網(wǎng)絡(luò)　“光”！速前進(jìn)

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最近一兩年國(guó)內(nèi)電信業(yè)可謂進(jìn)入了發(fā)展的活躍期: 3G上馬，運(yùn)營(yíng)商開始全業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)，F(xiàn)TTH（光纖到戶）大行其道，三網(wǎng)融合時(shí)間表已經(jīng)推出……所有這些新動(dòng)向都推動(dòng)著光網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展——這是一個(gè)“業(yè)務(wù)為王”的時(shí)代，然而一切業(yè)務(wù)都離不開傳輸網(wǎng)絡(luò)的有力支撐: 無(wú)論移動(dòng)寬帶、固定寬帶，還是電視、視頻，所有流量的增長(zhǎng)都需要光網(wǎng)絡(luò)來(lái)承載。

面對(duì)突飛猛進(jìn)的業(yè)務(wù)需求，光通信呈現(xiàn)出日新月異的發(fā)展趨勢(shì)，紛至沓來(lái)的新技術(shù)令即便通信業(yè)內(nèi)人士都感到目眩神迷。2010年，你必須刷新自己的知識(shí)體系，知道以下四大最重要的光通信關(guān)鍵詞:

40G:迎接大規(guī)模商用

當(dāng)年40G的概念剛剛被提出、包括本世紀(jì)初的時(shí)候，人們還對(duì)其高速感到驚異——保守派認(rèn)為，人類也許并不需要這么快的傳輸速度。不過，經(jīng)過了長(zhǎng)達(dá)10年的研究和測(cè)試，40G如今在中國(guó)已經(jīng)正式登上了商用的舞臺(tái)。

2008年，中國(guó)電信上海到江蘇無(wú)錫段40G傳送網(wǎng)項(xiàng)目公開招標(biāo)，本土廠商華為中標(biāo)，這是我國(guó)的首個(gè)40G波分商用網(wǎng)絡(luò)。2009年，中國(guó)電信進(jìn)一步擴(kuò)大40G商用網(wǎng)絡(luò)部署范圍，在長(zhǎng)三角其他主要區(qū)域、珠三角開展招標(biāo)。而在中國(guó)北方，中國(guó)聯(lián)通建設(shè)的以北京為中心，貫穿天津、河南、山東等華北主要地區(qū)的40G線路也已投入運(yùn)行。2010年，預(yù)計(jì)運(yùn)營(yíng)商們將有更多的40G網(wǎng)絡(luò)開始實(shí)際部署。

盡管目前國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商的傳輸網(wǎng)絡(luò)仍以單波10G為主，只在流量壓力大的地區(qū)率先部署了40G；但是隨著運(yùn)營(yíng)商寬帶業(yè)務(wù)、移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，通信容量需求的不斷提升，傳輸網(wǎng)絡(luò)向單波40G乃至更大容量發(fā)展已是必然趨勢(shì)。當(dāng)年10G問世的時(shí)候，最快的交換機(jī)或路由器的接口速度只有2.5G；如今數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口速度已經(jīng)達(dá)到10G，核心網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展也勢(shì)在必行。

關(guān)于40G究竟要部署在網(wǎng)絡(luò)的哪一部分，一度是業(yè)界廣為關(guān)注的問題。由于網(wǎng)絡(luò)越來(lái)注重城域地區(qū)，因此有些城域網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求將很有可能與核心網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求相當(dāng)，甚至有所超越。這將促使40G系統(tǒng)首先在城域網(wǎng)中采用。但是，從歷史上看，無(wú)論網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)如何發(fā)展，對(duì)帶寬的需求有多大，核心網(wǎng)絡(luò)總是領(lǐng)導(dǎo)帶寬需求的。

40G傳輸主要采用了以下幾種關(guān)鍵技術(shù):

第一、色度色散補(bǔ)償和極化模PMD補(bǔ)償技術(shù)。從理論上看，色度色散代價(jià)和極化模色散代價(jià)都隨比特率的平方關(guān)系增長(zhǎng)，因此40G的色散和PMD容限比10G降低了16倍；

