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100G時代已經(jīng)到來。以視頻為代表的寬帶業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，以及云計(jì)算、移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的興起，正在給日益嚴(yán)峻的網(wǎng)絡(luò)帶寬帶來挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，滿足現(xiàn)在以及未來業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，繼10G、40G之后，大容量的100G技術(shù)開始越來越多地進(jìn)入人們的視線。不僅運(yùn)營商紛紛開展100G商用測試和部署，國內(nèi)外的設(shè)備廠商也競相推出各自的100G產(chǎn)品，100G市場的日漸成熟正在帶動整個產(chǎn)業(yè)進(jìn)入一個全新時代。 在數(shù)據(jù)洪流的挑戰(zhàn)下，以40G和100G為代表的高速光傳輸技術(shù)正在快速發(fā)展。自2010年之后，經(jīng)過多年市場預(yù)熱的40G逐漸浮出水面，成為運(yùn)營商擴(kuò)充傳輸容量的主要技術(shù)手段。然而，伴隨著全球網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的進(jìn)一步增長，40G技術(shù)是否能夠滿足網(wǎng)絡(luò)帶寬提升需要的質(zhì)疑開始出現(xiàn)，尤其是超大容量的100G技術(shù)的出現(xiàn)和快速成熟使得跳過40G直接采用100G，正在成為一種務(wù)實(shí)的新選擇。 雖然40G技術(shù)在近幾年才開始商用部署，但是其實(shí)早在2000年以前，40G就已經(jīng)進(jìn)入人們的視線。然而，隨著互聯(lián)網(wǎng)泡沫的破滅，全球光通信市場遇冷，40G技術(shù)的發(fā)展非常緩慢，直到2008年我國才首次實(shí)現(xiàn)商用部署，市場隨后才逐漸打開。令人遺憾的是，市場的這一波折，讓“風(fēng)華正茂”的40G，錯過了最佳發(fā)展時機(jī)。尤其是100G的迅速崛起正在對40G形成沖擊。 100G的出現(xiàn)，使得產(chǎn)業(yè)鏈上游的器件以及芯片廠商開始把更多的精力放在100G上。這在某種程度上造成了40G產(chǎn)業(yè)鏈力量的分散、產(chǎn)業(yè)鏈整體實(shí)力的相對薄弱以及設(shè)備成本相對偏高。更為重要的是，寬帶業(yè)務(wù)的快速增長，也讓40G技術(shù)是否能夠滿足現(xiàn)在以及未來幾年的網(wǎng)絡(luò)寬帶需求成為疑問。 思科預(yù)計(jì)，2015年網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的數(shù)量將會超過150億臺，相當(dāng)于全世界人口數(shù)量的兩倍；2015年全球互聯(lián)網(wǎng)流量的總量將達(dá)到2011年的4倍，每年966EB。對于運(yùn)營商而言，考慮到設(shè)備的生命周期及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的飛速增長，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不僅需要滿足現(xiàn)有的市場需求，更應(yīng)該面向未來，充分考慮到未來3~5年的網(wǎng)絡(luò)帶寬需求。因此，在這樣的考慮和對比下，40G的優(yōu)勢正在逐漸喪失，越來越多的運(yùn)營商開始選擇跳過40G直接應(yīng)用100G。 “2013年我國骨干網(wǎng)最大鏈路需求將達(dá)到12T，100G需求將開始主導(dǎo)，2015年左右進(jìn)入規(guī)模應(yīng)用。”中國電信科技委主任韋樂平對我國100G市場發(fā)展的趨勢進(jìn)行了預(yù)測。他認(rèn)為，目前100G傳輸技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈已基本成熟，所有元器件和子系統(tǒng)都具備多廠家商用能力，2013年市場將成熟。 另據(jù)電信業(yè)權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)Ovum的預(yù)測，在2016年之前，100G光網(wǎng)絡(luò)市場的年增長率將持續(xù)保持在100%以上。