100G传输时代来临

落日黄沙

100G传输是下一代高速传送领域的核心技术，可实现单信道每秒112G比特的传输，从而将目前主流传输速率提高了10倍。   可视电话、视频聊天、视频游戏、视频点播、高清电视……以视频为主的业务丰富了人们的生活，也注定将是未来通信的主流方式。视频业务的快速发展导致网络带宽的需求急剧增长，使骨干网面临着越来越大的带宽增长压力。
   在骨干网，全球已经安装了大量的单信道10G速率级别的路由器以及DWDM系统。40G速率级别的路由器与DWDM系统也已经规模商用。如今，单信道100G速率级别的传输技术已经出现，预示着100G传输时代已经来临。

标准状况
   一些标准组织正在进行100G传输相关标准的制定，这些组织主要包括IEEE、ITU-T和OIF。三个组织的标准制定侧重点有所不同。
   IEEE主要制定客户侧的网络接口和以太网相关映射标准。IEEE的HSSG正在进行100GE标准的制定，包括10×10G和4×25G两种100GE光接口标准（将来也有可能定义100GE串行接口），整个标准化时间可能持续到2010年。
   ITU-T主要制定运营商网络相关标准。ITU-T正在进行ODU4/OTU4定义的讨论，以及40GE/100GE如何映射到OTN以及DWDM帧结构之中。OTU4虽然有多种速率选择，但是目前倾向于112Gb/s速率。现阶段ITU-T认为关于ODU4/OTU4的讨论需要根据IEEE的标准进展而定。预计ITU-T完成整个ODU4/OTU4标准的时间为2011/2012年。
   OIF主要定义电接口标准。OIF在25G速率上的电接口规范CEI-25目前还未有突破性的进展，所以IEEE决定在现阶段采用成熟的10×10G电接口来规范100GE。
   华为积极参与这几个标准组织的100G传输相关议题的讨论，全面阐述了华为关于100G传输的解决方案。在涉及100G传输技术的以太网、光电接口、OTN/DWDM等方面提交了多篇文稿，目前已有25篇以上被接受。

关键技术
   100G传输不是一个单项技术，而是一系列技术的综合，包括相关的技术标准、以太网技术、DWDM传输技术等多个方面。

   100G线路传输技术
   1）100GE信号反向复用技术
   运营商已经铺设了大量的10G/40G的DWDM网络。为了保护运营商投资，在现存的10G/40G光网络上传输100GE业务显得非常重要，反向复用是满足这个需求的较好技术。运营商可以完全利用现有的网络资源，无需重新设计与规划即可在低速DWDM网络上承载100GE业务。例如，将100GE业务反向复用到10/11个10G波长上；反向复用到3个40G波长上；或者反向复用到2个50G波长上，并进行DWDM传输。
   2）串行100G的DWDM传输技术
   从技术与器件发展、降低运营商OPEX角度来看，串行100G的DWDM传输是未来发展的方向。由于100G信号比特率极高，为了满足50GHz DWDM通道间隔的需求，以及与10G/40G低速信号混合传输、平滑升级的需要，在串行100G业务传输时需要采用更加先进的新技术，以降低线路上传输的光信号的波特率，提升光纤对信号损伤的容限。例如，采用高阶编码调制接收技术、偏振复用解复用技术、光相干接收+电处理技术、超强FEC技术、新型高速光电器件技术等。在传输线路中，需要采用低噪声放大器、非线性抑制与色散管理技术，以支持长距离传输。

   100GE映射封装技术

   将100GE适配到OTN有反向复用多波长方案和单波长传送两种方案。根据100GE接口的具体实现形式，有多种技术组合：
   1）100GE串行接口映射到OTU4，采用标准的100G OTN（待标准化）接口进行封装、映射、传输，波长利用率高。
   2）100GE串行接口反向复用与映射，将串行接口反向复用到标准的10G或者40G低速OTN接口进行传输。这需要耗费较多的波长资源。
   3）10×10GE/4×25GE的100G复用与映射，将低速并行以太网信号复用到100GE高速串行信号并映射到100G OTN接口，然后进行传输。

   100GE接口技术
   目前，100GE物理接口主要有三种：
   第一种是10x10GE短距离互联的LAN接口技术，通常采用并行的10根光纤或者10个C/DWDM传输100GE业务。此方案可以重用现有的10GE器件，比较成熟。
   第二种是4x25GE中短距离互联的LAN 接口技术，采用4波WDM方式在同一根光纤上传输。此接口涉及的物理层技术无法重用现有器件与模块，不成熟。同时，基于性价比考虑，需要考虑合适的编码调制技术与WDM技术。
   第三种是10m的铜线铜缆接口和1m的系统背板互联技术，主要用于电接口的短距离互联与内部互联，采用10×10GE互联方式。

华为100G传输解决方案
   基于对技术的深入分析、研究与开发，华为已可以提供100GE从业务接口、业务适配及光层传输的整套解决方案。
   线路侧方案
   在10G/40G DWDM光网络中传输100GE业务的解决方案分两个阶段：
   第一阶段采用反向复用技术。将10×10GE或者4×25GE接口的100GE业务通过ODU2/ODU3适配到OTU2/OTU3，在10G/40G光网络中通过多个波长进行传输。可以不需对现存的10G/40G DWDM光网络进行重新设计与改动，传输码型仍然为ODB/DRZ/eRZ-DQPSK。这种模式可以采用10G/40G现有的成熟光电器件，并且整个系统的性能指标和10G/40G系统一致。这一方案可实现网络平滑升级，满足运营商的成本期望，并且器件成熟。
   第二阶段将采用串行100GE的DWDM传输技术。将10×10GE/4×25GE的100GE业务通过ODU4适配到112Gb/s的OTU4中。由于单波100G速率非常高，对于各种物理损伤容限（OSNR、PMD等）提出了更高要求，需要使用特殊技术来降低传输光纤线路上传输光信号的波特率来提升损伤容限。例如，采用高阶的编码调制技术如QPSK、8PSK、QAM、OFDM等，并结合偏振复用解复用技术。由于单波传输100GE对PMD、CD有更严格的要求，因此，未来在接收端可能采用相干接收/电处理的方式，来提升对物理损伤的容限，包括非线性效应抑制、PMD、CD补偿等，从而使单波100GE能够在10G/40G网络中混合传送、平滑升级。
   从长期来看，100GE DWDM传输将采用偏振复用、高阶编码调制、相干接收/电处理、超强FEC等技术的组合解决方案，从而可以平滑地将40G光网络升级到100G系统。由于100G传输需要高速光电器件的支撑，预计2012年这些高速光电器件将会趋于成熟。
   客户侧方案
   现阶段华为正在进行10×10GE、4×25GE方案的以太网技术研究与实现。在客户侧接口实现上，可以提供10GE LAN/OTU2、25GE LAN（标准未定）/OTUx（标准未定）接口，未来还将提供单波100GE的LAN接口。
   100GE封装映射方案
   由于100GE存在多种接口，并且存在多种适配路径的选择，因此DWDM中也可能存在多种波长转换单元。当采用反向复用方案复用到OTU2/OTU3时，采用华为的10G/40G WDM系统，遵循G.709的ODU2/ODU3的封装映射模式进行透明传送。
   2008年，华为开发出了100GE以太网样机与100G DWDM样机，其中100G波分样机采用先进的调制编码接收技术，适合长距离传输，可实现长达2000公里的无电中继传输。华为100G波分技术可应用在华为长途波分和WDM/OTN平台上，支持10G/40G/100G的平滑演进。这些技术将有力推动100G波分的产品化和商用化进程，代表了业界的领先水平。