第二、光信噪比的要求比10G提高了6dB，差不多要求32dB的光信噪比，這么高的光信噪比如果沒有拉曼放大器，是很難做到的；

第三、調(diào)制格式的選擇。40G調(diào)制格式有很多選擇，目前業(yè)界普遍認(rèn)可DPSK。DPSK調(diào)制方式的頻譜寬度介于NRZ和RZ之間，比普通RZ碼的頻譜效率高，可以改進(jìn)色散容限、非線性容限和PMD容限，傳輸距離比普通RZ碼長(zhǎng)，光信噪比可以比NRZ改進(jìn)約3dB，有些情況下可能高達(dá)6dB，是一種能有效擴(kuò)展傳輸距離和適合40Gb/s速率的調(diào)制新技術(shù)。

第四、超級(jí)FEC。隨著光速率達(dá)到40G，提高光信噪比的難度越來(lái)越大，成本和代價(jià)也越來(lái)越高，F(xiàn)EC成為一項(xiàng)非常關(guān)鍵的實(shí)用技術(shù)，不僅可以使傳輸距離達(dá)到實(shí)用化要求，而且在一些短距離傳輸系統(tǒng)上，可以避免實(shí)施昂貴復(fù)雜的有源PMD補(bǔ)償。

第五、封裝技術(shù)。在40G速率下封裝技術(shù)也成為一個(gè)難點(diǎn)，光纖耦合容差僅0.2mm ，所以在范圍很寬的溫度下能夠繼續(xù)維持穩(wěn)定工作并不是一件簡(jiǎn)單的事。

第六、交換機(jī)和路由器的接口難度更大，需要非常復(fù)雜的處理能力。包括在40Gb/s速率下實(shí)現(xiàn)包基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)量整形、過濾和優(yōu)先。它涉及很多元件，包括成幀器、網(wǎng)絡(luò)處理器、流量工程實(shí)現(xiàn)芯片和高速I/O芯片等。

采用40G將為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)主要有以下幾方面:

第一，可以比較有效地使用傳輸頻帶，頻譜效率比較高；

第二，降低了設(shè)備的成本，如果40G的成本能降到10G實(shí)際成本的3倍以下，就達(dá)到了合理應(yīng)用的程度，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用；

第三，降低了OAM的成本、復(fù)雜性以及備件數(shù)量；

第四，每比特的成本比其他城域網(wǎng)方案更經(jīng)濟(jì)；

第五，通常單波長(zhǎng)可以處理多個(gè)數(shù)據(jù)連接，核心網(wǎng)的功能會(huì)大大地增強(qiáng)。

在產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展和產(chǎn)品成熟度方面，當(dāng)前華為、上海貝爾、中興通訊、烽火、愛立信、諾基亞西門子等主流廠商都已經(jīng)推出了40G商用產(chǎn)品。不過，相比10G系統(tǒng)，40G系統(tǒng)對(duì)電子學(xué)和光學(xué)領(lǐng)域技術(shù)的要求都接近極限，復(fù)雜調(diào)制技術(shù)和色散補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用導(dǎo)致40G的成本一直以來(lái)居高不下，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用，40G設(shè)備還需要進(jìn)一步降低價(jià)格門檻。

鑒于運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)不可能一步到位全部升級(jí)至40G，同時(shí)原有的10G網(wǎng)絡(luò)資源尚未充分發(fā)揮價(jià)值，因此支持10G和40G混傳，以及充分利用10G資源，也成為運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行40G部署時(shí)必須考慮的問題。

100G: 接踵而至

正當(dāng)國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商開始陸續(xù)啟動(dòng)40G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的時(shí)候，100G也正式闖入了人們的視野。2010年4月，阿爾卡特朗訊宣布，將在年內(nèi)推出100G商用產(chǎn)品，100G的傳輸時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。

盡管從目前看來(lái)，40G網(wǎng)絡(luò)尚能夠滿足運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)需求，但是LTE、光纖到戶、IPTV等新業(yè)務(wù)層出不窮，對(duì)傳送網(wǎng)不斷提出更高的要求。中國(guó)電信科技委主任韋樂平曾提醒業(yè)界: 40G的市場(chǎng)窗口有限，人們?cè)谧龊?0G應(yīng)用的同時(shí)，還應(yīng)密切關(guān)注和推進(jìn)100G系統(tǒng)的開發(fā)和成熟。

100G傳輸將是下一代高速傳送領(lǐng)域的核心技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)單信道每秒112G比特的傳輸，從而將目前的主流傳輸速率（10G）提高10倍。它不是一個(gè)單項(xiàng)技術(shù)，而是一系列技術(shù)的綜合，包括相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、以太網(wǎng)技術(shù)、DWDM傳輸技術(shù)等多個(gè)方面。

