香农极限下的光传输演进之路探讨

日前，市场研究公司Dell'oro Group副总裁Jimmy Yu撰文，以行业分析师的角度解析了面对香农极限下的光传输演进之路。

以下是编译原文：

光纤带宽并不是无限的。我知道在过去的几十年中我们都使用过这样的论点，即两个端口之间通过光纤连接，您将拥有无限的容量。这也是过去我们在说服市场，光纤部署是未来的投资方向，所用过的论据。但是，几十年后的今天，香农极限的现实像乌云一样笼罩着服务提供商的未来。

在全球范围内，通过部署最新的DWDM光转发器，服务提供商一直可以享有以较低的每比特成本来满足客户更高网络容量的要求。这是一种久经考验的方法，利用了原先光纤基础设施的相关沉没成本。因此，服务提供商不仅受益于每一代DWDM转发器固有的更高容量和更低的每比特成本，而且他们还受益于在现有光纤基础设施中的额外波长资源，而这些成本中有很多是固定的(对于租赁光纤而言)、已折旧的(对于拥有光纤基础设施的服务提供商而言)，或不存在的(对于已完全折旧的光纤基础设施而言)。

也就是说，服务提供商越能最大化光纤基础设施中的系统容量，则传输每比特的成本就越低。例如，如果一套光纤基础设施的总成本为400万美元，那么第一个千兆位的成本可能为400万美元，但是当安装9600 Gbps时，每千兆位的成本将降至417美元（图1）。这是成本的线性下降，直到香农极限和频谱可用性导致光纤的容量不再增加。

不过，由玻璃和光的物理局限性为行业带来了两个挑战，即延长更高波长速度的跨度距离和增加光纤容量。幸运的是，目前两种解决方案可以帮助服务提供商至少在未来的十年内继续降低每比特成本。

1、具有概率星座图整形功能的800 Gbps转发器可在96 Gbaud左右运行，这可以解决跨度距离的挑战。对于城域传输，通过部署一组800Gbps线卡而不是两组400 Gbps线卡，服务提供商将立即获得更低的每比特成本。另一个好处是扩展范围。图1中未显示的是，随着波长速度的增加，各波长速度的未再生跨度会减小。但是，使用支持800 Gbps的线卡，400 Gbps波长将可用于延伸到数千公里的更多光纤路径中，从而减少了对昂贵的再生点的需求。因此，在城域和长途路由中，支持800Gbps的线卡将降低服务提供商的每比特成本。

2、扩展光纤中的可用频谱将解决增加光纤容量的挑战。一直以来光传输设备的设计是基于C波段的光纤频谱中以4THz（80通道50GHz间隔）运行（如图二）。随着时间的推移和技术演进，设备制造商将其提高到4.8THz(96通道50GHz间隔)。下一代设备将毫无疑问地被设计为在6.0THz(120通道50GHz间隔)的频谱上运行，这即是华为所称的Super C波段。仅此一项操作就使每光纤带宽增加了25%。因此，最大容量为38.4Tbps(每波长为400Gbps)的光纤现在可以支持48.0Tbps。以图一中的400万美元光纤基础设施成本为例，每千兆的成本将从104美元进一步降低到78美元。

我们认为，未来将需要采用这些新技术，以继续市场已习惯的每千兆位成本的下降。

作为参考，在过去十年中，DWDM长途传输设备的每G比特成本年均下降约20％，这是由于部署更新的，更高速度的波长所带来的频谱效率提高所致（图3）。与此同时，城域WDM传输设备的下降速度也类似。

毫无疑问，每千兆位成本的下降是服务提供商盈利从而跟上网络需求的关键要素，目前来看网络需求的年均增长率约为35％。同样，正如我们所看到的，对带宽需求的持续增长为服务提供商带来了额外的压力。我们认为，通过上述新技术，成本下降的速度至少在未来10年仍将让服务提供商受益。

面对香农极限，部署能够从已敷设的光纤中提取更高价值的系统变得至关重要。上述两项技术将在至少10年内消除香农极限所带来的担忧。因此，对于所有的服务提供商而言，可以稍微松一口气，因为有新的解决方案正在帮助您：1)增加网络容量，2)降低您未来的带宽成本。