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。
阿尔卡特朗讯的高速传送解决方案
阿尔卡特朗讯早在2010年6月即率先在otn平台1830pss上推出了单载波100g相关检测商用系统。到目前为止，已经在全球60个以上的客户网络中得到了大规模的应用，累计100g otu发货数量超过了2300块，占全球100g市场份额超过69%，居于无可置疑的领先地位。
在2011年12月，阿尔卡特朗讯发布了增强型的100g解决方案，将无电中继距离由1500公里提升到2000公里。2012年3月，阿尔卡特朗讯再次发布了适用于100g和400g的全新一代的光电处理引擎（pse - photonic service engine）。该引擎采用了以下四项关键技术以进一步提升性能。
1.引入sd-fec提高1.5db的系统性能，从而使100g的系统无电中继传送距离进一步扩展到3000公里。
2.先进的波长整型技术将400g的频谱宽带压缩到75ghz，在c波段内最多可以容纳下58个波道，从而使系统的最大容量从原先的8.8t （88x10g）提升到23t（58x400g），扩展了2.6倍的网络容量。
3.更高的取样速率和超快的数模转换，使信号的判决更为精确。
4.增强的频率和相位控制技术以抑制滑码。
除了不断提升网络传送容量，阿尔卡特朗讯同时也在传送网架构方面不断创新。阿尔卡特朗讯率先提出cbt（convergent backbone transport）的理念，即：尽量用低层旁路高层，只在必要时才使用高层；尽量用光层旁路电层，只在必要时才使用电层。
这是因为处理层次越低，其传送效率越高，每比特功耗越低。对于骨干网中的100g等大颗粒业务来说由于其汇聚需求通常已经在汇聚层中完成，业务目的地明确而单一，所以基于roadm的光层调度能最好地完成高效传送的目的。在汇聚层中，通常为了提高带宽填充率，可以引入odu交叉矩阵以完成基于小颗粒业务的汇聚，只有在真正需要打开数据包进行三层以上处理的站点，才引入路由器。
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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。
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这是因为处理层次越低，其传送效率越高，每比特功耗越低。对于骨干网中的100g等大颗粒业务来说由于其汇聚需求通常已经在汇聚层中完成，业务目的地明确而单一，所以基于roadm的光层调度能最好地完成高效传送的目的。在汇聚层中，通常为了提高带宽填充率，可以引入odu交叉矩阵以完成基于小颗粒业务的汇聚，只有在真正需要打开数据包进行三层以上处理的站点，才引入路由器。
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