全球100G光接入网络市场动向

作者：宋军
    4/6/2010,光学领域最具权威的《Nature Photonics》期刊，最近对全球100Gbit/s（以下简称100G）光网络的市场情况做了总结。本文将简述该篇报导的主要观点，并结合笔者的个人看法，对当前全球100G光接入网相关技术和市场情况，做个简要回顾。
    首先应该指出的是，本文所谈到的的100G，通常指单波长通道的调制速率达到100Gbit/s，而不是通过波分复用等模式，实现多个10Gbit/s通道复用后的总容量。大家知道，当前40G的网络建设才刚刚被提上日程，但许多知名系统运营商和系统供应商都对100G全光网络给予了极高的关注。知名分析公司Ovum最近公布了其调研结果，分析称全球100G全光网络今年将有大的发展，且未来两年将有不俗成绩。其中仅用于100G全光波分复用系统的集成光收发模块，在未来五年市场需求就将指数成长，到2014年，预计销售额将达到4.55亿美元。预计今年夏天IEEE将正式通过40G和100G以太光网络的相关标准，届时，100G网络的较大规模商用之门也将被正式开启。
    100G网络的热潮始于09年岁末，且从去年末到今年初，短短几个月中，就有世界知名的电信运营商，如弗莱森电讯(Verizon)和德国电信（Deutsche Telekom），以及一些系统供应商，如华为、北电、爱立信、阿尔卡特-朗讯等在不同场合高调宣布了各自的100G光网络计划。其中，北美电信运营商Verizon去年末宣布，他们基于北电的技术，在巴黎和法兰克福两大都市间建设了世界上第一条商用的100G光网络。但几乎就在同一时间，华为宣布，他们刚刚赢得了西班牙电信（Telefónica）的订单，将为其建设传输距离超过1000公里，且不使用电子中继补偿的长距离100G光网络。紧接着，作为欧洲100GET计划的一部分，爱立信也宣称，将携手德国电信，基于已有的光技术平台，试点其100G网络技术。此外，北电也发布了其从纽约到波士顿间距离达600公里的100G光网络的成功试点工作。
    超高速的光传输（甚至达Tbit/s），在实验室里并不是新颖的技术，早在10多年前的OFC中就有许多实验报导，但要商用化，降低成本是关键。因此，现在40G和100G光网络的发展，最核心的技术就是要实现和现有光纤网络结构的兼容，即实现系统的可持续性升级。围绕实现这一目标，各主要系统供应商八仙过海，各显神通。
    北电40/100G产品市场营销经理Helen Xenos在介绍他们的100G光网络技术时，是如下描述的，“我们的100G光接入方案，是完全基于现有10G光接入系统的升级，与现有10G产品相比，改变主要有两个，一是信号调制格式使用偏振复用的QPSK格式，二是接收端使用了相干接收，并使用数字信号处理来降低信号损伤。”
    其实去年笔者为光纤在线写的一篇评论《下一代无源光网络发展策略解析》中，已经详细的介绍了对下一代无源光网络系统可能有巨大诱惑力的一些技术，北电这里采用的偏振复用、多进制调制格式，以及相干接受、电子色散补偿等都包含其中。这些技术的实现方式，可参见《下一代无源光网络发展策略解析》,这里就不再详述了。
    具体到Helen Xenos谈到的北电100G方案中，其实就是使用光学双二进制调制和偏振复用技术，将单通道调制速率翻了4倍，最终达到112 Gbit/s。这么高的调制速率，信号在传输中将受色散、非线性、偏振模式色散（PMD）等因素影响，严重退化。因此在接收端使用相干接收，将有效降低这些信号损伤因素带来的信号扭曲（误码）。此外，笔者在《下一代无源光网络发展策略解析》一文中也指出使用电子色散补偿，是一种价格非常低廉，且应用灵活有效的信号损伤恢复技术。北电的系统就是综合应用了这几项技术后实现的。
    Ovum网络部的首席分析师Ron Kline谈到“无论使用什么调制方式，100G光接入系统要想实现长（超长）距离的传输，都必须降低传输波特率，以将系统损伤（如色散）控制在合理范围内，且需要配合使用相干接收等方式在接收端对信号损伤予以有效补偿。”
    爱立信和德国电信的试点工程思路其实也大同小异。其试点工程基于一个已有的10G和40G的混合光接入网络，采用偏振复用和RZ-DQPSK调制格式，并结合使用了50GHz的波分复用，为了增加可靠性，网络具有可重构的光加减复用模块和光放大模块。目前，该试点工程已实现了用单模光纤，600公里的接入距离。并且爱立信宣称，依靠合理优化链路结构，他们已经实验室中实现了1200公里的接入。
    华为将为西班牙电信建设的100G光接入系统，则主要基于其已有的OSN 6800波分复用/光传输平台，使用标准的G.652光纤。其网络中将共使用10套可重构的光加减复用器、33套光放大器和2套波分复用/解复用器。系统复用的频带间隔为50GHz，能与现有系统无干扰工作，且能同时兼容10G、40G和100G的工作模式。
    阿尔卡特-朗讯在西班牙，基于Telefónica现有的网络结构，在四个城市间实验了总距离为1088公里的100G光接入网络性能。其主要技术也是使用了相干接收和电子色散补偿。可以说其长工作距离试点主要归功于软件部分，即在数字信号处理模块使用优异的算法。
    尽管当前100G系统已经初现商用曙光，但需要走的路仍很长。回到开篇那句话，要想将40G/100G光接入系统大规模实用，降低成本是关键。当前40G商用的目标是要将成本控制在10G系统的2.5倍。但需要注意的是现在10G系统的成本正在快速下降，因此与几个欧洲电信公司形成鲜明对比的是，世界上大多数电信运营商都在质疑是否应该为40G系统扩充4倍带宽而付出的高昂成本买单时，再谈发展更为昂贵的100G系统，似乎是不切实际的。并且，使用单通道100G的调制方式，和使用10个波长复用的10路10G信号相比，成本孰高孰低，目前还是个问题。因此100G光接入系统的发展前景还有赖更深入的研究和探讨。