100G关键技术及标准产业链

4/17/2014,为应对移动互联网、云计算、物联网、国家信息化等未来潜在高带宽需求，各器件、设备厂商大力投入100G光传输技术，本文详细分析了100G关键技术与标准产业链发展情况。

　　一、引言

　　伴随着家庭宽带接入方式从xDSL 逐步升级为PON，以及有线、无线宽带用户量的持续快速增长，高速互联网、IPTV、3D高清视频、云计算、云存储、物联网等宽带应用的不断涌现，干线网络面临巨大的带宽压力，100G波分大容量传输网路将是缓解运营商带宽压力的唯一有效手段。

　　二、100G关键技术

　　当前主要设备厂商的100G 波分系统可在C 波段提供的传输容量。100G 技术实现商用，得益于规模越来越大、体积越来越小的光器件和电芯片集成技术外，同时一些关键技术的突破也推动了100G WDM 技术的发展，主要有PM-QPSK 光调制技术、相干接收、高增益软判决（SD）FEC 技术、DSP算法等。

　　2.1 PM-QPSK 光调制技术

　　100G 信号比特率是112Git/s或者更高。如果直接采用QPSK 调制，会对系统的光/电器件提出非常高的技术要求。所以引入了光偏振复用（Polarization Multiplexed）方案。偏振复用采用两路独立的光偏振态来承载56GHz 业务。每路偏振态都采用QPSK 调制方式，可以将波特率进一步降低到28Gbit/s。从而可以降低光/ 电器件的带宽要求，并降低了系统功耗和成本。国际标准化组织综合此两种技术选择“偏振复用- 正交相移键控码”（PM-QPSK）做为标准100G 光调制方式。

　　2.2 相干接收

　　相干平衡光接收机从光信号还原出两路偏振态，并从中解调出4 路相位信息，经过A/D 转换为数字信号，然后通过电补偿处理模块来补偿信号由于长距传输造成的一些物理损伤，可去掉由于CD 和PMD 所带来眼图上的失真和码间干扰。

　　2.3 DSP技术

　　经过长距离传输后，由于PM-QPSK 光信号的偏振态会随机变化，接收端本地光振荡器与接收光信号存在频率差以及相位差，业界采用的解决方案是采用高速电信号处理（DSP）技术，在电域补偿色散和PMD，提升色散容限和PMD 容限。相比NRZ直接接收，DSP补偿技术可提升OSNR 容限到近6dB。

　　2.4 高增益软判决（SD）FEC 技术

　　SD-FEC 译码充分利用了信道输出的波形信息，解调器将匹配滤波器输出的一个实数值送入译码器，即软判决译码器需要的不仅仅是“0/1”码流，还需要“软信息”来说明这些“0/1”是0 还是1 的可靠程度，即离判决门限越远，判决的可靠性就越高，反之可靠性就越低。要体现远近程度就要把判决空间划分得更细。除了划分“0/1”的门限，还要用“置信门限”将“0”和“1”空间进行划分以说明判决点在判决空间的相对位置。软判决包含了比硬判决更多的信道信息，译码器能够通过概率译码充分利用这些信息，从而获得比硬判决译码更大的编码增益[2]。

　　三、标准

　　100Gb/s国际标准主要由ITU-T、IEEE和OIF 等标准组织制定。ITU-T 主要从光传送网的角度对100G技术进行规范；而IEEE 主要从业务接口的角度规范100GE的接口参数；OIF 则主要关注于100G 长途传输线路接口以及相关电接口的规范[1]。

　　100Gb/s 和OTN 技术的国内标准化工作主要在中国通信标准化协会（CCSA）的传送网与接入网工作委员会（TC6）开展。截至目前已经完成了《N×100Gb/s光波分复用（WDM）系统技术要求》和《N×100Gb/s 光波分复用（WDM）系统测试方法》报批稿，主要规范了N×22dB 传输模型在G.655 和G.652 光纤上的关键传输参数，同时考虑了系统技术实现的差异性，采用背靠背OSNR 容限、系统传输距离、FEC纠错前误码率等多种参数量化。

　　四、100G产业链发展

　　当前，无论是路由器还是WDM 传输设备厂商，均在100Gbit/s 设备研发方面取得了突破性进展，主流的路由器厂商和传输厂商一般均可提供100GE 路由器和100Gbit/sWDM/ 光传送网（OTN）设备，国内传输设备厂商华为、中兴、烽火均推出基于DP-QPSK 相干接收实时处理的100Gbit/s传输设备。100G 端到端产业链业已完善，并逐步在全球范围内应用。

　　五、结束语

　　随着设备与器件厂商大力投入100G 技术研发，相关的关键技术已被陆续攻克，100G 产业链的日趋成熟，100G的每bit成本逐步降低，已与10G技术相当。2013 年是国内100G 技术大规模商用元年。


来源中国新通信