從4G到5G，傳輸網(wǎng)領(lǐng)域100G/400G發(fā)展迅猛

中國(guó)移動(dòng)通信研究院|王磊

從4G到5G，傳輸網(wǎng)領(lǐng)域100G/400G發(fā)展迅猛

中國(guó)移動(dòng)通信研究院|王磊

編者按

在有線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，100G技術(shù)將持續(xù)演進(jìn)和發(fā)展，并成為近期承載網(wǎng)的主流選擇；400G技術(shù)正在逐步成熟，隨著傳送性能與工藝的提升，其也將逐步在未來(lái)幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)一定規(guī)模的商用。

寬帶網(wǎng)絡(luò)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性公共基礎(chǔ)設(shè)施，早在2013年8月，國(guó)務(wù)院就印發(fā)了“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略，要求到2020年，50%的城市家庭用戶帶寬達(dá)到100Mbit/s，發(fā)達(dá)城市部分家庭用戶可達(dá)1Gbit/s。寬帶提速是一個(gè)涉及網(wǎng)間、骨干/城域/接入網(wǎng)等端到端、全程全網(wǎng)的問(wèn)題。此外，與現(xiàn)代工業(yè)緊密結(jié)合的“互聯(lián)網(wǎng)+”快速推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等的發(fā)展，2025年物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接指數(shù)將達(dá)到1000億，“互聯(lián)網(wǎng)+”同樣對(duì)高速基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)有迫切需求。

同時(shí)，LTE技術(shù)迅猛發(fā)展，4.5G/5G已撲面而來(lái)，5G時(shí)代，基站峰值速率將由4G時(shí)代的幾百M(fèi)到未來(lái)幾十G的爆炸式增長(zhǎng)；大流量消費(fèi)成為基本特征，未來(lái)單終端每月流量將達(dá)30GB以上，視頻成為最主要的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)。

隨著業(yè)務(wù)大幅增長(zhǎng)，承載網(wǎng)絡(luò)面臨傳輸管道容量大幅提升的訴求，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)從傳統(tǒng)的10G、40G已經(jīng)快速切換為100G規(guī)模建設(shè)，近期中國(guó)移動(dòng)省際骨干傳送網(wǎng)帶寬將從80T增加到200T以上。目前400G技術(shù)也正逐步成熟，預(yù)計(jì)未來(lái)線路單波1T/2T、總帶寬160T的波分技術(shù)也將逐步達(dá)到商用階段。

未來(lái)5年內(nèi)，100G依舊是骨干網(wǎng)建設(shè)重點(diǎn)

中國(guó)移動(dòng)省際、省內(nèi)骨干網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)大規(guī)模部署100G OTN網(wǎng)絡(luò)，并且延伸至主要城市的核心網(wǎng)絡(luò)。相干100G在標(biāo)準(zhǔn)化、供應(yīng)鏈等多個(gè)方面非常成熟和完善，它采用相干接收有效減少噪聲干擾，采用先進(jìn)的DSP算法有效減少非線性的影響，同時(shí)在時(shí)域和頻域?qū)ι壬⒑蚉MD色散進(jìn)行有效補(bǔ)償，采用糾錯(cuò)技術(shù)（FEC）有效提升了編碼增益，使得系統(tǒng)性能、傳輸距離得到進(jìn)一步的提升，在傳輸帶寬和部署成本方面，100G和10G相比有非常大的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)100G傳輸性能可以與10G相媲美；預(yù)計(jì)未來(lái)5年內(nèi)，100G依然是骨干網(wǎng)OTN建設(shè)的主力。

隨著設(shè)備集成度、交叉能力不斷提升，早期100G OTN設(shè)備的單子架最大滿配功耗已接近20KW，機(jī)房供電與散熱面臨巨大壓力，解決提升容量與機(jī)房功耗的矛盾是運(yùn)營(yíng)商的主要訴求之一。當(dāng)前28nm技術(shù)也已成為主流，同時(shí)光模塊持續(xù)小型化（168PIN或CFP），設(shè)備滿配最大功耗將進(jìn)一步降低到15KW左右。隨著硅光、ASIC工藝等技術(shù)發(fā)展，未來(lái)設(shè)備最大功耗將出現(xiàn)每年20%的降幅，以滿足大容量100G部署的機(jī)房要求。

