關(guān)于高速光傳輸技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

徐繼華

摘 要：針對(duì)高速光傳輸技術(shù)發(fā)展問(wèn)題，采取資料總結(jié)法，展開(kāi)具體的論述，展望技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，共享給相關(guān)人員參考借鑒。根據(jù)課題與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展思路，通過(guò)制定完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加大高速光傳輸技術(shù)的研究，凝聚強(qiáng)大的發(fā)展力量，促進(jìn)高速光傳輸技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高速光傳輸技術(shù);標(biāo)準(zhǔn)化;現(xiàn)代化

隨著光纖通信技術(shù)的完善與推廣應(yīng)用，其超大傳輸容量和超長(zhǎng)傳輸距離等優(yōu)勢(shì)更加凸顯。在5G與互聯(lián)網(wǎng)以及數(shù)據(jù)中心互聯(lián)等應(yīng)用需求不斷增加的背景下，對(duì)超大容量和超低時(shí)延等要求不斷提高，高速光傳輸技術(shù)的升級(jí)與優(yōu)化，通過(guò)優(yōu)勢(shì)的集成，例如超低損光纖，使傳輸速率和容量不斷提升。除此之外，高速傳輸應(yīng)用需求不斷增加，推進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，有著重要的意義。

1 高速光傳輸技術(shù)應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

基于5G互聯(lián)時(shí)代背景，將會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)只有在最后的幾百米利用5G基站無(wú)線傳輸，剩余的都要依靠光網(wǎng)絡(luò)承載。將數(shù)據(jù)看作是“花朵”，那么光網(wǎng)絡(luò)就是傳輸營(yíng)養(yǎng)的樹(shù)干。隨著5G時(shí)代的到來(lái)，數(shù)據(jù)成倍增長(zhǎng)，對(duì)光網(wǎng)絡(luò)的要求也不斷提高，如何高效傳輸成為面臨的挑戰(zhàn)。由于數(shù)據(jù)流量成倍數(shù)的增長(zhǎng)，給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)很大的影響，網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)組成部分都需要進(jìn)行技術(shù)升級(jí)。以往使用的4G基站BBU與RRU之間的GPRI，即前傳接口，帶寬只有9.8Gb/s，5G DU和AAU之間的eCPRI帶寬海量提升?，F(xiàn)有的5G單宏站，在100MHz頻譜帶寬下需設(shè)置3個(gè)25Gb/s eCPRI接口。如果考慮電信與聯(lián)通共建，那么200MHz頻譜帶寬需設(shè)置6個(gè)25Gb/s eCPRI接口，才能夠滿足需求。5G前傳網(wǎng)絡(luò)所需的光纖很多，對(duì)部署成本以及運(yùn)維管理等均有著很高的挑戰(zhàn)。在網(wǎng)絡(luò)流量不斷高速增加的需求下，單纖容量要進(jìn)行提升，根據(jù)目前的發(fā)展速度，對(duì)于應(yīng)用在骨干網(wǎng)以及城域網(wǎng)的DWDM系統(tǒng)要進(jìn)行升級(jí)，從單波長(zhǎng)100G演進(jìn)到200G或者400G。為滿足實(shí)際需求，DWDM系統(tǒng)要增加可用頻譜帶寬，同時(shí)擴(kuò)展C波段?；诖耍哟髮?duì)擴(kuò)展C波段系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究，同時(shí)啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化工作，促進(jìn)C波段WDM系統(tǒng)的商用部署。

2 高速光傳輸技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 單通路傳輸速率

使用的光傳輸系統(tǒng)若想實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，通過(guò)提升單通路傳輸速率，也就是提高頻譜使用率，達(dá)到擴(kuò)容的目的。從光纖通信技術(shù)的應(yīng)用角度分析，線路側(cè)單通路傳輸速率從百M(fèi)bit/s、2.5Gbit/s以及10Gbit/s等各類速率粒度。實(shí)際應(yīng)用中小于40Gbit/s速率運(yùn)用強(qiáng)度調(diào)制與強(qiáng)度檢測(cè)的方案;大于40Gbit/s速率運(yùn)用的是多階組合調(diào)制與相干接收檢測(cè)的方案。其中，40Gbit/s速率具備兩個(gè)方案的優(yōu)勢(shì)，是針對(duì)高速光傳輸技術(shù)應(yīng)用難題，提出的過(guò)渡性速率。通過(guò)對(duì)40Gbit/s進(jìn)行研究，為后續(xù)的100Gbit/s及以上速率運(yùn)用多階調(diào)制+數(shù)字相干接收等方案的研究，提供了有力的依據(jù)與支持。從當(dāng)前的應(yīng)用情況分析，100Gbit已經(jīng)成為干線傳輸主流商用速率，同時(shí)200Gbit/s已經(jīng)形成一定的規(guī)模，受到傳輸距離限制與其他因素的影響，單載波400Gbit/s尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)?；渴?。

