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專家:聚焦100G國內發展
通信世界周刊
摘要: 今年以來100G技術受到業內的廣泛關注,尤其是在歐美市場,100G受到運營商的青睞,并陸續傳出現網部署的消息,而國內市場對于100G技術的研究也取得較大突破,三大運營商都加大了研發力度,并制定了相應的引入計劃。
關鍵詞: 100G 光纖 光器件 10G 40G
Abstract:
Key words :

  今年以來100G技術受到業內的廣泛關注,尤其是在歐美市場,100G受到運營商的青睞,并陸續傳出現網部署的消息,而國內市場對于100G技術的研究也取得較大突破,三大運營商都加大了研發力度,并制定了相應的引入計劃,以下是三位技術專家聚焦100G國內發展的觀點看法。

  寬帶傳輸瓶頸刺激100G部署

  您如何看待目前100G的產業發展進程及市場驅動力?

  張沛:目前看來100G部署的主要驅動來自于數據中心匯聚、互聯網交換、高性能計算以及區域接入帶寬總帶寬的增長,高速率的需求主要來自路由器交換機接口和計算機服務器接口。

  在電信骨干網,業務需求持續快速增長(每年翻倍的速度)的驅動力主要來自于各種寬帶應用如VOD、IPTV、互聯網電視會議、互聯網游戲、端到端的視頻共享、遠程存儲和移動寬帶(LTE)等。用戶端的鏈接正在向10GE接口轉移,核心網業務正在快速增長,為了解決帶寬/容量瓶頸,一些互聯網的核心鏈路開始使用N×10G LAG技術,但LAG增加了運營的復雜性,降低了數據流管理和分配的有效性,而采用100GE,可以有效解決上述問題。

  在數據中心匯聚和企業計算環境中,由于計算和存儲的驅動,10GE也開始在服務器上部署,隨著10GE接口的增加,在高速交換機上行鏈路將會有部署100GE的需求。100GE也會在數據中心用于網絡匯聚,交換機之間的接口以及MAN的連接。網絡和匯聚成為其發展的主要驅動力,100GE將會部署在數據中心內的交換機上行線路,以及提供企業網樓宇之間,校園網之間以及跨越城域網以和廣域網的連接??梢哉f,以谷歌和百度為代表的搜索引擎提供商對上述的需求最為迫切。
 

  傳輸技術與數據技術開始融合,當前網絡中業務已經是基于IP包的數據業務,為了適應這一變化,以更有效地支持數據業務,未來的電信網將是基于數據分組的傳輸網絡,端到端的以太網傳輸將會成為未來一種趨勢。隨著100GE的應用,100GE傳輸的需求將隨之而來。以太網和傳輸將會融合在100GE傳輸上,如:E-Line,E-TREE和E-LAN。

  王占碩:目前100G產業正在有序發展,各個廠家都意識到了這樣一種潛力,100G肯定會有所應用,甚至大規模應用,正是由于現在的市場驅動,3G、4G的發展,數據業務的發展,網絡帶寬需求增長速度是驚人的。這是一個巨大的驅動力。

  從全球視角來分析,目前100G的推廣部署已經步入什么階段?

  王占碩:3G時代的到來,特別是數據業務的飛速發展,對運營商的網絡提出了更高的要求,不僅是網絡帶寬,還有網絡結構,也不僅是長途干線,還有城域接入。這些都推動了100G網絡的發展,現在40G已經開始部署,但是僅滿足現有網絡發展,相信在三到五年的時間里,100G能夠進入實際部署階段。現階段,由于100G的成本太高,運營商100G還只是實驗性的部署。

  100G商用部署所面臨的挑戰

  目前業內對于100G的傳輸技術討論較多,包括相干檢測、調制、CD容限等多個方面,整體來看,100G的光傳輸技術目前是否能夠進行現網應用,還迫切需完善哪些技術標準、提升哪些方面的設備性能?

  王占碩:我認為100G的調制技術還是比較成熟的技術,能夠很快應用,制約100G實際應用的主要有兩個方面,一是相干檢測技術,相干檢測很早就作為光研究的一個重要課題,但是相干接收系統太復雜,成本太高,這是制約相干檢測發展的一個,另一個方面就是相干檢測的電處理,100G的相干檢測后的電處理技術還不夠成熟,DSP技術還有待突破,特別是器件的發展。第二,DSP的發展也是制約100G部署的問題。