隨著100G相干和軟判決技術(shù)的快速商用成熟，2013年將迎來100G的全球規(guī)模商用。與此同時，10G、40G、100G長期并存的趨勢也非常明顯。預(yù)計(jì)10G、40G市場將在2018年前保持平穩(wěn)的收入，分別為30億、25億美元左右的市場采購量，而100G市場規(guī)模將在2016年前后攀升至第一。 技術(shù)是無情的，市場是殘酷的。雖然在未來的一段時間內(nèi)40G依然擁有一定的市場空間，但是在技術(shù)演進(jìn)的推動和市場需求的促進(jìn)下，跳過40G選擇100G，將會不可避免地成為一種趨勢。 需求 全力應(yīng)對數(shù)據(jù)洪流 市場需求是技術(shù)發(fā)展永恒的動力。100G產(chǎn)業(yè)的成熟、100G時代的到來，都離不開實(shí)實(shí)在在的市場需求。今天，伴隨著固定互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展和移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速增長，數(shù)據(jù)洪流正滾滾而來。當(dāng)現(xiàn)有的傳輸管道無法應(yīng)對數(shù)據(jù)洪流而頻發(fā)“擁擠”乃至“癱瘓”事件時，相信誰也無法否認(rèn)部署100G的迫切性，因?yàn)橹挥懈按帧钡墓艿啦拍艽_保數(shù)據(jù)洪流不會變成“洪災(zāi)”。 各種創(chuàng)新的寬帶應(yīng)用層出不窮，正在讓傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)承受著巨大的流量壓力。從過去的P2P應(yīng)用到當(dāng)前的高清視頻、高清游戲等娛樂應(yīng)用，再到持續(xù)推進(jìn)的高清視頻會議、高清視頻監(jiān)控等，一直在演進(jìn)的寬帶業(yè)務(wù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量越來越高，相應(yīng)對于帶寬的需求也越來越高，對于時延的要求越來越嚴(yán)格。正如中國電信科技委主任韋樂平預(yù)測的那樣，未來5年中國干線網(wǎng)流量的年增長率會高達(dá)60%~70%，而干線網(wǎng)絡(luò)帶寬需求在5年后也將達(dá)到當(dāng)前的10到15倍，骨干傳輸網(wǎng)帶寬將從64Tbit/s增加到至少120Tbit/s以上。 為了確保高帶寬需求下的用戶體驗(yàn)，運(yùn)營商紛紛開始了100G的商用或者試商用部署。例如，AT&T、Verizon、日本軟銀、德國電信等運(yùn)營商已經(jīng)部署了100G的試驗(yàn)局和商用局。其中，Verizon早在2011年3月，即部署了長距離100G骨干網(wǎng)，為100G以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用以及100G路由器連接鑄就了一塊重要的里程碑。中國三大電信運(yùn)營商也已經(jīng)陸續(xù)啟動了100G的測試，正在為規(guī)模部署做好準(zhǔn)備。 從長遠(yuǎn)的角度來看，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)都將成為100G規(guī)模部署和商用的現(xiàn)實(shí)驅(qū)動力。云計(jì)算必然會催生數(shù)量可觀的大型數(shù)據(jù)中心，而數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)交互必然要求100G提供高帶寬的保障；物聯(lián)網(wǎng)則會讓地球上的每一粒沙子都能夠“開口說話”，由此而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量則是無法想象的。如果沒有更大的帶寬，那么物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用將無法順利實(shí)現(xiàn)。不過，值得注意的是，100G只是帶寬提升之路上的一個臺階，更高的臺階如200G、400G也已經(jīng)開始形成，其核心動力正是無法估量的數(shù)據(jù)洪流。 技術(shù) 積極破解三大難題 單波100G的信息傳送量，意味著要在50GHz的頻寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)每赫茲2比特的頻譜利用率，是40G系統(tǒng)的2.5倍。