IEEE、ITU-T和OIF等標(biāo)準(zhǔn)組織目前正在進(jìn)行100G傳輸?shù)南嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定，不過三個(gè)組織的側(cè)重點(diǎn)有所不同:

IEEE主要制定客戶側(cè)的網(wǎng)絡(luò)接口和以太網(wǎng)相關(guān)映射標(biāo)準(zhǔn)，包括10×10G和4×25G兩種100GE光接口標(biāo)準(zhǔn)（將來(lái)也有可能定義100GE串行接口）；

ITU-T主要制定運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如ODU4/OTU4的定義、40GE/100GE如何映射到OTN以及DWDM幀結(jié)構(gòu)之中等；

OIF主要定義電接口標(biāo)準(zhǔn)。

預(yù)計(jì)2010年中，IEEE高速Ethernet的相關(guān)規(guī)范和ITU-TOTN的相關(guān)規(guī)范將制定完成。

100G傳輸?shù)纳逃没枰鉀Q四大關(guān)鍵技術(shù)問題:

一、100G線路傳輸技術(shù)。

40G速率提高到100G,光信噪比OSNR需要增加4dB左右，為了降低光信噪比OSNR的要求，在現(xiàn)有的光網(wǎng)絡(luò)上傳輸單波100G信號(hào)，需要采用特殊的調(diào)制技術(shù)來(lái)降低波特率，例如 PDM-DQPSK。由于采用了偏振態(tài)、相位的雙重調(diào)制，可以把100Gbps的信號(hào)速率降低到25G波特率，從而保證在50GHz間隔的波長(zhǎng)區(qū)傳輸。為了更好地提高接收靈敏度，有時(shí)需要采用相干電處理的技術(shù)，也就是采用電處理來(lái)解決光波長(zhǎng)的相干接收。目前，主流廠商普遍傾向于PDM-（D）QPSK。

二、100GE接口技術(shù)。

100GE接口技術(shù)要保證100GE物理端口的高可靠性，并支持完善的監(jiān)控和保護(hù)功能。100GE物理接口主要有三種: 10×10G短距離（100m）互聯(lián)的MMFLAN接 口；4×25G中短距離（3km、10km、40km）互聯(lián)的SMFLAN接口；10G銅線銅纜接口。在接口架構(gòu)方案上，100GE接口架構(gòu)目前有MLD&CAUI、APL和PBL三種方案。VL&CTBI、APL、PBL方案分別根據(jù)不同的應(yīng)用需求而提出。這些方案將會(huì)于近年內(nèi)在IEEE進(jìn)行廣泛討論，并最終給出最佳方案。

三、100GE封裝映射技術(shù)。

100GE適配到OTN時(shí)，可映射到OTU4中，也可反向復(fù)用到OTU2/3之中。根據(jù)100GE接口的具體實(shí)現(xiàn)形式，存在多條封裝映射路徑。目前，ITU正在討論承載Multi-lane100GE的問題，主要有Multi-lanePCS層匯聚再映射到OTN,以及比特透明獨(dú)立映射兩種解決方案。

四、100G關(guān)鍵器件技術(shù)。

業(yè)界初步估計(jì)，100G關(guān)鍵器件將于2010年左右開始生產(chǎn)，于2011年～2012年開始規(guī)模商用。其中光模塊和高速DSP影響最大: 只有高速光模塊才能實(shí)現(xiàn)100Gbps速率的調(diào)制；DSP則對(duì)于相干電接收至關(guān)重要，只有在100G高速率數(shù)字處理技術(shù)取得突破時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)軟判決、相干電接收的復(fù)雜電處理，從而提高接收靈敏度，加大100G的傳輸距離。

PTN: 應(yīng)用爆發(fā)

隨著光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，支撐光網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)也在不斷演進(jìn)，基于SDH/MSTP的網(wǎng)絡(luò)正在向PTN(分組傳送網(wǎng)，Package Transport Network )邁進(jìn)。3G牌照發(fā)放后，在大量3G回傳業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)IP化需求的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)各大運(yùn)營(yíng)商對(duì)PTN技術(shù)和應(yīng)用的需求日益明顯。

