100G和OTN成為亮點(diǎn)

 

　　隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不斷推進(jìn)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算/數(shù)據(jù)中心、視頻等多種應(yīng)用蓬勃發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)帶寬和流量需求不斷增長(zhǎng)。中國(guó)電信科技委主任韋樂(lè)平先生估算，按照目前的流量發(fā)展趨勢(shì)，2017年中國(guó)電信骨干網(wǎng)最大截面?zhèn)鬏攷捈s38Tb/s，最大節(jié)點(diǎn)容量將達(dá)到170Tb/s。帶寬的持續(xù)倍增對(duì)骨干傳輸網(wǎng)提出了更高的要求，同時(shí)100Gb/s路由器平臺(tái)的規(guī)模部署也對(duì)骨干網(wǎng)傳輸?shù)膸掝w粒提出了新的需求。帶寬容量需求的劇增勢(shì)必影響骨干網(wǎng)整體的建設(shè)，對(duì)于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)擴(kuò)容并不能完全滿足網(wǎng)絡(luò)需求，向更高100Gb/s速率跨越成為業(yè)界的共識(shí)。同時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量多粒度調(diào)度和疏導(dǎo)的需求也為光傳送網(wǎng)（OTN）技術(shù)在干線網(wǎng)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

 

　　運(yùn)營(yíng)商速率和交叉能力選擇并重

 

　　結(jié)合運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)需求，在100Gb/s 設(shè)備選型和應(yīng)用的過(guò)程中，基于對(duì)需求深入的分析、對(duì)技術(shù)審慎的評(píng)估基礎(chǔ)上，不同運(yùn)營(yíng)商采取了不同的策略，傳輸速率則成為首要考慮因素。中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通在省際、省內(nèi)干線網(wǎng)和部分城域網(wǎng)規(guī)模部署了40Gb/s WDM系統(tǒng)，并已穩(wěn)定運(yùn)行多年，40Gb/s在成本、穩(wěn)定性和系統(tǒng)擴(kuò)容方面有一定優(yōu)勢(shì)，這決定了中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通需要兼顧現(xiàn)有40Gb/s網(wǎng)絡(luò)，以逐步平滑過(guò)渡到100Gb/s系統(tǒng)。考慮到40Gb/s和100Gb/s混傳會(huì)影響系統(tǒng)性能，同時(shí)管理維護(hù)相對(duì)復(fù)雜，綜合來(lái)看應(yīng)采用兩個(gè)層面的平臺(tái)分別獨(dú)立建設(shè)或者擴(kuò)容的部署策略更為合理，以實(shí)現(xiàn)100Gb/s和40Gb/s按需部署、協(xié)同發(fā)展。中國(guó)移動(dòng)根據(jù)40Gb/s階段綜合業(yè)務(wù)量需求、高速傳輸技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)等多方面的情況，并沒(méi)有在現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模應(yīng)用40Gb/s WDM系統(tǒng)（僅建設(shè)了上海-杭州-南京試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)）。經(jīng)過(guò)去年的100Gb/s測(cè)試驗(yàn)證和試點(diǎn)，中國(guó)移動(dòng)選擇跨越40Gb/s直接部署100Gb/s的策略。

 

　　除了關(guān)注傳輸速率之外，100Gb/s設(shè)備選擇傳統(tǒng)WDM形態(tài)（或OTN終端復(fù)用形態(tài)）還是結(jié)合OTN交叉調(diào)度設(shè)備形態(tài)，不同運(yùn)營(yíng)商側(cè)重也有所不同?？紤]到目前及未來(lái)傳輸需求、成本及集成度、未來(lái)可擴(kuò)展性等差異，中國(guó)電信近期選擇100Gb/s設(shè)備形態(tài)時(shí)可能優(yōu)先考慮WDM形態(tài)，同時(shí)注重OTN支持和擴(kuò)展能力；中國(guó)聯(lián)通在選擇構(gòu)建試驗(yàn)網(wǎng)時(shí)，WDM和OTN形態(tài)并重，優(yōu)先使用傳統(tǒng)WDM的傳輸功能，但同時(shí)配置了OTN交叉功能以備后續(xù)擴(kuò)展；中國(guó)移動(dòng)則根據(jù)自身網(wǎng)絡(luò)發(fā)展規(guī)劃，在招標(biāo)時(shí)明確選擇了100Gb/s OTN設(shè)備形態(tài)。

