“超100G技术的研究进展和面临挑战”

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随着云计算、新网络等宽带业务的快速发展，100gb/s光传输技术的国内商用部署速度明显加快 从年底开始，中国电信、中国移动、中国联通三大运营商已经或即将开始100gb/s光传输商用工程的招标建设。 这标志着我国100gb/s技术从2007年正式进入初步规模商用阶段，速度更高的100gb/s技术受到业界关注 参考以往高速传输速度以4倍或10倍增长的历史经验，国内外科研机构几年前就开始了基于400gb/s、1tb/s或更高的高速率的100gb/s超传输技术研究，并于年3月成功设立了ieee 802.3 400ge标准。 行业内，设备的研发和标准化始于100GB/秒正式商用之前，行业首要关注的是100GB/秒设备的研发、传输性能的提高、集成度和功耗的进一步优化等方面 随着100gb/s设备商用化步伐的加快，业界将超高速光传输技术的难关和新产品开发要点聚焦在100gb/s以上(由于长距离传输线路的具体速度尚不清楚，故以100gb/s以上粗略表示) )未来的快速发展上 国内三大光传输设备制造商从2007年左右开始发布400gb/s、1tb/s等速度实验室的样机，或进行产品的开发。 一部分正在海外运营商进行现网试验。 亚伦公司去年推出了双运营商、400gb/s速度、传输距离达500千米量级的超高速传输板，今年在法国电信orange进行了商用试验 另外，中国电信、中国移动等国内运营商有计划后期在实验室或现网进行400gb/s技术测试验证 根据目前公开报道的新闻，国内外主要光传输设备商目前主要研究的超过100gb/s的商用样机主要集中在400gb/s的速度上，设备开发的难题有调制方式、复用方法、副载波选择、数字信号解决算法和实现、前向错误 成功实现了低单价、能源消耗、高集成化，正在努力开发满足实用诉求(包括传输距离、频谱效果等)的商用化产品和实用化 各制造商开发超过100gb/s的设备，以领先未来的市场。 此外，高速传输相关标准化团体如国际电联( itu-t )、电气电子技术学会) ieee )、光互联论坛( oif )及国内中国通信标准化协会( ccsa )等也开始了相应的标准工作 itu-t的sg15的q11和q6组分别开展了超100gb/s otn框架结构和超100gb/s物理层标准研究，最快的年上半年框架结构预计将得出初步结论 IEE的802.3主要负责高速光以太网的标准化制定工作，预计年3月成功立项400ge标准项目，年~年400ge标准化完成 oif近两年推进了多种超高速率接口的规范制定，包括56gb/s的多种应用电接口和400gb/s长距离传输用光模块方案等 另外，我国ccsa tc6技术委员会的wg1和wg4分别负责光传输设备和光模块的标准化工作，近两年来分别开展了基于超100gb/s传输技术和光模块的标准系研究课题，目前整体正在展开中 超过100g的技术路线多样，性能和价格的平衡极其重要超过100gb/s主要是短距离互联(客户端)和长距离传输)线路端) 在客户端技术方面，ieee已经将速度定位在400ge，超过100gb/s的客户端技术选择主要围绕400gb/s进行，截至今年8月，ieee 802.3 400ge项目组已经召开了3次会议，目前正在讨论中， 参考100gb/s低价格的实现方案( 802.3bm项目，单模光纤方案目前尚未通过)和未来可预见的技术快速发展等，400ge接口为25gb/s，50/56gb/s 在线路端技术方面，前10多年的高速传输技术在以40GB/秒的速度经历了许多竞争优势、多种共存的时代后，以100GB/秒的速度统一了偏振复用-正交相移键控( dp-qpsk )和相干接收等重要技术路线 超过秒现在在技术路线的选择上面临着与40GB/秒的当时同样的状况，在技术路线的选择上也是同样的典型的，是由正交振幅调制( n-qam )等调制模式、载波频率、奈奎斯特wdm、电/光区域进行的正交频分 目前，从整体的快速发展来看，线路方面近两年来能够支持商用化产品的400gb/s技术线路的主要亮点在于4运营商的qpsk (传输距离1000km公里级)或2运营商的16qam )传输距离500公里级)，但 无论是超过100gb/s的客户端还是线路端，最终技术路线选择中面临的关键问题是如何使性能和价格尽可能接近特定阶段——平衡。 