PTN是基于分組交換的、面向連接的多業(yè)務(wù)統(tǒng)一傳送技術(shù)，是傳送技術(shù)和數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，不僅能較好承載電信級(jí)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，滿足標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)、高可靠性、靈活擴(kuò)展性、嚴(yán)格服務(wù)質(zhì)量（QoS）和完善的運(yùn)行管理維護(hù)（OAM）等五個(gè)基本屬性，而且兼顧了支持傳統(tǒng)的TDM和ATM業(yè)務(wù)，繼承了SDH網(wǎng)管的圖形化界面、端到端配置等管理功能。目前，PTN主要應(yīng)用在城域網(wǎng)范圍，主要承載移動(dòng)回傳、企事業(yè)專線/專網(wǎng)等QoS要求的業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)運(yùn)營(yíng)商城域傳送網(wǎng)從TDM向分組化的逐步演進(jìn)。

在國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商的城域網(wǎng)中，PTN技術(shù)主要定位于城域的匯聚接入層，解決以下需求:

1、多業(yè)務(wù)承載: 無(wú)線基站回傳的TDM/ATM以及今后的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)、企事業(yè)和家庭用戶的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)；

2、業(yè)務(wù)模型: 城域的業(yè)務(wù)流向大多是從業(yè)務(wù)接入節(jié)點(diǎn)到核心/匯聚層的業(yè)務(wù)控制和交換節(jié)點(diǎn)，為點(diǎn)到點(diǎn)（P2P）和點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）匯聚模型，業(yè)務(wù)路由相對(duì)確定，因此中間節(jié)點(diǎn)不需要路由功能；

3、嚴(yán)格的QoS: TDM/ATM和高等級(jí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需要低時(shí)延、低抖動(dòng)和帶寬保證，而寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)峰值流量大且突發(fā)性強(qiáng)，要求具有流分類、帶寬管理、優(yōu)先級(jí)調(diào)度和擁塞控制等QoS能力；

4、電信級(jí)可靠性: 需要可靠的、面向連接的電信級(jí)承載，提供端到端的OAM能力和網(wǎng)絡(luò)快速保護(hù)能力；

5、網(wǎng)絡(luò)成本（TCO）控制和擴(kuò)展性: 我國(guó)許多大中型城市都有幾千個(gè)業(yè)務(wù)接入點(diǎn)和上百個(gè)業(yè)務(wù)匯聚節(jié)點(diǎn)，因此要求網(wǎng)絡(luò)具有低成本、統(tǒng)一管理和可維護(hù)性，同時(shí)在城域范圍內(nèi)業(yè)務(wù)分布密集且廣泛，要求具有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性。

目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，推動(dòng)PTN應(yīng)用最有力的運(yùn)營(yíng)商是中國(guó)移動(dòng)。中國(guó)移動(dòng)自2008年開始對(duì)PTN進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室全面摸底測(cè)試，2009年上半年進(jìn)行了八省市試點(diǎn)測(cè)試，2009年10月啟動(dòng)了大規(guī)模PTN集采，2010年初開始了PTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。據(jù)悉，2009年中國(guó)移動(dòng)用于PTN建設(shè)的投資達(dá)30億元人民幣。2010年5月，中國(guó)移動(dòng)還將進(jìn)行第二次PTN大規(guī)模集中采購(gòu)，PTN在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的應(yīng)用將迎來(lái)大規(guī)模爆發(fā)。

對(duì)其他兩家電信運(yùn)營(yíng)商而言，目前對(duì)PTN技術(shù)主要還是積極跟蹤和測(cè)試，做好試點(diǎn)工作為下一步應(yīng)用打好基礎(chǔ)。

OTN: 全業(yè)務(wù)明星

全業(yè)務(wù)時(shí)代，迫切需要能提供海量業(yè)務(wù)帶寬的新型傳輸技術(shù)出現(xiàn)，可管理、易調(diào)度的OTN（光傳送網(wǎng)，Optical Transport Network）代表了未來(lái)光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向，被業(yè)界認(rèn)為是下一代傳送網(wǎng)技術(shù)的首選。

OTN技術(shù)定義了ODU1/ODU2/ODU3（從2.5G到40G）等多層級(jí)交叉方式，具有超大電交叉容量，可滿足T比特時(shí)代的業(yè)務(wù)調(diào)度需求。它以波分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)，是通過G.872、G.709、G.798等一系列ITU- T的建議規(guī)范的新一代“數(shù)字傳送體系”和“光傳送體系”，將解決傳統(tǒng)WDM網(wǎng)絡(luò)無(wú)波長(zhǎng)/子波長(zhǎng)業(yè)務(wù)調(diào)度能力差、組網(wǎng)能力弱、保護(hù)能力弱等問題。