另外，光電融合發(fā)展是進(jìn)一步提升容量、降低功耗的有效方法之一。通過(guò)光層業(yè)務(wù)直達(dá)方式，減少中間站點(diǎn)業(yè)務(wù)處理，有效降低功耗，在現(xiàn)有機(jī)房散熱條件下可實(shí)現(xiàn)50T以上的交換能力。目前中國(guó)移動(dòng)正計(jì)劃在年內(nèi)啟動(dòng)“光交叉+電交叉”混合方案的試點(diǎn)，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)成熟和發(fā)展。

超100G是未來(lái)技術(shù)發(fā)展方向。當(dāng)前業(yè)界400G主流方案采用2SC-PDM-16QAM，其容量較100G提升1倍，同時(shí)也兼容現(xiàn)網(wǎng)的光層系統(tǒng)。2014年上半年，中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合華為、貝爾、烽火和中興對(duì)400G進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試：測(cè)試基于G.652以及G.655兩類光纖場(chǎng)景，傳輸距離達(dá)到500km左右；滿足城域和部分省內(nèi)段落超帶寬承載需求。后續(xù)400G主要有兩個(gè)發(fā)展方向：一是采用QPSK（56G波特率）或者8QAM（40G波特率）通過(guò)優(yōu)化算法也可兼容現(xiàn)有光層系統(tǒng)，解決更長(zhǎng)傳輸距離；二是采用Nyquist頻譜壓縮技術(shù)可有效提升頻率利用率，將系統(tǒng)波長(zhǎng)數(shù)、系統(tǒng)總?cè)萘刻嵘?5%左右，但是頻譜壓縮會(huì)帶來(lái)更高的相鄰波長(zhǎng)間干擾，系統(tǒng)傳輸性能受限。

城域網(wǎng)PTN進(jìn)入良性發(fā)展階段

為匹配業(yè)務(wù)快速發(fā)展，中國(guó)移動(dòng)城域PTN的接入層逐步從GE過(guò)渡到10GE，匯聚、核心層管道容量已經(jīng)從10GE逐步過(guò)渡到N*10GE、40GE、100GE或100G混合線卡技術(shù)。伴隨著100GE規(guī)模應(yīng)用與光模塊產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，城域100GE的80km長(zhǎng)距已快速實(shí)現(xiàn)商業(yè)落地，在成本、功耗以及運(yùn)維能力上，相比混合線卡具備一定優(yōu)勢(shì)，中國(guó)移動(dòng)集采測(cè)試表明：主流設(shè)備廠商均支持100GE 80km長(zhǎng)距解決方案。2015年P(guān)TN已實(shí)現(xiàn)100GE長(zhǎng)距規(guī)模采購(gòu)，在多省市的PTN網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)商用落地，產(chǎn)業(yè)進(jìn)入良性發(fā)展階段。

在400GE標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域，2015年5月于美國(guó)匹茲堡舉行的IEEE802.3中間會(huì)議上，確定10km 400GE光接口標(biāo)準(zhǔn)方案：8×56G PAM4，光模塊采用與100GE（4×25G）光模塊類似的25G光器件，通過(guò)PAM4技術(shù)利用25G光器件達(dá)到56G帶寬。40km/80km 400GE光模塊采用10km類似的技術(shù)（在10km光模塊基礎(chǔ)上增加光放）。

作為100GE到400GE的過(guò)渡，通過(guò)Flex ETH技術(shù)可實(shí)現(xiàn)多個(gè)100GE管道MAC捆綁，提升端口容量，預(yù)計(jì)Flex ETH將在2016年實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。

100G成主流，400G漸走熱

100G技術(shù)將持續(xù)演進(jìn)和發(fā)展，也是近期承載網(wǎng)的主流選擇；400G技術(shù)正在逐步成熟，隨著傳送性能與工藝的提升，也將逐步在未來(lái)幾年內(nèi)達(dá)到一定規(guī)模的商用。

中國(guó)移動(dòng)在2015年7月發(fā)布了“中國(guó)移動(dòng)技術(shù)愿景2020+”白皮書(shū)，以“連接無(wú)限可能”為目標(biāo)，以期建立無(wú)所不在的精品網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)。

承載網(wǎng)作為最重要的基礎(chǔ)資源，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的快速發(fā)展以及5G時(shí)代的來(lái)臨，業(yè)界正打造從100G到400G的超寬管道，超寬管道也必將滿足大數(shù)據(jù)流量時(shí)代用戶業(yè)務(wù)需求。