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谱写高速光通信新篇章——40Gb/s技术及其应用

时间:10-25 来源:3721RD 点击:

10Gb/s光纤通信系统成功商用后,业界对于光传输速率的研究目标便转向了40Gb/s技术,这就引发了设备商研发40Gb/s大容量系统的竞赛热潮,同时也促使一些新技术如PMD等得到深入剖析。但由于受到诸多因素的影响,目前40Gb/s技术仍主要处于试验阶段,并未像业界最初期望的那样迅速得到规模化商用。鉴于此,随着数据业务的高速增长和40Gb/s技术的日益完善,40Gb/s技术从何时在何地以何种方式逐步规模化引入商用网络,成为目前业界关注和期望解决的热点问题之一。

40Gb/s的技术优势与实现障碍

40Gb/s技术应用时具有很多优势,主要表现在以下几个方面。

一是频谱效率提高。在WDM系统中,40Gb/s在采用相同通路间隔的前提下,频谱效率比10Gb/s速率高4倍,换句话说,在业务总量相同的前提下,40Gb/s技术可以显著降低波长或光纤的使用量。

二是维护管理简化,机房占地少。相对10Gb/s速率而言,40Gb/s的系统集成度提高了4倍,这样管理的业务板卡单元减少4倍,维护管理简化,成本降低,同时机房占地面积也明显减少。

三是设备成本降低。随着技术的成熟和未来逐步规模商用,40Gb/s设备的成本也将会逐步回落到10Gb/s设备成本的2~3倍之间,整体上降低网络的设备成本。

四是网络服务增强。随着路由器10Gb/s接口的商用和40Gb/s接口的推出,传输网络采用40Gb/s技术后可以更好地承载数据业务。

虽然40Gb/s技术具备众多优势,但在光域和电域具体实现时均面临着诸多障碍。电域最显著的便是要突破材料的电子速率处理瓶颈,这就促使研究人员采用新型材料或者改进集成技术来研制基于40Gb/s速率的核心处理芯片,如采用InP或者SiGe材料的成帧器、复用/解复用器等。而在光域,限制40Gb/s技术应用的因素更多,最主要的方面包括CD、PMD、非线性效应、OSNR等。若与10Gb/s系统的传输限制因素作简单量级比较,40Gb/s系统的CD容限和PMD容限便分别为10Gb/s系统的1/16和1/4,OSNR容限值要提高6dB,这在一定程度上极大地阻碍了40Gb/s技术的应用。

40Gb/s成熟程度不断提高

40Gb/s技术的成熟程度涉及以下几个方面。

在传输限制克服技术方面,对于40Gb/s传输限制的克服,目前已经具备多种技术可以选择,如采用新型的调制码型(CS-RZ/PSBT/DPSK/DQPSK等)、超强FEC、单/多通路色散精确补偿、电域色散补偿和采用喇曼放大器等。选择这些技术中的一种或几种组合,就可以大大增强40Gb/s信号的传输距离。

在40Gb/s器件方面,目前国外有多家40Gb/s器件商可以提供40Gb/s系统必需的光电器件,如发射机、接收机、成帧器、复用/解复用器、FEC编解码器、调制器等,而且这些器件商经过最近几年的兼并与整合,目前生产格局和产品相对稳定。国内的WTD也可以提供40Gb/s的VSR光收发合一模块。

在40Gb/s设备方面,从目前公开的资料来看,国内外大部分传统光通信设备商都可以提供40Gb/s设备,设备类型以40Gb/sWDM设备为主。另外,一些新兴的高速通信设备制造商,也可以提供功能类似于OTU的40Gb/s传输设备,同时部分路由器厂家的新产品目前也可以提供基于40Gb/s的POS接口。

在测试仪表方面,目前有多家公司都可以提供40Gb/s的不同测试仪表,如40Gb/s误码仪和STM-256抖动分析仪、示波器、40Gb/sSDH/OTN分析仪、模块化调测系统等。

在标准规范方面,40Gb/s的国际标准目前主要由ITU-T和OIF来完成。ITU-T已经制定了多项与40Gb/s有关的标准,涉及到40Gb/s技术的网络接口、设备功能特性、物理层接口和抖动特性等多个方面。目前,规范中的一些参数指标如多通路物理层参数、STM-256抖动等尚未完善,正在进一步的研究之中。OIF主要规范与40Gb/s有关的电层处理标准,目前已经完成了SFI-4/5、SPI-3/4/5、SxI-5、TFI-5、VSR-4-01/02/03/04/05和VSR-5-01等规范的制订,同时也完成了与MSA相关的规范。国内的CCSA也已经启动了40Gb/s设备与器件相关的一些标准研究工作。

40Gb/s从试验走向商用

40Gb/s技术目前主要应用于现场试验或者试验网部分,最近的典型试验如MCI、Mintera和CIENA公司的1200km现网试验;AT&T、StrataLight和西门子的850km(单向)、1700km(光路环回)现网试验;中国教育科研网2005年在北京和天津之间的40Gb/s现网试验;Verizon、Mintera、Xtera的2560km/3040km的现场试验;日本电信和朗讯的40Gb/s的现场试验等等。典型试验网如德国教育科研网目前在Stuttgart大学和Karlsruhe大学开通的1条40Gb/s通路;德国电信从2003年7月开始在Stuttgart和Nurnberg之间原有的10Gb/sDWDM系统中开通了两个40Gb/s试验波长,目前已进入商用阶段;国内高性能宽带信息网(3TNet)杭州到上海之间的Tbit/s级DWDM传输试验网,从2005年年底开始运行,网络中配置了两个40Gb/s波长。

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