這只能從光通信最基本的實(shí)現(xiàn)手段上去解決，破解最關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)即信號的調(diào)制、接收和糾錯技術(shù)。 一項(xiàng)技術(shù)能否在市場上獲得成功，成本是核心要素。100G技術(shù)商用的前提條件是單位帶寬成本要比40G、10G低，這樣才能讓運(yùn)營商有足夠的理由采購它。因此，單純依靠提高器件的精度，把難題留給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制作，具有很大的風(fēng)險。于是，業(yè)內(nèi)主流廠商在100G產(chǎn)品的研發(fā)中普遍都采用了相對成熟、把握性較大的技術(shù)方案，這一思想貫穿于100G系統(tǒng)的調(diào)制、接收和糾錯環(huán)節(jié)。 在調(diào)制方面，如果沿用現(xiàn)有的10G和40G的幅度調(diào)制和相位調(diào)制，在50GHz的信道內(nèi)功率損耗難以接受，對器件的精度要求太高。因此，一種名為“偏振復(fù)用”的技術(shù)走進(jìn)我們的視野。它采用兩路獨(dú)立的光偏振態(tài)來承載業(yè)務(wù)，每路又都可以采用相位調(diào)制，這樣就把信號速率降低，由此也降低了對器件的要求。 在接收方面，光信噪比OSNR是一個十分重要的參數(shù)，對估算和測量系統(tǒng)有重大意義。在相同的光調(diào)制方式下，100G與10G系統(tǒng)相比OSNR容限要差10dB。因此，如果采用直接接收技術(shù)，100G的實(shí)用性大打折扣。由此，相干光通信技術(shù)被引入進(jìn)來。這是高速光傳輸?shù)囊淮沃匾镄隆Ｋ牟捎檬沟?00G真正成為色散不受限的系統(tǒng)，大大增強(qiáng)了100G對線路傳輸?shù)倪m應(yīng)能力。相干光通信的最主要優(yōu)點(diǎn)是相干檢測能改善接收機(jī)的靈敏度，增加了光信號的無中繼傳輸距離。此外，相干光通信還可以提高接收機(jī)的選擇性。 在糾錯技術(shù)方面，F(xiàn)EC已經(jīng)在波分系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。相比10G和40G的系統(tǒng)，100G由于光信噪比問題突出，需要采用多種FEC方式才能保證系統(tǒng)的糾錯能力。傳統(tǒng)的“硬判決”丟棄了信號的一些統(tǒng)計(jì)特性，而“軟判決”可以最大限度地使用信號中包含的信息，進(jìn)行更加精確的判斷，但是“軟判決”實(shí)現(xiàn)的前提是有高速的器件進(jìn)行支持。目前，相干接收技術(shù)的應(yīng)用加上集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，使得“軟判決”FEC的應(yīng)用成為可能，可支持100G甚至超100G系統(tǒng)的長距離傳輸需求。 融合 讓光與IP相得益彰 光通信技術(shù)發(fā)展的根本意義還是承載業(yè)務(wù)，在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)尤其是IP業(yè)務(wù)成為網(wǎng)上主流應(yīng)用的時代，光通信與IP技術(shù)自然而然也走向深度融合。100G光傳送技術(shù)從誕生之日起就打上了IP的烙印。特別是以10倍進(jìn)階的以太網(wǎng)和多數(shù)以4倍進(jìn)階的光傳輸在100G實(shí)現(xiàn)了匯聚后，業(yè)內(nèi)專家普遍看好100G的應(yīng)用前景。以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)IEEE甚至顯示出比國際電聯(lián)更高的熱情。 光與IP融合的特征在OTN上體現(xiàn)得最為顯著。在光層，OTN可以實(shí)現(xiàn)大顆粒的處理;在電層，OTN使用異步的映射和復(fù)用，使得關(guān)鍵的交叉可采用最經(jīng)濟(jì)的空分技術(shù)。傳統(tǒng)的SDH以及MSTP還是為TDM業(yè)務(wù)而優(yōu)化的體系，IP化業(yè)務(wù)一般通過POS或以太網(wǎng)接口直接上載到現(xiàn)有WDM網(wǎng)絡(luò)，這會在組網(wǎng)、保護(hù)和維護(hù)管理等方面面臨挑戰(zhàn)。從發(fā)展趨勢上看，傳送網(wǎng)在IP化、智能化、大顆粒化的浪潮中，OTN已經(jīng)成為必然的方向，并且會隨著網(wǎng)絡(luò)的寬帶化不斷“下沉”，向城域延伸。 從路由器和以太網(wǎng)交換機(jī)的技術(shù)發(fā)展看，10GE必然會讓位于100G。