烽火通信：100G技術(shù)將持續(xù)十年 開創(chuàng)傳送大場面

        隨著社會信息化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，以視頻點(diǎn)播、P2P、IPTV等視頻業(yè)務(wù)以及3G、LTE、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等新興應(yīng)用對帶寬需求劇增。據(jù)預(yù)測，未來5年的干線流量的GAGR超過80%，5年后干線網(wǎng)絡(luò)帶寬需求將是當(dāng)前的10～15倍。當(dāng)前的10G和40G WDM光傳輸系統(tǒng)無法滿足高速增長的傳輸容量需求，100G應(yīng)運(yùn)而生。

        不同于以往的2.5G/10G/40G波分傳輸系統(tǒng)，100G光傳輸在實(shí)現(xiàn)上伴隨著一系列重大變革，包括偏振復(fù)用相位調(diào)制技術(shù)、基于數(shù)字信號處理的數(shù)字相干接收技術(shù)和基于軟判決的第三代超強(qiáng)糾錯編碼技術(shù)等。100G光傳輸采用數(shù)字相干接收機(jī)通過相位分集和偏振態(tài)分集將光信號的所有光學(xué)屬性映射到電域，利用成熟的數(shù)字信號處理技術(shù)在電域?qū)崿F(xiàn)了偏振解復(fù)用、信道損傷（CD、PMD、非線性效應(yīng)）均衡補(bǔ)償、時(shí)序恢復(fù)、載波相位估計(jì)、符號估計(jì)和線性解碼。

        數(shù)字相干接收技術(shù)使得光傳輸系統(tǒng)具有足夠的色散容限和偏振模容限，無需考慮線路傳輸上的色度色散和偏振模色散的影響，這給網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)維帶來一系列好處，主要包括：

① 簡化了傳輸線路上的光學(xué)色散補(bǔ)償和偏振解復(fù)用設(shè)計(jì)，線路設(shè)計(jì)更簡單；

② 消除了低PMD光纖的依賴，適用于各種規(guī)格的傳輸光纖，方便光纖線路速率升級；

③ 消除了傳輸線路DCF光纖非線性效應(yīng)的影響，減少了線路放大器的數(shù)量和ASE噪聲的影響，降低了線路成本，提升了系統(tǒng)長距傳輸能力；

④ 減小了線路傳輸時(shí)延，按照1km光纖5us的時(shí)延計(jì)算，消除DCF光纖所帶來的時(shí)延減少非?？捎^，這對時(shí)延敏感的應(yīng)用環(huán)境意義重大；

⑤ 保護(hù)恢復(fù)時(shí)間小于50ms，（不同于40G系統(tǒng)）100G數(shù)字信號處理自適應(yīng)色散補(bǔ)償算法收斂迅速，完全滿足電信級恢復(fù)時(shí)延要求。

        根據(jù)業(yè)界權(quán)威咨詢公司OVUM的預(yù)測，2011年至2016年100G出貨量年均符合增長率將達(dá)到181%，2013年將迎來100G的大規(guī)模部署。業(yè)界包括烽火在內(nèi)的主流設(shè)備商均已完成100G現(xiàn)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)并開始規(guī)模部署。烽火2012年在中國電信建成了國內(nèi)首個(gè)100G城域網(wǎng)，并獨(dú)家中標(biāo)承建了馬來電信100G國家骨干網(wǎng)。

        烽火通信100G引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，創(chuàng)造了多個(gè)業(yè)界第一。烽火100G系統(tǒng)于2011年12月率先通過中國電信組織的全球最大規(guī)模100G測試，較其他廠家提前1~2個(gè)月，測試各項(xiàng)性能指標(biāo)領(lǐng)先。在2012年3月馬來電信組織的100G系統(tǒng)測試中各項(xiàng)指標(biāo)第一。隨后通過了中國移動和中國聯(lián)通組織的100G系統(tǒng)測試，并于2012年8月率先通過中國移動組織的杭州－福州100G OTN現(xiàn)網(wǎng)測試。

