香農(nóng)極限下的光傳輸演進(jìn)之路探討

日前，市場(chǎng)研究公司Dell'oro Group副總裁Jimmy Yu撰文，以行業(yè)分析師的角度解析了面對(duì)香農(nóng)極限下的光傳輸演進(jìn)之路。

以下是編譯原文：

光纖帶寬并不是無(wú)限的。我知道在過(guò)去的幾十年中我們都使用過(guò)這樣的論點(diǎn)，即兩個(gè)端口之間通過(guò)光纖連接，您將擁有無(wú)限的容量。這也是過(guò)去我們?cè)谡f(shuō)服市場(chǎng)，光纖部署是未來(lái)的投資方向，所用過(guò)的論據(jù)。但是，幾十年后的今天，香農(nóng)極限的現(xiàn)實(shí)像烏云一樣籠罩著服務(wù)提供商的未來(lái)。

在全球范圍內(nèi)，通過(guò)部署最新的DWDM光轉(zhuǎn)發(fā)器，服務(wù)提供商一直可以享有以較低的每比特成本來(lái)滿足客戶更高網(wǎng)絡(luò)容量的要求。這是一種久經(jīng)考驗(yàn)的方法，利用了原先光纖基礎(chǔ)設(shè)施的相關(guān)沉沒(méi)成本。因此，服務(wù)提供商不僅受益于每一代DWDM轉(zhuǎn)發(fā)器固有的更高容量和更低的每比特成本，而且他們還受益于在現(xiàn)有光纖基礎(chǔ)設(shè)施中的額外波長(zhǎng)資源，而這些成本中有很多是固定的(對(duì)于租賃光纖而言)、已折舊的(對(duì)于擁有光纖基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)提供商而言)，或不存在的(對(duì)于已完全折舊的光纖基礎(chǔ)設(shè)施而言)。

也就是說(shuō)，服務(wù)提供商越能最大化光纖基礎(chǔ)設(shè)施中的系統(tǒng)容量，則傳輸每比特的成本就越低。例如，如果一套光纖基礎(chǔ)設(shè)施的總成本為400萬(wàn)美元，那么第一個(gè)千兆位的成本可能為400萬(wàn)美元，但是當(dāng)安裝9600 Gbps時(shí)，每千兆位的成本將降至417美元（圖1）。這是成本的線性下降，直到香農(nóng)極限和頻譜可用性導(dǎo)致光纖的容量不再增加。

不過(guò)，由玻璃和光的物理局限性為行業(yè)帶來(lái)了兩個(gè)挑戰(zhàn)，即延長(zhǎng)更高波長(zhǎng)速度的跨度距離和增加光纖容量。幸運(yùn)的是，目前兩種解決方案可以幫助服務(wù)提供商至少在未來(lái)的十年內(nèi)繼續(xù)降低每比特成本。

1、具有概率星座圖整形功能的800 Gbps轉(zhuǎn)發(fā)器可在96 Gbaud左右運(yùn)行，這可以解決跨度距離的挑戰(zhàn)。對(duì)于城域傳輸，通過(guò)部署一組800Gbps線卡而不是兩組400 Gbps線卡，服務(wù)提供商將立即獲得更低的每比特成本。另一個(gè)好處是擴(kuò)展范圍。圖1中未顯示的是，隨著波長(zhǎng)速度的增加，各波長(zhǎng)速度的未再生跨度會(huì)減小。但是，使用支持800 Gbps的線卡，400 Gbps波長(zhǎng)將可用于延伸到數(shù)千公里的更多光纖路徑中，從而減少了對(duì)昂貴的再生點(diǎn)的需求。因此，在城域和長(zhǎng)途路由中，支持800Gbps的線卡將降低服務(wù)提供商的每比特成本。

2、擴(kuò)展光纖中的可用頻譜將解決增加光纖容量的挑戰(zhàn)。一直以來(lái)光傳輸設(shè)備的設(shè)計(jì)是基于C波段的光纖頻譜中以4THz（80通道50GHz間隔）運(yùn)行（如圖二）。隨著時(shí)間的推移和技術(shù)演進(jìn)，設(shè)備制造商將其提高到4.8THz(96通道50GHz間隔)。下一代設(shè)備將毫無(wú)疑問(wèn)地被設(shè)計(jì)為在6.0THz(120通道50GHz間隔)的頻譜上運(yùn)行，這即是華為所稱的Super C波段。僅此一項(xiàng)操作就使每光纖帶寬增加了25%。因此，最大容量為38.4Tbps(每波長(zhǎng)為400Gbps)的光纖現(xiàn)在可以支持48.0Tbps。以圖一中的400萬(wàn)美元光纖基礎(chǔ)設(shè)施成本為例，每千兆的成本將從104美元進(jìn)一步降低到78美元。

我們認(rèn)為，未來(lái)將需要采用這些新技術(shù)，以繼續(xù)市場(chǎng)已習(xí)慣的每千兆位成本的下降。

作為參考，在過(guò)去十年中，DWDM長(zhǎng)途傳輸設(shè)備的每G比特成本年均下降約20％，這是由于部署更新的，更高速度的波長(zhǎng)所帶來(lái)的頻譜效率提高所致（圖3）。與此同時(shí)，城域WDM傳輸設(shè)備的下降速度也類似。

毫無(wú)疑問(wèn)，每千兆位成本的下降是服務(wù)提供商盈利從而跟上網(wǎng)絡(luò)需求的關(guān)鍵要素，目前來(lái)看網(wǎng)絡(luò)需求的年均增長(zhǎng)率約為35％。同樣，正如我們所看到的，對(duì)帶寬需求的持續(xù)增長(zhǎng)為服務(wù)提供商帶來(lái)了額外的壓力。我們認(rèn)為，通過(guò)上述新技術(shù)，成本下降的速度至少在未來(lái)10年仍將讓服務(wù)提供商受益。

面對(duì)香農(nóng)極限，部署能夠從已敷設(shè)的光纖中提取更高價(jià)值的系統(tǒng)變得至關(guān)重要。上述兩項(xiàng)技術(shù)將在至少10年內(nèi)消除香農(nóng)極限所帶來(lái)的擔(dān)憂。因此，對(duì)于所有的服務(wù)提供商而言，可以稍微松一口氣，因?yàn)橛行碌慕鉀Q方案正在幫助您：1)增加網(wǎng)絡(luò)容量，2)降低您未來(lái)的帶寬成本。?