OTN處理的基本對(duì)象是波長(zhǎng)級(jí)業(yè)務(wù)，它將傳送網(wǎng)推進(jìn)到真正的多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)階段。由于結(jié)合了光域和電域處理的優(yōu)勢(shì)，OTN可以提供巨大的傳送容量、完全透明的端到端波長(zhǎng)/子波長(zhǎng)連接以及電信級(jí)的保護(hù)，是傳送寬帶大顆粒業(yè)務(wù)的最優(yōu)技術(shù)。

OTN的主要優(yōu)點(diǎn)是完全向后兼容，它可以建立在現(xiàn)有的SONET/SDH管理功能基礎(chǔ)上，不僅提供了存在的通信協(xié)議的完全透明，而且還為WDM提供端到端的連接和組網(wǎng)能力。它為ROADM提供光層互聯(lián)的規(guī)范，并補(bǔ)充了子波長(zhǎng)匯聚和疏導(dǎo)能力。

OTN的關(guān)鍵技術(shù)特征有以下四點(diǎn):

一、多種客戶信號(hào)封裝和透明傳輸。

基于ITU-TG.709的OTN幀結(jié)構(gòu)可以支持多種客戶信號(hào)的映射和透明傳輸，如SDH、ATM、以太網(wǎng)等。目前對(duì)于SDH和ATM可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)封裝和透明傳送，但對(duì)于不同速率以太網(wǎng)的支持有所差異。ITU-TG.sup43為10GE業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)不同程度的透明傳輸提供了補(bǔ)充建議，而對(duì)于GE、 40GE、100GE以太網(wǎng)、專網(wǎng)業(yè)務(wù)光纖通道(FC)和接入網(wǎng)業(yè)務(wù)吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)(GPON)等，其到OTN幀中標(biāo)準(zhǔn)化的映射方式目前正在討論之中。

二、大顆粒的帶寬復(fù)用、交叉和配置。

OTN 目前定義的電層帶寬顆粒為光通路數(shù)據(jù)單元(O-DUk，k=1,2,3)，即ODU1(2.5Gb/s)、ODU2(10Gb/s)和 ODU3(40Gb/s)，光層的帶寬顆粒為波長(zhǎng)，相對(duì)于SDH的VC-12/VC-4的調(diào)度顆粒，OTN復(fù)用、交叉和配置的顆粒明顯要大很多，對(duì)高帶寬 數(shù)據(jù)客戶業(yè)務(wù)的適配和傳送效率顯著提升。

三、強(qiáng)大的開銷和維護(hù)管理能力。

OTN提供了和SDH類似的開銷管理能力，OTN光通路(OCh)層的OTN幀結(jié)構(gòu)大大增強(qiáng)了該層的數(shù)字監(jiān)視能力。另外OTN還提供6層嵌套串聯(lián)連接監(jiān)視(TCM)功能，這樣使得OTN組網(wǎng)時(shí)，采取端到端和多個(gè)分段同時(shí)進(jìn)行性能監(jiān)視的方式成為可能。

四、增強(qiáng)了組網(wǎng)和保護(hù)能力。

通過OTN幀結(jié)構(gòu)、ODUk交叉和多維度可重構(gòu)光分插復(fù)用器(ROADM)的引入，大大增強(qiáng)了光傳送網(wǎng)的組網(wǎng)能力，改變了基于SDHVC- 12/VC-4調(diào)度帶寬和WDM點(diǎn)到點(diǎn)提供大容量傳送帶寬的現(xiàn)狀。前向糾錯(cuò)(FEC)技術(shù)的采用，顯著增加了光層傳輸?shù)木嚯x。另外，OTN將提供更為靈活的基于電層和光層的業(yè)務(wù)保護(hù)功能，如基于ODUk層的光子網(wǎng)連接保護(hù)(SNCP)和共享環(huán)網(wǎng)保護(hù)、基于光層的光通道或復(fù)用段保護(hù)等，但目前共享環(huán)網(wǎng)技術(shù)尚未標(biāo)準(zhǔn)化。