        烽火通信100G同時(shí)提供支線路合一和支線路分離兩種解決方案，單盤采用第二代40nm工藝ASIC芯片，具有功耗低（OTU典型功耗150W，業(yè)界典型功耗250W），集成度高（支線路合一單盤占兩個(gè)槽位，業(yè)界一般占三個(gè)以上槽位）的優(yōu)點(diǎn)。

       經(jīng)過測試和驗(yàn)證，烽火通信100G具有如下特點(diǎn)：

① 采用數(shù)字相干接收PM-QPSK調(diào)制技術(shù)，支持50GHz通道間隔，可與現(xiàn)有WDM網(wǎng)絡(luò)兼容，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)10G/40G系統(tǒng)的平滑升級,系統(tǒng)擴(kuò)容簡單方便。

② 支持長距離傳輸，無電中繼傳輸距離達(dá)3000km,網(wǎng)絡(luò)部署更靈活。

③ 單根光纖容量達(dá)9.6Tb/s，可提高光纖利用效率，緩解光線資源壓力，降低網(wǎng)絡(luò)成本。

④ 憑借優(yōu)異的電域補(bǔ)償算法消除了100G光信號在傳輸過程中CD/PMD限制（CD容限大于50000ps/nm，DGD容限大于100ps）。100G系統(tǒng)對光纖CD/PMD參數(shù)不敏感,線路上無需CD、PMD補(bǔ)償模塊，可以精簡鏈路設(shè)計(jì)，降低線路成本，減小DCM模塊引入的噪聲，提高線路傳輸性能，降低線路傳輸?shù)墓收下剩喕W(wǎng)絡(luò)維護(hù)。

⑤ 采用13%開銷的SD-LDPC和7%開銷EFEC相結(jié)合的前向糾錯編碼算法以較小的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和處理時(shí)延獲得11.5dB的編碼增益，糾錯極限達(dá)到2e-2，確保了網(wǎng)絡(luò)傳輸穩(wěn)定性和健壯性。

⑥ 具有極強(qiáng)的ROADM級聯(lián)穿透能力，23級ROADM級聯(lián)OSNR代價(jià)小于0.5dB。100G無需線路色散補(bǔ)償，具有超強(qiáng)的糾錯能力，支持超長距離傳輸，相對于10G/40G系統(tǒng)物理層受限較小，更適合ROADM光交叉調(diào)度。

⑦ 線路保護(hù)恢復(fù)倒換時(shí)間小于50ms，完全滿足電信級保護(hù)倒換要求。

⑧ 采用業(yè)界領(lǐng)先的40nm工藝ASIC芯片，集成度高，單盤典型功耗業(yè)界最低（160W）。

        此次烽火通信繼中國移動100G集采之后，在五大設(shè)備商異常激烈的競爭中成功中標(biāo)聯(lián)通兩個(gè)100G試驗(yàn)網(wǎng)中的天津－濟(jì)南－鄭州干線，進(jìn)一步體現(xiàn)了烽火通信100G的技術(shù)實(shí)力和產(chǎn)品優(yōu)勢。

        基于數(shù)字相干接收PM-QPSK調(diào)制的100G光傳輸技術(shù)在長距離光傳輸技術(shù)史上具有里程碑意義，這不僅僅體現(xiàn)在100G光傳輸性能的巨大提升和建網(wǎng)運(yùn)維的顯著優(yōu)勢上，更是由于其為后續(xù)超100G傳輸技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。超100G光傳輸將繼承100G光傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，采用偏振復(fù)用、多級調(diào)制提高頻譜效率，采用OFDM技術(shù)規(guī)避目前光電子器件帶寬和開關(guān)速度的限制，采用數(shù)字相干接收提高接收機(jī)靈敏度和信道均衡能力。然而，超100G光傳輸由于非線性效應(yīng)的限制，傳輸距離和頻譜效率之間的矛盾非常顯著，選擇更高級別的QAM調(diào)制提高頻譜效率和傳輸速率，其傳輸距離可能遠(yuǎn)低于目前100G系統(tǒng)。這決定了100G速率在長距離光傳輸應(yīng)用上會占據(jù)一個(gè)比較長的時(shí)間窗口，其大規(guī)模在網(wǎng)應(yīng)用時(shí)間保守估計(jì)在10年以上。