例如，超过100gb/s的客户端接口是实现追求低价钱的APP应用的最明显的例子 由于顾客侧的传输距离短，存在很多实现方案，从而产生判断哪个方案价格更低的问题。 ieee 802.3bm项目中的100ge单模光纤的许多低价方案至今仍未得到共识，这是一个例证 另外，线路端技术的选择的首要课题是如何权衡传输距离与频谱效率，但频谱效率被转换为比特价格。 因为这实际上也是性能和价格的平衡问题 虽然面临诸多挑战，信号解决最为突出，但40gb/s和100gb/s，特别是100gb/s技术的研究和最终商用实现方案的选择经验，为超过100gb/s技术的未来快速发展提供了很好的参考，但超过100gb/s的传输速度通常很少 第一，多技术路线的选择总体上不利于超过100gb/s的未来快速发展 无论是客户端还是线路端，超过100gb/s的技术路线都面临着多样性竞争方案的选择，就像在100gb/s的快速发展阶段，技术特征明显的dp-qpsk和数字信号解决( dsp )的相干接收等，目前为100 GB / 该方案的多样化有利于通过竞争攻克技术难题，探索技术新方向，并产生了众多行业内相互竞争的产业链，在一定程度上影响了整体产业的成熟度，类似现象也出现在40gb/s的快速发展过程中 因此，尽快推进超过100gb/s的标准化进程是很重要的 第二，未来的实际带宽诉求将影响技术超过100gb/s的快速发展步伐 根据思科公司的年度预测，全年固定网络带宽诉求约为全年的3.5倍，移动数据带宽诉求约为全年的18倍。 另一方面，中国电信预计全年干线互联网最大断面传输诉求将达到38tb/s，基于现有商用100gb/s传输技术搭载未来大量带宽诉求将面临价格、功耗、机房面积、光缆资源、运输等诸多挑战，目前 因为今后4~5年很可能会出现超过100GB/秒的传输要求，但最终的实际要求取决于后续实际带宽要求的迅速发展规模，直接影响超过100GB/秒的技术成熟的步伐 第三，超高速光电解决和芯片实现面临瓶颈 无论是顾客侧还是线路侧，超过100gb/s的速度相对于100gb/s至少增加到4倍以上，因此使用现有技术和芯片的工艺在功耗、集成度、价格等方面没有太大特点，使用新技术和新工艺等没有调制 在数字信号干扰接收解决等方面面临技术问题，典型的是50/56gb/s这样的客户端高速率的电接口、线路端的高采样率的数模转换器( 64gb/s以上)、更低功耗的超大规模电路64gb/s 由于超高速光电解决和相关芯片涉及光学和微电子等基础行业，超过100gb/s在频谱效率、传输距离、集成度、价格和功耗等方面需要大量技术和技术创新，这将超过100g， 虽然还处于快速发展初期，未来发展有很多可能性，但目前400gb/s出现商用试验案例，从应用诉求、技术路线、标准规范、设备开发等诸多因素来看，即使超过100gb/s整体仍处于快速发展初期，后续发展中有很多 第一，从客户端的APP诉求来看，传输速率标准已经明确为400ge，因此目前国外大量的400ge超高速光互连驱动主要来源于大型和超大型数据中心建设，而我国超100gb/s的主要APP 这是因为该400ge技术将面临100~500m、2~10km、40km等多种APP应用诉求 第二，从线路端速度的选择来看，目前客户端选择400ge，意味着线路端速度至少在400gb/s以上(包括速度灵活的可配置方法)。 目前方式实现的线路端400GB/秒技术在传输距离和频谱效率方面还没有达到有效的平衡，因此最终的线路端速度选择是由带宽诉求驱动的节奏(如带宽增长率快、应用诉求周期短等)、应用场景) 发生重大的技术革新等)的多个要素都可以明确，近2~3年的设备样机的开发和现网试验主要在400GB进行， 第三，从线路端技术的选择来看，除了继承100gb/s的重要技术本质外，基于奈奎斯特、ofdm等多副载波的解复用是目前可能采用的新技术要点，但dp-16qam、dp-qpsk等 ★ ★ ★未来潜在的超宽带应用和技改创新等驱动超100gb/s成为高速光传输研究的热点 从整体快速发展来看，超过100gb/s还处于快速发展的初期，目前重要的技术特征还没有明确，但今后2~3年传输产品的研发以400gb/s的速度为主，之后的发展还有很多可能性，这一点在我国