超高速光傳送應對移動互聯(lián)驅動的帶寬激增

通信業(yè)正處于一個令人激動的創(chuàng)新與變革期。

　　其中，移動互聯(lián)網可以說是在此輪變革中最令人矚目的熱點之一，一系列智能終端的出現以及3G的普及，使所有的普通人真正實現了隨時隨地接入互聯(lián)網的夢 想。在3G網絡支撐下，人們通過智能終端不僅可以獲取信息，還可以實現許多以往無法想象的功能，比如視頻瀏覽、定位服務、在線游戲等。

　　按照貝爾實驗室的分析數據，到2014年，全球將有12億部以iPad為代表的聯(lián)網移動終端，以及25億部智能手機。所有這些終端帶來的數據增長是爆 炸式的，據統(tǒng)計，智能手機每月流量是普通功能手機的35倍，而一部平板電腦的數據流量是普通手機的121倍，帶上網卡的筆記本電腦的流量甚至達到了普通手 機的498倍。

　　在這些新型智能終端的驅動下，到2014年，移動互聯(lián)網的業(yè)務將占所有移動數據量的70%；到2015年，移動數據總量將是2010年的30倍；到 2017年，全球將有107EB的數據來自于各種移動終端。所以，有人形象地說我們面臨著一場數據海嘯，那我們的基礎網絡是否已經做好了應對的準備呢？

　　光網絡的應對之道

　　作為基礎網絡，光網絡需要提前為帶寬的增長做好準備。目前來看，光傳送網從今天的10G、40G向100G演進已經勢不可擋。從Infonetic的統(tǒng)計可以看到，到2014年基于相干檢測技術的100G板卡的出貨數量會占到所有速率的40%。

　　從目前的情況來看，100G的標準已經完全成熟，IEEE、ITU-T、OIF和CCSA已經對100G的系統(tǒng)架構、模塊接口、鏈路標準以及設備技術 規(guī)范和測試規(guī)范做了完善的定義。而在路由器、光傳送、光模塊和測試儀表等各個領域，目前都已經有了多個廠家能提供成熟商用的產品。所以，可以說100G的 整個生態(tài)圈已經非常完善。

　　相比于40G編碼方式的多樣性，100G的技術路線相當明確，業(yè)界公認PDM-QPSK+相干檢測是100G的最佳解決方案。但是，100G并不是光 網絡帶寬演進的終點，目前各廠家都已經開始展開對于400G甚至1T的系統(tǒng)的研究。但從圖1我們可以看到，100G以上系統(tǒng)的研發(fā)面臨著香農定律的限制， 必須在頻譜效率、性能和容量方面做平衡。

　　如圖1所示，如果調制相位從目前100G普遍采用的4相位發(fā)展到400G的16相位，系統(tǒng)的OSNR需求將提高3.8dB；如果要進一步提升到256相的話，系統(tǒng)OSNR將達到19dB以上，這無疑將使系統(tǒng)的傳送距離大大縮短。

　　如果要實現400G甚至是T比特傳送，我們可以在以下幾方面做改進。

　　1.更高性能的DSP處理芯片。它使我們有能力引入SD-FEC，相比于HD-FEC，大致可以提升系統(tǒng)OSNR性能1.5dB左右，即圖1中的紫色 點向香農曲線的極限推進1.5dB。當然，SD-FEC會帶來更多的開銷字節(jié)、更高的成本和更長的時延，我們需要視網絡實際需求靈活采用。對于100G系 統(tǒng)，基于HD-FEC的技術已經可以做到2000公里無電中繼傳送，已可滿足絕大部分網絡的需求；但對400G以上的系統(tǒng)，SD-FEC是必須采用的技 術。

　　2.靈活格柵技術。100G以后的傳送速率一般需要大于50GHz的頻譜，比如400G的采用雙載頻和16相位復用后其理論頻譜寬帶是100GHz。 經過一些技術處理后，其頻譜寬帶可以壓縮到75GHz，這樣就帶來一個如何在C波段內有效安排不同頻譜寬度的信號問題。靈活格柵技術定義了最小 12.5GHz的頻譜寬度，允許以此為單位靈活安排不同的信號，從而將頻譜利用度最大化。

　　3.Raman光放。Raman光放并不是新的技術，在向100G以上速率進軍時，我們需要獲得更佳的系統(tǒng)OSNR，Raman光放的低噪聲系數對此有很好的幫助。

　　4.超級波道（superchannel）。通過將若干個100G信號調制在一起可以獲得一個T比特級別的高速信號。通常這些子信號通過OFDM方式 調制以獲得最佳的頻譜效率。由于每個子信號都是1個100G信道，所以100G的DSP及相關處理技術可以看做構建更高速率信號的基本模塊。

　　5.先進的功率控制技術。眾所周知，更高的入纖功率可以帶來更佳的OSNR性能，但同時會帶來更大的非線性。在100G以上的系統(tǒng)中，我們需要更好地控制每個波道的入纖功率，在OSNR與非線性間達到最佳點。