 

　　100G和OTN標(biāo)準(zhǔn)基本成熟

 

　　100Gb/s和OTN技術(shù)的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化工作主要在中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CCSA）的傳送網(wǎng)與接入網(wǎng)工作委員會(huì)（TC6）開(kāi)展。截至目前已經(jīng)完成了《N×100Gb/s光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)技術(shù)要求》和《N×100Gb/s光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)測(cè)試方法》報(bào)批稿，主要規(guī)范了N×22dB傳輸模型在G.655和G.652光纖上的關(guān)鍵傳輸參數(shù)，同時(shí)考慮了系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的差異性，采用背靠背OSNR容限、系統(tǒng)傳輸距離、FEC糾錯(cuò)前誤碼率等多種參數(shù)量化。目前規(guī)范的最遠(yuǎn)傳輸能力達(dá)到18×22dB（18×80km，適用G.652光纖）和16×22dB（16×80km，適用G.655光纖），同時(shí)也開(kāi)始開(kāi)展100Gb/s光模塊及組件的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)研究。OTN技術(shù)經(jīng)過(guò)十余年的標(biāo)準(zhǔn)化，已經(jīng)形成了包括總體技術(shù)要求、接口、管理、設(shè)備和測(cè)試方法等在內(nèi)的一系列標(biāo)準(zhǔn)以指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和運(yùn)行，后續(xù)擬開(kāi)展《超長(zhǎng)距N×100Gb/s WDM系統(tǒng)技術(shù)要求》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定，以指導(dǎo)超長(zhǎng)距等場(chǎng)景下的后續(xù)應(yīng)用。

 

　　100Gb/s國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)主要由ITU-T、IEEE和OIF等標(biāo)準(zhǔn)組織制定。其中ITU-T SG15主要負(fù)責(zé)光傳送網(wǎng)及接入網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，其Q6主要負(fù)責(zé)物理層傳輸標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范工作，Q11主要負(fù)責(zé)邏輯層傳送標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范工作，包括OTN等。目前針對(duì)100Gb/s的標(biāo)準(zhǔn)化工作主要在G.698.2、G.sup39、G.709等標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)范，其中G.698.2今年已經(jīng)正式討論100Gb/s相關(guān)參數(shù)的規(guī)范，而G.sup39逐步引入100Gb/s技術(shù)涉及的一些工程參數(shù)考慮，同時(shí)G.709的ODUk容器已經(jīng)支持基于100Gb/s速率的ODU4。IEEE的802.3主要負(fù)責(zé)以太網(wǎng)物理層規(guī)范的制定，目前已經(jīng)完成了基于40GE和100GE的物理層規(guī)范802.3ba，目前正在開(kāi)展背板互聯(lián)（802.3bj）以及新一代低功耗、低成本和高集成度的40Gb/s和100Gb/s物理接口的規(guī)范（802.3bm），其中802.3bm是2012年3月IEEE 802全會(huì)上通過(guò)的新標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目立項(xiàng)，其主要目標(biāo)是完成多模光纖20/100m以上以及單模光纖500m以上的傳輸距離，預(yù)計(jì)2014年3月802.3bj標(biāo)準(zhǔn)化完成，2015年3月802.3bm標(biāo)準(zhǔn)化完成。OIF的PLL主要負(fù)責(zé)高速模塊及器件的規(guī)范制定工作，目前已經(jīng)完成了100Gb/s 長(zhǎng)距傳輸模塊、相干接收機(jī)等實(shí)現(xiàn)協(xié)議（IA），正在進(jìn)行第二代100Gb/s長(zhǎng)距傳輸模塊和相干接收機(jī)的IA、基于城域應(yīng)用（中距離）的100Gb/s DWDM傳輸框架以及基于28G的甚短距離傳輸?shù)耐ㄓ秒娊涌冢–EI-VSR）等IA的制定工作。

 