與此相對應(yīng)，只要100G技術(shù)能夠成熟起來，實(shí)現(xiàn)更低的帶寬成本，那么100G肯定是OTN線路側(cè)的演進(jìn)方向。另外，從40G傳輸技術(shù)的應(yīng)用看，40GE的體系雖然經(jīng)過多年發(fā)展已經(jīng)比較完善，但各種OTN設(shè)備交叉容量有限，40G在線路側(cè)顯得有些“水土不服”。從現(xiàn)在運(yùn)營商部署的情況看，40G只能完成子波長級的調(diào)度，尚無法滿足全業(yè)務(wù)的調(diào)度。從市場上看仍存在一些不確定因素。因此，不少比較激進(jìn)的專家認(rèn)為，隨著100G技術(shù)的商用，40G需求將會被大大壓縮。另外，一些運(yùn)營商進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)證明，100G可兼容現(xiàn)有的10G和40G波道，有效地保護(hù)現(xiàn)網(wǎng)投資。在接收端，100G通過相干光技術(shù)的引入，可高效補(bǔ)償傳輸過程中的各種損傷，無須引入昂貴的色散補(bǔ)償器，無電中繼距離更長。由此，我們可以預(yù)見在網(wǎng)絡(luò)流量持續(xù)爆炸式增長的情況下，100G技術(shù)一方面大幅提升了網(wǎng)絡(luò)的容量，另一方面進(jìn)一步為IP業(yè)務(wù)而優(yōu)化，讓光傳送設(shè)備為IP層提供一個直通的波長或子波長帶寬，不再由路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。這樣帶來的直接好處是提高了網(wǎng)絡(luò)整體傳送性能，同時也降低了總體建網(wǎng)成本。 標(biāo)準(zhǔn) 奠定商用化之基 100G技術(shù)能否規(guī)模部署和實(shí)現(xiàn)商用化，除了市場需求這個根本動力以外，標(biāo)準(zhǔn)化是一個重要的前提。 在標(biāo)準(zhǔn)尚未確立前，作為主力軍的設(shè)備制造商會因缺乏統(tǒng)一的方向而基于各自的理解推出不同的解決方案，這必然會延緩整個產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，最終阻礙商用化進(jìn)程。截至目前，在IEEE（美國電氣和電子工程師協(xié)會）、ITU-T（國際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化組織）和OIF（光纖互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)論壇）三大標(biāo)準(zhǔn)組織的共同努力下，100G相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成熟，從而為規(guī)模商用鋪平了道路。 100G相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的完善，主要集中在最近數(shù)年完成。2010年年中，IEEE802.3ba對100GE完成了規(guī)范；ITU-T，則在2009年年底就為100GE業(yè)務(wù)承載定義了OTU4；OIF則規(guī)范了業(yè)務(wù)的100G 長距模塊的實(shí)現(xiàn)以及100G互聯(lián)互通接口規(guī)范。100G相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)發(fā)布，加快了國際主流設(shè)備制造商推出解決方案的速度，100G DWDM骨干傳輸解決方案在2011年紛紛涌現(xiàn)。 伴隨著全球運(yùn)營商的積極推動，100G逐漸成為減小干線傳輸帶寬壓力的有效手段。中國電信積極進(jìn)行的測試和驗(yàn)證，最終促成了100G國家標(biāo)準(zhǔn)的形成。2011年，中國電信啟動了100G DWDM設(shè)備研究性測試，并在此基礎(chǔ)上完成了國內(nèi)100G DWDM設(shè)備技術(shù)要求（標(biāo)準(zhǔn)）。 然而，骨干網(wǎng)并非100G唯一的“用武之地”。當(dāng)城域網(wǎng)面對的流量壓力日益增大時，100G開始從骨干下沉至城域，以發(fā)揮更大的作用。值得注意的是，100G在城域網(wǎng)的應(yīng)用盡管得到了許多電信運(yùn)營商和設(shè)備制造商的關(guān)注，但當(dāng)前卻呈現(xiàn)態(tài)度不一致的狀況。例如，有些設(shè)備制造商主張采用長途網(wǎng)使用的相干技術(shù)，而有些設(shè)備制造商則試圖利用4×28Gbps方式的直接調(diào)制技術(shù)。