量可達(dá)到4000個端口，到2013年將達(dá)到10000個端口，施社平認(rèn)為由于100G在標(biāo)準(zhǔn)層面跟進(jìn)比較迅速，在調(diào)制方案上比較統(tǒng)一，因此產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展比較好，其在價格上將會很快優(yōu)于40G，未來100G在波分和傳送層面將會很快取代40G，成為市場主流。 

        如果說技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)的快速成熟和運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的需求拉動是100G技術(shù)能夠在短期內(nèi)規(guī)模商用的主要驅(qū)動因素，那么來自設(shè)備廠商不遺余力的推波助瀾也是不可忽視的方面，因?yàn)?A href="http://odinmetals.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=100G&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">100G將在未來很長一段時間成為他們的“搖錢樹”。來自Infonetics Research的研究報告顯示，2010年，雖然10G以上的高速端口（10G、40G和100G端口）的銷售量僅僅相當(dāng)于所有端口銷售量的3%，但其為設(shè)備制造商帶來的收入?yún)s相當(dāng)于所有收入的43%；可見更高速的網(wǎng)絡(luò)端口不僅對承載全球日益增加的網(wǎng)絡(luò)流量非常重要，同時也是設(shè)備制造商主要的收入來源。 

        雖然情況不錯，但100G系統(tǒng)規(guī)模商用也并非一點(diǎn)問題也沒有。張成良表示，與40Gbps WDM系統(tǒng)相比，100G傳輸?shù)纳逃没枰盐?大關(guān)鍵技術(shù)：100G線路傳輸技術(shù)、100GE接口技術(shù)、100GE封裝映射技術(shù)和100G關(guān)鍵器件技術(shù)，其中仍面臨著一些問題，需要業(yè)界積極配合加以解決。例如，100G系統(tǒng)與40G系統(tǒng)相比光信噪比（OSNR）需要增加到4dB左右，而同時對色散和PMD的容限要求更加苛刻，約為原來的三分之一，因此對于100G來說非線性效應(yīng)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了10G和40G WDM傳輸系統(tǒng)。 

        除此之外，100G端口的價格也是影響其能否快速取代40G的主要因素之一。盡管目前市面上100G的價格已經(jīng)具有一定競爭力，但距離運(yùn)營商的希望仍有一段距離。中國電信科技委主任韋樂平表示，希望100G的價格能最終降至10G端口價格的5～6倍。而這也許并不需要太長時間，Infonetics Research預(yù)測，隨著更多新的100G產(chǎn)品的研發(fā)上市，到2013年100G的價格水平將降到40G價格的2倍，而到那時市場將會迎來一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)——100G全面抗衡40G。

超100G：發(fā)展沒有盡頭？ 

        盡管目前100G的規(guī)模商用還遠(yuǎn)未展開，但廠商對更高速的超100G技術(shù)的研究和討論已經(jīng)開始了。在本次OPTINET2011會議上，來自烽火通信、中興通訊和華為等廠商的代表，分別報告了其各自在超100G技術(shù)方面進(jìn)展和成果：從160G、到400G、1T，甚至10T，不由讓人感嘆，光通信技術(shù)的發(fā)展是否會有盡頭。 

        比如在今年第一季度，諾基亞西門子通信展示了其FlexiGrid技術(shù)如何將光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)升級至400G，以滿足當(dāng)前運(yùn)營商對于寬帶的快速增長的需求。使用FlexiGrid，諾基亞西門子通信完成了行業(yè)首個通過 600公里單模光纖網(wǎng)絡(luò)的400G數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)在諾基亞西門子通信位于德國慕尼黑的研發(fā)實(shí)驗(yàn)室完成。除此之外，包括烽火通信、中興通訊、華為、阿爾卡特朗訊等廠商在內(nèi)，也正在進(jìn)行從400G到1T的相關(guān)技術(shù)預(yù)研和實(shí)驗(yàn)室測試，并取得了不少成果。 

        最值得一提的是，在不久前舉行的美國光纖通信（OFC/NFOEC 2011）會議期間，中興通訊首次在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了單信道為10Tbit/s的光信號，并成功讓該信號在標(biāo)準(zhǔn)單模光纖中完成640公里傳輸，刷新了此前單信道傳輸最高速率為1Tb/s光信號的世界記錄，為單信道更高速率光傳輸技術(shù)的研究奠定了基礎(chǔ)。 

        不過，隨著傳輸速率的日益提高，光通信技術(shù)的發(fā)展也面臨著更大的挑戰(zhàn)，但現(xiàn)在光通信領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新非?；钴S，新技術(shù)新產(chǎn)品層出不窮，相信在這個信息爆炸的時代，未來光通信技術(shù)必將發(fā)揮更加重要的作用。