  張沛:隨著傳輸速率的提高,系統對OSNR,色散,PMD和非線性的要求越來越高。100G 信號的色散容限比10G信號低,需要更加精密的色散補償;另一方面,溫度變化引起的色散變化的影響已經非常顯著,自適應色散補償已經在40G系統普遍應用,在100G系統中將會成為必然要求。OSNR則是最關鍵的參數,它決定了在有光放大器的傳輸系統中信號的無電中繼傳輸距離。100G OSNR的要求比10G高出了10dB, 采用FEC/EFEC可以提高接收機的OSNR靈敏度,但是即使采用編碼增益最高的EFEC(提高OSNR靈敏度8~9dB), 100G NRZ 的OSNR要求仍然高于10G系統。PMD對40G系統已經構成了限制,PMD對100G限制就更為嚴重。即使采用最新型的光纖,長距傳輸可能也需要考慮PMD補償。由于2階PMD效應隨速率的升高而增大以及FEC糾正PMD引起的突發誤碼的能力和速率相關,因此當前的商用器件是否適用于100G還需要進一步研究。另外,100G信號的譜寬比10G信號的譜寬大10倍,其譜寬難以適應當前主流10G波分復用器系統的50GHz波長間隔,尤其是在當前普遍部署了ROADM的10G系統中,ROADM級聯引起的帶寬窄化效應進一步限制了100G NRZ信號在當前10G傳輸鏈路中的應用。

  今年以來100G技術受到業內的廣泛關注,尤其是在歐美市場,100G受到運營商的青睞,并陸續傳出現網部署的消息,而國內市場對于100G技術的研究也取得較大突破,三大運營商都加大了研發力度,并制定了相應的引入計劃,以下是三位技術專家聚焦100G國內發展的觀點看法。

  寬帶傳輸瓶頸刺激100G部署

  您如何看待目前100G的產業發展進程及市場驅動力?

  張沛:目前看來100G部署的主要驅動來自于數據中心匯聚、互聯網交換、高性能計算以及區域接入帶寬總帶寬的增長,高速率的需求主要來自路由器交換機接口和計算機服務器接口。

  在電信骨干網,業務需求持續快速增長(每年翻倍的速度)的驅動力主要來自于各種寬帶應用如VOD、IPTV、互聯網電視會議、互聯網游戲、端到端的視頻共享、遠程存儲和移動寬帶(LTE)等。用戶端的鏈接正在向10GE接口轉移,核心網業務正在快速增長,為了解決帶寬/容量瓶頸,一些互聯網的核心鏈路開始使用N×10G LAG技術,但LAG增加了運營的復雜性,降低了數據流管理和分配的有效性,而采用100GE,可以有效解決上述問題。

  在數據中心匯聚和企業計算環境中,由于計算和存儲的驅動,10GE也開始在服務器上部署,隨著10GE接口的增加,在高速交換機上行鏈路將會有部署100GE的需求。100GE也會在數據中心用于網絡匯聚,交換機之間的接口以及MAN的連接。網絡和匯聚成為其發展的主要驅動力,100GE將會部署在數據中心內的交換機上行線路,以及提供企業網樓宇之間,校園網之間以及跨越城域網以和廣域網的連接。可以說,以谷歌和百度為代表的搜索引擎提供商對上述的需求最為迫切。
 

  傳輸技術與數據技術開始融合,當前網絡中業務已經是基于IP包的數據業務,為了適應這一變化,以更有效地支持數據業務,未來的電信網將是基于數據分組的傳輸網絡,端到端的以太網傳輸將會成為未來一種趨勢。隨著100GE的應用,100GE傳輸的需求將隨之而來。以太網和傳輸將會融合在100GE傳輸上,如:E-Line,E-TREE和E-LAN。

  王占碩:目前100G產業正在有序發展,各個廠家都意識到了這樣一種潛力,100G肯定會有所應用,甚至大規模應用,正是由于現在的市場驅動,3G、4G的發展,數據業務的發展,網絡帶寬需求增長速度是驚人的。這是一個巨大的驅動力。

  從全球視角來分析,目前100G的推廣部署已經步入什么階段?

  王占碩:3G時代的到來,特別是數據業務的飛速發展,對運營商的網絡提出了更高的要求,不僅是網絡帶寬,還有網絡結構,也不僅是長途干線,還有城域接入。這些都推動了100G網絡的發展,現在40G已經開始部署,但是僅滿足現有網絡發展,相信在三到五年的時間里,100G能夠進入實際部署階段?,F階段,由于100G的成本太高,運營商100G還只是實驗性的部署。

  100G商用部署所面臨的挑戰

  目前業內對于100G的傳輸技術討論較多,包括相干檢測、調制、CD容限等多個方面,整體來看,100G的光傳輸技術目前是否能夠進行現網應用,還迫切需完善哪些技術標準、提升哪些方面的設備性能?