　　從100Gb/s和OTN標(biāo)準(zhǔn)化整體進(jìn)展來(lái)看，目前用于指導(dǎo)現(xiàn)網(wǎng)建設(shè)和應(yīng)用的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)基本完善，同時(shí)新的應(yīng)用需求也已出現(xiàn)，典型如超長(zhǎng)100Gb/s傳輸、雙低一高（低成本、低功耗和高集成度）100Gb/s光模塊及設(shè)備應(yīng)用、支持分組功能的OTN應(yīng)用需求等，這些應(yīng)用需求將進(jìn)一步推動(dòng)100Gb/s和OTN標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范正在討論和制定過(guò)程之中。

 

　　100G迎來(lái)規(guī)模商用元年

 

　　一直以來(lái)，國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商對(duì)于骨干網(wǎng)的新技術(shù)應(yīng)用都非常關(guān)注，從實(shí)驗(yàn)室測(cè)試研究，到現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)直至規(guī)模商用，抱著嚴(yán)謹(jǐn)審慎的態(tài)度，同時(shí)也大力推動(dòng)新技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。2010年，以中國(guó)電信為代表的運(yùn)營(yíng)商就開(kāi)始了100Gb/s實(shí)驗(yàn)室評(píng)估性研究，從2011年年底開(kāi)始，中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通三大運(yùn)營(yíng)商依次開(kāi)展并整體上完成了100Gb/s技術(shù)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模測(cè)試驗(yàn)證。中國(guó)電信組織了國(guó)內(nèi)首次大規(guī)模、多廠商100Gb/s WDM傳輸設(shè)備及系統(tǒng)測(cè)試；中國(guó)移動(dòng)隨后開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試對(duì)100Gb/s設(shè)備從單機(jī)到系統(tǒng)性能進(jìn)行了全面的評(píng)估，特別注重對(duì)于OTN等功能支持情況的考察，同時(shí)也測(cè)試驗(yàn)證了100Gb/s路由器以及路由器和WDM的互通等功能；中國(guó)聯(lián)通也在實(shí)驗(yàn)室對(duì)于多家廠商的設(shè)備進(jìn)行了測(cè)試評(píng)估。

 

　　實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)束之后，現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)的工作也有序地開(kāi)展起來(lái)。中國(guó)移動(dòng)選取了杭州與福州之間的省際干線作為試驗(yàn)段，全長(zhǎng)無(wú)電中繼1014km，這是國(guó)內(nèi)公網(wǎng)第一個(gè)省際干線100Gb/s試驗(yàn)網(wǎng)，同時(shí)第一次在現(xiàn)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)100Gb/s傳輸+路由器聯(lián)合承載現(xiàn)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)及保護(hù)協(xié)調(diào)。中國(guó)電信目前剛完成100Gb/s現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證（上海-無(wú)錫-南京-杭州-上海），中國(guó)聯(lián)通已完成天津-濟(jì)南-青島和天津-濟(jì)南-鄭州段試驗(yàn)網(wǎng)招標(biāo)。從綜合實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試結(jié)果來(lái)看，100Gb/s WDM傳輸技術(shù)和設(shè)備已基本成熟，軟判FEC 100Gb/s和硬判FEC 100Gb/s各有應(yīng)用場(chǎng)景，光纖類型對(duì)100G WDM系統(tǒng)性能的影響更大，G.652光纖的性能優(yōu)勢(shì)更為突出，同時(shí)在功耗和設(shè)備集成度方面，100 Gb/s設(shè)備相對(duì)低速設(shè)備而言顯現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。

 

　　從2012年年初到2012年10月，中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)（CERNET）、廣電網(wǎng)等專網(wǎng)干線逐步啟動(dòng)100Gb/s商用，后續(xù)中國(guó)移動(dòng)先啟動(dòng)了省際干線網(wǎng)應(yīng)用100Gb/s OTN的招標(biāo)工作，并于2012年10月12日發(fā)布招標(biāo)公告。最終在2013年4月11日正式發(fā)布了“2013年OTN設(shè)備集中采購(gòu)中標(biāo)結(jié)果”，預(yù)計(jì)這次采購(gòu)的100Gb/s單板數(shù)量將超過(guò)1500塊，采購(gòu)數(shù)量超過(guò)2011年全球建設(shè)總量，標(biāo)志著100Gb/s OTN系統(tǒng)國(guó)內(nèi)規(guī)模商用2013年正式啟動(dòng)。

 

