超高速光传送应对移动互联驱动的带宽激增

通信业正处于一个令人激动的创新与变革期。

　　其中，移动互联网可以说是在此轮变革中最令人瞩目的热点之一，一系列智能终端的出现以及3G的普及，使所有的普通人真正实现了随时随地接入互联网的梦 想。在3G网络支撑下，人们通过智能终端不仅可以获取信息，还可以实现许多以往无法想象的功能，比如视频浏览、定位服务、在线游戏等。

　　按照贝尔实验室的分析数据，到2014年，全球将有12亿部以iPad为代表的联网移动终端，以及25亿部智能手机。所有这些终端带来的数据增长是爆 炸式的，据统计，智能手机每月流量是普通功能手机的35倍，而一部平板电脑的数据流量是普通手机的121倍，带上网卡的笔记本电脑的流量甚至达到了普通手 机的498倍。

　　在这些新型智能终端的驱动下，到2014年，移动互联网的业务将占所有移动数据量的70%；到2015年，移动数据总量将是2010年的30倍；到 2017年，全球将有107EB的数据来自于各种移动终端。所以，有人形象地说我们面临着一场数据海啸，那我们的基础网络是否已经做好了应对的准备呢？

　　光网络的应对之道

　　作为基础网络，光网络需要提前为带宽的增长做好准备。目前来看，光传送网从今天的10G、40G向100G演进已经势不可挡。从Infonetic的统计可以看到，到2014年基于相干检测技术的100G板卡的出货数量会占到所有速率的40%。

　　从目前的情况来看，100G的标准已经完全成熟，IEEE、ITU-T、OIF和CCSA已经对100G的系统架构、模块接口、链路标准以及设备技术 规范和测试规范做了完善的定义。而在路由器、光传送、光模块和测试仪表等各个领域，目前都已经有了多个厂家能提供成熟商用的产品。所以，可以说100G的 整个生态圈已经非常完善。

　　相比于40G编码方式的多样性，100G的技术路线相当明确，业界公认PDM-QPSK+相干检测是100G的最佳解决方案。但是，100G并不是光 网络带宽演进的终点，目前各厂家都已经开始展开对于400G甚至1T的系统的研究。但从图1我们可以看到，100G以上系统的研发面临着香农定律的限制， 必须在频谱效率、性能和容量方面做平衡。

　　如图1所示，如果调制相位从目前100G普遍采用的4相位发展到400G的16相位，系统的OSNR需求将提高3.8dB；如果要进一步提升到256相的话，系统OSNR将达到19dB以上，这无疑将使系统的传送距离大大缩短。

　　如果要实现400G甚至是T比特传送，我们可以在以下几方面做改进。

　　1.更高性能的DSP处理芯片。它使我们有能力引入SD-FEC，相比于HD-FEC，大致可以提升系统OSNR性能1.5dB左右，即图1中的紫色 点向香农曲线的极限推进1.5dB。当然，SD-FEC会带来更多的开销字节、更高的成本和更长的时延，我们需要视网络实际需求灵活采用。对于100G系 统，基于HD-FEC的技术已经可以做到2000公里无电中继传送，已可满足绝大部分网络的需求；但对400G以上的系统，SD-FEC是必须采用的技 术。

　　2.灵活格栅技术。100G以后的传送速率一般需要大于50GHz的频谱，比如400G的采用双载频和16相位复用后其理论频谱宽带是100GHz。 经过一些技术处理后，其频谱宽带可以压缩到75GHz，这样就带来一个如何在C波段内有效安排不同频谱宽度的信号问题。灵活格栅技术定义了最小 12.5GHz的频谱宽度，允许以此为单位灵活安排不同的信号，从而将频谱利用度最大化。

　　3.Raman光放。Raman光放并不是新的技术，在向100G以上速率进军时，我们需要获得更佳的系统OSNR，Raman光放的低噪声系数对此有很好的帮助。

　　4.超级波道（superchannel）。通过将若干个100G信号调制在一起可以获得一个T比特级别的高速信号。通常这些子信号通过OFDM方式 调制以获得最佳的频谱效率。由于每个子信号都是1个100G信道，所以100G的DSP及相关处理技术可以看做构建更高速率信号的基本模块。

　　5.先进的功率控制技术。众所周知，更高的入纤功率可以带来更佳的OSNR性能，但同时会带来更大的非线性。在100G以上的系统中，我们需要更好地控制每个波道的入纤功率，在OSNR与非线性间达到最佳点。