上海贝尔马振雷：光通信挑战“容量与利润危机”

1/17/2013,互联网和数据业务伊始，网络带宽需求便无休增长，近来更是每2-3年就翻倍。带宽激增的推手既有固网接入的“光进铜退”，又有移动互联网的井喷；既有爆炸增长的视频业务，也有云计算转型和大量数据中心的整合。国内运营商对这些促使因素了然于胸，也明确知道自己需要合理的网络规划来满足带宽增长。他们已经开始加速传输网络的演进步伐，从现在的10G和40G升级到100G，满足人们对速率的热切需求。

　　日前，中国电信科技委主任韦乐平为业内解释了“容量危机”这一概念：光通信容量增速已经大大落后于互联网流量的增速。过去十年间，光通信容量的增速已经从上世纪的78%降至现在的20%，大大落后于近年来互联网流量增速的40%。然而比“容量危机”更加危险的还有“利润危机”：对于运营商而言，升级网络的成本并不是一笔小数目，但是，升级网络后的营业收入并没有同比例增长。不幸的是，这个“利润危机”将随着对带宽有更高要求的诸如云计算业务的增长而继续恶化。为了收回投资，运营商需要更加灵活和有效的来利用传输网络。为了降低成本，运营商需要部署更加节能和小型的传输设备。

　　除了高带宽和高利用率，未来通信产业与光传输的挑战还有用以满足弹性业务动态承载的高智能性。比如上面提到云计算的特点就是灵活性，它能够使人们摆脱时间和地域的限制来访问他们需要的各类内容和应用，因而需要传输网络提升自身的软件定义和自动化能力来实时保证网络带宽。比如银行等对延迟和安全要求极高的金融机构，传输网有时需要关闭前向纠错(FEC)来降低时延，有时需要对光信号进行物理层面的加密以保证传输安全。

　　综上所述，未来的光网络将向着更快、更有效率、更灵活和更节能的方向不断发展。

　　更快

　　更快意味着需要引进更高的线路速率，比如现在炙手可热的100G和未来的400G、1T等相干传输技术。这里需要注意的是，100G可以看做未来更高速率的一个基础组件——比如1T可以是10个100G信号组成的一个超级通道(Super Channel)。因此，今天所有的100G技术将是未来更高速率的基础，100G将有非常长的生命周期。

　　100G不仅意味着更高的传输速率，还带来以下技术和商务优势：

　　从技术层面讲，单波100G可以实现比10G和40G更高的频谱利用率，进而大幅提升传输速率和系统容量。

　　从网络运营看，单载波100G比10G和40G更加容易维护。因为采用了相干检测技术，100G在传输过程中不需要DCM模块，因此简化了网络建设。因为高带宽，原来10个10G或者3个40G的业务现在只需要一个100G的业务，因此大大减轻了网络运营中心在业务部署、管理和纠错方面的工作量。

　从成本方面看，100G的商务案例已经比现在的10G和40G更有价格优势了。单载波100G的商用时间已经有两年半，随着产业链的成熟，100G线路的绝对价格势必更加走低。

　　100G大规模部署后，光信噪比(OSNR)的测量将是有效运维的关键。由于100G系统采用极化模复用(PDM)技术，现有的消偏法OSNR测量变得不再可行。运营商需要像基于波长追踪(Wavelength Tracker)这样具有突破性的OSNR测量方法。该方法在每个OUT上调制了一个小信号，以便标识每个波长，这样不仅可以进行系统故障和波长错联检测，还可以对任意速率任意波长的OSNR进行实时在线检测。

　　对于PTN，更高带宽预示着10GE大容量接入和T比特级交换矩阵应用于城域汇聚层。PTN解决方案不但需要满足2G/3G/4G LTE融合组网要求，还要应对未来的移动数据爆炸需求。

　　更有效率

　　更有效率意味着线路带宽更加有效的被利用。拿100G作为范例，现在只有少数的网络和数据中心运营商正在部署100GE的分组业务，网络中更加普遍的是1GE、2.5G SDH/SONET、10G SDH/SONET和10GE的混合业务，而直接采用100G传输这些业务势必会造成不必要的线路测带宽浪费。

　　100G大规模部署后，合理的电交叉和分组增强型OTN将是高效传输的关键。通过合理的电交叉，10G和小于10G的小颗粒以太网或SDH业务首先被适等的ODU容器封装转变为OTN，然后进行OTN层面上的映射和交换，最后交由100G光波进行高速传输。对于大量的1GE以太网业务，运营商还可虑直接进行以太网交换将其汇聚为10GE后再交由OTN系统进行传输。

　　更灵活

　　更灵活不仅意味着业务保护需要更加灵活，系统配置也需要更加灵活。在业务保护方面，GMPLS/ASON可以通过智能化的方式极大地增强网络对承载业务的多重保护并提高网络带宽利用率。在系统配置方面，灵活格栅(Flexible Grid)技术可以使同一个波带内承载更多的业务波长。软件定义的系统配置可以使用户在系统容量和传输距离之间达到最佳的平衡。比如同样的硬件，如果用户要求传送距离远，可以降低传输速率，而在距离近的场合提高传送速率。

　　对于PTN，灵活的业务意味着在线性保护的基础上添加更加节约带宽的环网保护。线性保护主要针对点对点业务并且无法应对多重故障。环网保护只需要配置一条所有业务共享的保护路径并能实现多重保护。升级网络到环网保护时，需要保证保护通道不会对现有的数据平面业务产生影响实现平滑演进。在系统配置方面，T比特通用交换矩阵保证同时对SDH业务和以太网业务的统一支持。

　　更节能

　　更节能意味着既包括传输平台节能，也包括组网方式上的革新。通过采用业界第一块400G光业务处理引擎(PSE)，上海贝尔将光电处理模块的耗电量降低了33%，而光电处理模块(包括ADC和DSP)恰恰是相干传输系统中最主要的耗电部分。目前电矩阵对于提高子速率业务的填充效率有着不可替代的作用，但是对于像100G这样的高速信号，其容量和功耗是一个中短期内无法克服的瓶颈。对于这样的高速光信号我们应该充分发挥光交叉的优势，将能在光层处理的业务尽量在光层处理掉，这样将大幅降低传输系统的功耗。事实上，随着今天无色无向光交叉技术的出现，运营商已经可以做到像调度传统的SDH/SONET业务一样对波长进行调度。

　　下一代光网络可以促使数据中心和电信运营商全面发掘传输网络潜力，把高性能相干光传输、可管理光网络和多层业务交换集成到一个传输平台上来满足各类组网需求；通过分布式的网络智能和虚拟化能力，该网络能够保证传输网络能够实时适配甚至提前预期各类动态业务的传输需求，从而加速对云业务、移动业务和视屏业务的部署。

　　来源：通信产业网