  王占碩:我認為100G的調制技術還是比較成熟的技術,能夠很快應用,制約100G實際應用的主要有兩個方面,一是相干檢測技術,相干檢測很早就作為光研究的一個重要課題,但是相干接收系統太復雜,成本太高,這是制約相干檢測發展的一個,另一個方面就是相干檢測的電處理,100G的相干檢測后的電處理技術還不夠成熟,DSP技術還有待突破,特別是器件的發展。第二,DSP的發展也是制約100G部署的問題。

  張沛:隨著傳輸速率的提高,系統對OSNR,色散,PMD和非線性的要求越來越高。100G 信號的色散容限比10G信號低,需要更加精密的色散補償;另一方面,溫度變化引起的色散變化的影響已經非常顯著,自適應色散補償已經在40G系統普遍應用,在100G系統中將會成為必然要求。OSNR則是最關鍵的參數,它決定了在有光放大器的傳輸系統中信號的無電中繼傳輸距離。100G OSNR的要求比10G高出了10dB, 采用FEC/EFEC可以提高接收機的OSNR靈敏度,但是即使采用編碼增益最高的EFEC(提高OSNR靈敏度8~9dB), 100G NRZ 的OSNR要求仍然高于10G系統。PMD對40G系統已經構成了限制,PMD對100G限制就更為嚴重。即使采用最新型的光纖,長距傳輸可能也需要考慮PMD補償。由于2階PMD效應隨速率的升高而增大以及FEC糾正PMD引起的突發誤碼的能力和速率相關,因此當前的商用器件是否適用于100G還需要進一步研究。另外,100G信號的譜寬比10G信號的譜寬大10倍,其譜寬難以適應當前主流10G波分復用器系統的50GHz波長間隔,尤其是在當前普遍部署了ROADM的10G系統中,ROADM級聯引起的帶寬窄化效應進一步限制了100G NRZ信號在當前10G傳輸鏈路中的應用。

  David Schneider:40G已經被廣泛部署,同時它的接口也已經被業界所認可。但是對于大多數運營商而言,骨干網中的40G接口所傳輸的數據流量比較小,100G才是主流的技術選擇,40G的技術主要用在高密度的數據中心交換機中。目前已經有系統設備商推出了100G的光傳輸及路由器解決方案,如阿爾卡特朗訊,這也符合了業界對于100G系統的定位,即100G光傳輸與IP系統進行同步部署。從測試的角度來看,這就需要測試設備能夠同時支持100G OTN測試及以太網測試,Ixia目前也推出了OTN的系列測試方案,能夠提供集OTN、路由器、交換機測試與一體的解決方案,有效幫助用戶節省投資成本。
 

  Ixia與很多的系統設備商進行合作,并做過很多對比測試,對于具體的產品特性,我們認為不能僅看設備價格,應綜合各方因素,注重其真正的性價比。

  100G需與10G、40G有效兼容

  從國內市場來看,中國電信對于100G的研究較快,目前也進行了相關的100G測試,中國聯通、中國移動也在進行相關研究,國內運營商對于100G的引入有哪些特殊考慮?

  王占碩:作為運營商,成本是引入新技術的一個重要因素。作為100G也不例外,特別是100G和10×10G,2.5×40G的成本相比,還不具備明顯的優勢,甚至還存在劣勢。運營商在面臨網絡發展挑戰的同時也有許多備選方案,100G如果成本不能降低,也將不能得到實際部署,成本主要是器件成本,網絡升級改造或許是設備商已經關注的問題,將來的100G能夠實際應用,不會是一個全新的設備和網絡,而應該是一個兼容的網絡,所以成本主要體現在器件上。這對芯片廠商的要求就更高。

  還有一個因素就是網絡兼容問題,不僅需要設備的兼容,同時還需要網絡的兼容,現在的網絡主要是10G,有的已經部署40G了。100G網絡和現有網絡的兼容將是一個必不可少的要求。

  張沛:100G傳輸技術為緩解帶寬壓力提供了希望,但是當100G在當前骨干網中商業部署的同時會面臨新的挑戰,眾所周知,100G DWDM目前公認采用PMD-QPSK作為主流的調制編碼技術,由于PMD-QPSK基于相干接收方式,具有較大的色散容限和PMD容限,因此在進行100G DWDM網絡規劃和設計的時候,無需考慮以往10G DWDM、40G DWDM所常用的色散補償模塊,這就需要對傳統波分網絡的設計方法進行修訂。此外,100G DWDM的性能管理和監控,例如OSNR的帶內測量方法等,也是目前急需通過研究性測試而得到解決的。

  業內對于100G WDM與IP的同步部署也有共識,您如何看待100G系統的應用前景?