　　需求和成本促進(jìn)技術(shù)革新

　　目前100Gb/s OTN系統(tǒng)雖然已進(jìn)入了規(guī)模商用階段，但100b/s和OTN技術(shù)并沒(méi)有停止發(fā)展，新型應(yīng)用需求和成本競(jìng)爭(zhēng)等強(qiáng)力推動(dòng)技術(shù)革新，主要體現(xiàn)在100b/s性能監(jiān)測(cè)、OTN交叉容量、兩低一高（低成本、低功耗和高集成度）等多個(gè)方面。

　　對(duì)于100Gb/s系統(tǒng)的性能監(jiān)測(cè)和評(píng)估，目前業(yè)界提出的性能監(jiān)測(cè)評(píng)估方法有Q值（糾錯(cuò)前誤碼率通過(guò)誤差函數(shù)與Q值相對(duì)應(yīng)）、光信噪比（OSNR）、光功率以及誤差矢量幅度（EVM： Error Vector Magnitude）等，我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范目前采用了Q值（糾錯(cuò)前誤碼率）、OSNR和光功率。由于100Gb/s采用偏振復(fù)用技術(shù)，目前沒(méi)有商用的光譜儀無(wú)法支持在線OSNR測(cè)試，而且現(xiàn)階段也沒(méi)有可用的測(cè)試技術(shù)出現(xiàn)，雖然部分廠商支持內(nèi)置的OSNR監(jiān)視功能，但監(jiān)測(cè)誤差與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境相關(guān)，這就極大增加了100Gb/s現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)維難度。因此，對(duì)于100Gb/s系統(tǒng)的性能監(jiān)測(cè)和評(píng)估后續(xù)需要進(jìn)一步深入研究。

 

　　100Gb/s與OTN結(jié)合已成業(yè)界共識(shí)，但目前推出設(shè)備交叉容量有待進(jìn)一步提升。受限于目前技術(shù)實(shí)現(xiàn)水平，實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證的最大交叉能力為12.8Tb/s，相對(duì)于100Gb/s WDM系統(tǒng)單維度8T/s的傳輸容量而言，OTN調(diào)度和交叉容量明顯不足，這樣在實(shí)際應(yīng)用時(shí)存在諸多限制，典型如無(wú)法實(shí)現(xiàn)任意端口容量的交叉調(diào)度等。另外，從傳送網(wǎng)節(jié)點(diǎn)容量發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，按照中國(guó)電信科技委主任韋樂(lè)平的估算，中國(guó)電信預(yù)測(cè)5年后的最大節(jié)點(diǎn)容量將達(dá)到150 Tb/s左右，這種應(yīng)用需求將更進(jìn)一步推動(dòng)100Gb/s更大交叉技術(shù)的研究及設(shè)備研制。

 

　　基于投資回報(bào)、機(jī)房面積、綠色節(jié)能等具體要求，以及市場(chǎng)及技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)等多種壓力，兩低一高（低成本、低功耗和高集成度）是新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及設(shè)備發(fā)展和革新的共性趨勢(shì)。100Gb/s OTN設(shè)備無(wú)論是從器件、模塊，還是設(shè)備層面，都面臨著兩低一高（低成本、低功耗和高集成度）的發(fā)展需求。目前基本的發(fā)展思路是，采用新型的技術(shù)方案、新型的材料、新型的工藝以及新型的光電集成技術(shù)等實(shí)現(xiàn)特定階段的兩低一高（低成本、低功耗和高集成度）目標(biāo)，典型如采用非制冷激光器的100GE客戶側(cè)光模塊、線路側(cè)采用更高效的DSP處理算法、采用28nm或更低的CMOS芯片工藝、采用基于InP等材料的光子集成等。

 

　　總體而言，100Gb/s OTN技術(shù)開(kāi)啟規(guī)模商用元年，標(biāo)志著骨干傳輸網(wǎng)進(jìn)入嶄新的發(fā)展階段，后續(xù)新型應(yīng)用需求和成本競(jìng)爭(zhēng)等將強(qiáng)力推動(dòng)100Gb/s OTN技術(shù)革新。從未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)看，在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等巨量寬帶應(yīng)用需求的大力推動(dòng)下，基于靈活柵格、支持軟件控制的超100Gb/s OTN預(yù)計(jì)將是骨干傳輸網(wǎng)未來(lái)的主要技術(shù)發(fā)展方向。