顯然，整個產(chǎn)業(yè)界需要就100G在城域網(wǎng)的應(yīng)用達(dá)成新的共識即實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。針對這一新情況，標(biāo)準(zhǔn)化組織也開始關(guān)注100G城域應(yīng)用的相關(guān)規(guī)范。例如，OIF近日在其第三季度會議上推出了三個新項(xiàng)目，包括將長途100G DWDM網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到城域應(yīng)用、下一代的多鏈路Gearbox規(guī)范以及芯片級的光通信機(jī)制。 應(yīng)用 應(yīng)用場景更加豐富 為了更好地應(yīng)對業(yè)務(wù)流量和網(wǎng)絡(luò)帶寬增長的壓力，具備大容量、長距離傳輸特征的100G技術(shù)正在被越來越多地部署到干線網(wǎng)絡(luò)、大型本地網(wǎng)以及城域網(wǎng)的核心層，用于城域網(wǎng)業(yè)務(wù)流量匯聚、大型數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)交互、核心路由器之間的接口互聯(lián)以及大容量長距離傳輸?shù)榷喾N場景，為網(wǎng)絡(luò)的新一輪提速奠定基礎(chǔ)。 從業(yè)務(wù)驅(qū)動上看，100G部署的需求主要來自城域網(wǎng)業(yè)務(wù)匯聚和數(shù)據(jù)中心交互。當(dāng)前，隨著以視頻業(yè)務(wù)為代表的寬帶業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，接入層帶寬的增加必然導(dǎo)致城域網(wǎng)匯聚層和核心層的寬帶需求增加。在此趨勢下，匯聚層節(jié)點(diǎn)數(shù)量以及帶寬的快速攀升，促使了運(yùn)營商在城域網(wǎng)核心層部署100G，以適應(yīng)大帶寬業(yè)務(wù)流量匯聚以及與長途傳輸設(shè)備接口之需。 在數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)上，由于互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，高寬帶網(wǎng)絡(luò)成為數(shù)據(jù)中心建設(shè)的基本要求。在數(shù)據(jù)中心將眾多服務(wù)器集中在一起的服務(wù)模式下，100G技術(shù)的采用，不僅可以滿足數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的海量帶寬需求，而且可以有效減少接口，降低機(jī)房占地面積以及設(shè)備功耗，幫助運(yùn)營商以及互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)部署高密度、萬兆互聯(lián)的新一代數(shù)據(jù)中心。 與此同時，在網(wǎng)絡(luò)IP化趨勢下， 骨干網(wǎng)的數(shù)據(jù)流量主要由核心路由器產(chǎn)生。現(xiàn)網(wǎng)中核心路由器主要采用10GE接口與WDM設(shè)備互聯(lián)以實(shí)現(xiàn)長距離傳輸。隨著100G技術(shù)的成熟，核心路由器可以直接采用100G接口與傳輸設(shè)備相連，不僅可以實(shí)現(xiàn)大容量和高帶寬，還可以進(jìn)一步減少用戶側(cè)接口數(shù)量，以滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。目前，由于100G接口已經(jīng)被公認(rèn)為是下一代核心路由器的標(biāo)準(zhǔn)配置，國內(nèi)外的各大設(shè)備廠商競相推出了100G的產(chǎn)品和設(shè)備。 由此可見，在數(shù)據(jù)“洪峰”的沖擊下，無論是大容量傳輸、城域網(wǎng)還是數(shù)據(jù)中心交互的寬帶需求都呈現(xiàn)幾何級數(shù)增長。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商要想應(yīng)對這一增長，就不可避免地要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容，在更多場景，更大范圍地應(yīng)用100G大帶寬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 來源：人民郵電報(bào) |