2.2 擴(kuò)展更多傳輸波段

從WDM技術(shù)應(yīng)用情況分析，采取的提升系統(tǒng)傳輸容量，較為常用的方法為擴(kuò)展可用傳輸波段。目前來(lái)說(shuō)，商用系統(tǒng)多使用C波段傳輸窗口，在10Gbit/sWDM系統(tǒng)商用的早期，采取引入L波段達(dá)到增加傳輸容量的方案具有可行性，國(guó)內(nèi)編制了通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不過(guò)受到傳輸容量需求以及單通路速率提升等的影響，采用此方案增加傳輸容量尚未被主流應(yīng)用。隨著高帶寬業(yè)務(wù)以及超大容量傳輸需求的增加，加之單通路長(zhǎng)距離傳輸技術(shù)速率水平提高面臨各類挑戰(zhàn)，使得采用拓展波段達(dá)到增加傳輸容量的方法被重新重視[1]。NGOF發(fā)布的《擴(kuò)展C波段WDM系統(tǒng)技術(shù)白皮書(shū)》，圍繞光頻譜帶寬和性能以及光層等角度，針對(duì)擴(kuò)展C波段系統(tǒng)進(jìn)行了研究，在2020年啟動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化工作，計(jì)劃推動(dòng)試點(diǎn)應(yīng)用，目標(biāo)是在2021年實(shí)現(xiàn)商用化部署。除此之外，面向大容量DWDM技術(shù)從骨干網(wǎng)向著邊緣接入下沉，通過(guò)組建可調(diào)諧激光器特設(shè)工作小組展開(kāi)具體的研究。根據(jù)實(shí)踐證明，可調(diào)諧DWDM激光器在骨干網(wǎng)以及成閾核心網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，證明了能夠簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以及運(yùn)維，為了滿足更多的帶寬需求，降低可調(diào)諧WDM技術(shù)下沉應(yīng)用成本，還需要面向5G應(yīng)用場(chǎng)景與其他應(yīng)用場(chǎng)景，進(jìn)行相應(yīng)的研究。

2.3 空分復(fù)用

采用的SDM技術(shù)，即空分復(fù)用技術(shù)，其基于多芯光纖復(fù)用與少模復(fù)用、多芯光纖復(fù)用+少模復(fù)用等，滿足應(yīng)用需求。目前部分光纖傳輸容量逐漸逼近極限，面向新型高帶寬流量不斷增加的背景下，為了能夠破解光纖傳輸容量難題，行業(yè)人員圍繞SDM技術(shù)展開(kāi)了相關(guān)研究。從公開(kāi)的研究報(bào)道內(nèi)容分析，多芯+少模結(jié)合模式的最大傳輸容量可以達(dá)到10Pbit/s量級(jí)。在2020年的OFC會(huì)議上，相關(guān)報(bào)道的SDM傳輸容量試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，能夠達(dá)到10.66Pbit/s量級(jí)，使用38芯+3模組合在C+L波段傳輸384個(gè)波長(zhǎng)通路，單個(gè)空間復(fù)用通路的容量可以達(dá)到93.5Tbit/s量級(jí)，同單通路系統(tǒng)相同譜寬的試驗(yàn)容量屬于同個(gè)量級(jí)。除此之外，SDM光纖薄層設(shè)計(jì)成和當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)單模光纖相同，能夠促進(jìn)商用[2]。

3 高速光傳輸技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展

隨著高速光傳輸技術(shù)應(yīng)用需求的不斷增加，同時(shí)技術(shù)應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)很多，推進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，要圍繞物理接口、傳輸系統(tǒng)的參數(shù)規(guī)范等，展開(kāi)具體的研究[3]。從當(dāng)前國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)制定情況分析，推進(jìn)高速光傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作，主要是由CCSA負(fù)責(zé)，即中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)，具體圍繞100Gbit/s與200/400Gbit/s等內(nèi)容開(kāi)展，具體為ITU-T SG15的G.698.x以及IEEE的P802.3ct/cw等。以ITU-T為例，在標(biāo)準(zhǔn)化方面，由SG15的課題組Q6負(fù)責(zé)高速傳輸物理層的標(biāo)準(zhǔn)制定，具體包括WDM與OTN等各類物理層傳輸接口、系統(tǒng)參數(shù)規(guī)范。從高速傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化角度分析，基于100Gbit/s速率的城域WDM傳輸標(biāo)準(zhǔn)G.698.2已經(jīng)在2018年11月份正式發(fā)布?，F(xiàn)階段，主要圍繞城域200與400Gbit/sWDM進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化研究。通過(guò)制定完善的標(biāo)準(zhǔn)，為高速光傳輸技術(shù)的推廣應(yīng)用提供依據(jù)與規(guī)范，促使技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值得以實(shí)現(xiàn)，創(chuàng)造更多的效益。制定的G.698.2標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用“黑鏈路”的方法，對(duì)城域使用的帶光放大器配置的WDM系統(tǒng)和參數(shù)加以規(guī)范，為單通路彩光接口的橫向兼容性實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)保障[4]。

4 結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，高速光傳輸技術(shù)的應(yīng)用，能夠滿足多樣化需求。從當(dāng)前的應(yīng)用情況分析，主要采取單通路傳輸速率、擴(kuò)展更多傳輸波段等方式實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容。通過(guò)加大相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究，提出完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)高速光傳輸技術(shù)的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙文玉.高速光傳輸技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展[J].信息通信技術(shù)與政策，2020（08）：5-11.

[2]張帆，朱逸蕭.面向數(shù)據(jù)中心光互連的高速光傳輸技術(shù)[J].中興通訊技術(shù)，2019，25（05）：17-24.

[3]張磊，朱逸蕭，張帆，陳章淵.面向中短距的高速光傳輸技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J].電信科學(xué)，2019，35（04）：62-73.

[4]孟凡，王超，李云靜，翟浩田.面向5G大容量業(yè)務(wù)的超高速傳輸標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)探討[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2018，31（01）：30-34.

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