  王占碩:前面提到了市場對100G的期待,現在網絡的壓力還是很大的,特別是3G、4G時代的到來,對網絡提出了很高的要求,如果100G在成本上占據了優勢,相信很快就能夠得到部署。

  歐洲一些運營商很早就開始了100G的實驗網建設,有一些很成功的案例,但是他們的部署也將是小范圍內的,在成本可控的范圍內進行建設,包括北美的國家。

 

  對話嘉賓:

  中國聯通研究院網絡技術中心傳輸與接入室               張   沛

  中國移動設計院河北分公司                                          王占碩

  Ixia首席技師兼高級市場開發經理                 David Schneide

 

  Link:

  海外運營商近期100G部署案例

  Infinera承擔ntt docomo 9500千米100G傳輸干線

  11月15日,Infinera對外宣布已經完成與ntt docomo旗下子公司Pacific Crossing Ltd的100G海底傳輸實驗。此次實驗局,連接加利福尼亞州與日本,總長9500千米,其中涉及Infinera新舊系統設備。此次測試基于Infinera的DTN架構,在40G傳輸系統運行100G的以太網設備,在DTN-X還沒有量產之前,Infinera采用了BPSK調制技術和軟判決前向糾錯傳輸100G光通道。

  Internet2將紐約一局域網提速至100Gbit/s

  11月14日,Internet2宣布完成了一項先進的升級,將紐約曼哈頓的一處國際交流中心的局域網升級至100Gbit/s。該局域網通過升級至100G網絡以后,將更好地為國際和美國的一些網絡研究服務,幫助科學家應對能源、氣候和其他研究的挑戰。在11月12~18日,于西雅圖召開的國際會議上,該網絡的功能得到充分應用,可支持多個高速網絡的演示。
華為、康寧展示3000公里長距離100G傳輸技術

  11月17日,在電纜電信工程師協會(SCTE)主辦的有線技術展覽會上,華為和康寧公司共同展示了支持3000公里超長距離(ULH)傳輸的相干100G波分技術。在展會上,華為基于康寧的SMF-28® ULL光纖展示了其最新的相干100G單波技術。這一符合光互操作性論壇(OIF)標準的技術采用先進的數字信號處理(DSP)算法和下一代前向糾錯(FEC)技術,實現高容量的超長距離傳輸。同時,華為還展示了使用50GHz波長間隔的40G和100G混傳技術。

  阿爾卡特朗訊助力俄羅斯Rostelecom建設100G傳輸網

  10月13日,阿爾卡特朗訊宣布幫助俄羅斯電信公司OJSC Rostelecom,大幅提升其光纖骨干網的速度和容量,實現從歐洲經俄羅斯到中東地區的超大規模數據傳輸。雙方將攜手構建超高速100G傳輸網絡,橫跨長達3500公里的俄羅斯領土,推動Rostelecom“南北向干線”路由擴容工作,為該地區通信運營商、企業與用戶通信所產生的超大數據流量提供支持。

  記者觀察:

  100G,挑戰不容小覷

  從目前的市場背景來看,如今大多數的光網絡設備商均可提供100G的解決方案,有些廠商產品推出較早,在初期市場中占有較大優勢,然而陸陸續續各主流廠商都已經推出了自己的100G產品,僅在出貨量上存在一定差距。縱觀全球100G產業的發展,中國運營商與海外運營商基本保持同步發展,尤其是100G WDM網絡。而國內的通信設備商中,華為、中興、烽火等企業如今已經邁向國際化,將面臨阿爾卡特朗訊、諾西、Ciena等海外企業的同臺競爭,同時在一些地區,還將面臨地區保護主義的阻礙,全球化趨勢促使競爭程度進一步加劇。

  OVUM的數據顯示,2012年~2015年,基礎網絡設備市場的總額在77億美元,關鍵成長區域為IP/Ethernet 交換機和路由器、ROADMs和40G/100G網絡設備。相關咨詢師表示,必須在高成長市場中做好準備,才能獲得高于產業平均的收入。關鍵挑戰將是維持低成本的業務重點,同時有效投資尖端的科技發展。單就100G市場而言,全球運營商對于100G系統的看法趨于一致,其成本仍然偏高,必須進一步降低成本才能進行規模部署。成本價格成為各廠商搶占市場的重要一環。

  目前來看,100G的芯片、光模塊已經成熟,芯片或者由自主研發,或者采用通用芯片,在核心器件趨同的條件下,如何提升性價比,考驗著各企業的研發實力及成本控制能力。筆者認為,100G的市場競爭將會異常激烈。

  對于100G的市場前景,業內都廣泛看好,該產業具有較大的發展潛力,對于全球光網絡市場也有較大的推動作用。由于100G的相關指標都得到了標準機構的規范化,使得不同廠商的100G系統可以進行較好的互聯互通,從而使運營商在部署中無后顧之憂,其未來的市場規模亦將有望超過目前的40G市場。然而在看好其未來發展的同時,也需要認清該市場未來的競爭環境。
 

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