互联网,移动互联网等应用的飞速发展正在推动着光传送网的演进,从曾经的1Gb/s,10Gb/s到现在广泛应用的40Gb/s以及正在蓬勃发展的100Gb/s.当前，随着云计算,高清视频,OTT业务以及物联网的进一步发展.光传送网正面临新的挑战---如何打造适应未来业务发展需要的更高速率的光网络?为此,业界从几年前就已经启动了超100Gb/s传输技术的研究,400Gb/s甚至1Tb/s等技术开始出现在人们的视野,超高速光传输的时代正在来临.

     随着互联网与物联网应用的高速发展,通信网络业务容量爆炸性增长,业务种类层出不穷,数据业务比重不断攀升,这都对光传送网提出了新的挑战.随着100Gb/s干线网络正在如火如荼地铺设,速率更高的超100Gb/s技术逐渐成为业界关注的热点.国内外科研机构几年前就已启动基于400Gb/s,1Tb/s甚至更高速率的超100Gb/s传输技术研究,2013年3月,IEEE 802.3 400GE标准成功立项,2014年年初,上海贝尔宣布与移动研究院合作完成首次基于商用平台的400G光传输测试.可以看出,国内运营商已经将注意力从100G投向400G的发展上,在100G刚刚迈入黄金发展期之时,超100G技术曙光已经初现.

一 超100G光网络面临四大挑战

    超100Gb/s传输技术的发展越来越受到业界的关注,而且未来2~3年技术研究主要以400Gb/s速率为主,然而超100G技术发展还面临着诸多挑战,后续技术演进还存在多种可能性.

1 技术标准不统一

40G时代,由于技术标准未统一,多种技术制式并存导致了互通性差,成本高,商用化进程慢.从400G系统的发展现状来看,存在着单载波和双载波多种技术实现方案.多技术路线选择不利于超100Gb/s未来发展,无论是客户侧还是线路侧,超100Gb/s的技术路线都面临多样化竞争方案选择,不像在100Gb/s发展中技术标准相对统一(PDM-QPSK).目前超100Gb/s技术方案中暂时没有哪种方案明显占优,这种方案多样性将在一定程度上影响超100Gb/s整体产业的发展进程.

2 超100G传输技术实现难度大

传输的本质就是以更高的频谱效率和更低成本进行长距离信号传送.无论是超100Gb/s客户侧还是线路侧,在最终技术路线选择时面临的关键问题就是如何让频谱效率和传输性能尽可能在特定阶段接近某种平衡,或者说是性能与成本的平衡,这将直接影响超100G标准的发展.同时,实现超高速光电处理及芯片制造目前还有很大障碍,超100G传输在频谱效率,传输距离,设备集成度,成本和功耗等方面还需要大量的技术和工艺创新才能达到商用水平.

3 固定栅格频谱利用率低

在WDM网络的固定栅格下,假设选取50GHz的频谱间隔来支撑各种速率的光通道,这样的频谱间隔对于100Gb/s的通道来说是高效的,然而对40Gb/s和10Gb/s的通道来说显然是频谱的浪费.

4 光信道无法动态调整

波长通道一旦建立,光层可用带宽不能动态调整,无法动态调整通道间隔,信号速率以及调制格式,难以适应业务和网络环境的变化.由于当前光发射/接收机的工作速率以及中间转发节点的交叉带宽间隔是固定的,因而网络不能及时响应用户容量需求的变化,实现按需增加或减少光通道占据的带宽.同时,固定通道带宽的限制对全光组网的生存性也会带来不利影响,一条失效的光路只有在迂回路由带宽相等或超出原始带宽条件下才能得到恢复.

二、光网络将更加动态和智能

 超100G时代,如果只是传输速率的提升,距离的增加和网络调度的智能化是远远不够的.随着去电信化成为业界的共识,云计算,数据中心和大数据等新兴业务的迅速普及,以及软件定义网络等新的网络架构的出现,只是完成传输任务的’静态’光传送网需要向更加动态,智能的方向发展.未来的超100G传送网络架构的演进具有如下特点;

1 是灵活可变调制格式和速率,灵活波道间隔;利用DSP可编程技术实现调制格式的灵活可调,灵活波道间隔支持面向Tbit/s Superchannel(超级信道)的平滑演进.

2 是接口开放.资源云化;通过对第三方开放接口实现对传输资源进行编程使用.

3 是网络智能,即时带宽;实现网络智能化,可以根据用户业务需求快速提供业务.

通信技术的迅猛发展使得传统WDM传输技术中的缺陷成为制约光网络进一步发展的瓶颈.近年来,众多创新性的技术为解决上述问题提供了解决方案,弹性光路技术和基于SDN的智能控制等被陆续提出,在提高光网络传输能力和降低建网成本的同时,赋予光网络更好的灵活性与智能性.