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超100G标准工作取得初步进展 400G有望率先步入商用

发布日期:2015-06-16  

  在诸多新型应用的驱动下,目前100G技术已成熟商用并实现规模部署。根据思科公司的测算,未来几年全球IP流量将保持21%左右的增长率,到2018年IP流量将为2013年的3倍。IP流量为目前传输网的主要承载业务,若将2013年作为100G技术规模部署的起点,那么今后几年超100G传输需求将日趋明显。

  超100G标准工作取得初步进展

  超100G正成为高速传输技术领域关注热点。纵观未来业务传输带宽需求、国际标准制定、主流设备商样机研制、典型运营商现网试点等研究进展,超100G技术未来发展前景可期。

  ITU-T、IEEE及OIF三大国际标准组织主要围绕超100G开展标准化工作,目前已启动相关工作并取得一定进展。ITU-T SG15的Q6和Q11分别负责超100G物理层和光传送网(OTN)逻辑层的标准化工作,其中Q6主要把超100G应用的新型物理传输技术纳入到G.sup39文件之中,但对于超100G的具体物理传输参数的标准化工作尚未开展;Q11主要研究超100G OTN的标准化工作,目前在超100G帧格式、时隙、线路接口速率等参数方面在诸多研究假设(主要考虑与IEEE 400GE的关联性)的前提下初步达成共识,具体的业务复用和映射等细节尚在进一步研究之中,预计最终标准化时间节点将与IEEE 400GE基本同步。

  IEEE的802.3工作组主要承担400GE的标准化工作,该标准于2014年3月正式立项,截至目前已经在接口结构、能耗支持、OTN重用和多模光纤方案等方面达成共识,但甚为关键的FEC选择、单模光纤方案等方面尚在进一步讨论,目前标准制定进展滞后原定计划(2015年1月完成草案V1.0),具体新的制定计划尚未发布。

  OIF的物理链层(PLL)主要负责光电模块及高速接口等标准化工作,目前已经发布了《400G白皮书》(主要涉及400G传输面临的技术问题及解决方案分析)的第一版,同时也在今年立项并继续开展《400G白皮书》的新版本研究工作。

  另外,我国CCSA TC6的WG1和WG4关于超100G的标准化研究工作与国际基本同步。按照目前标准化组织的整体研究进展,预计2016年上半年,以400G为典型速率的超100G标准关键方案和技术参数将趋于稳定。

  超100G目前发展面临多种限制

  虽然超100G未来应用前景可期,但其未来发展也面临多种因素限制。首先,目标速率模糊化将明显影响超100G技术发展进度。不同于100G及其以下速率高速传输,超100G是多种可能速率的统称,可能是400G、1Tb/s或者是n×100G等。虽然这一定程度上是业界初期无法准确预测未来主流传输速率的笼统说法,但实际上对于超100G技术自身的发展也带来一定的阻力,譬如速率都未制定,物理层传输技术如何选择调制和复用技术等问题就成为困难。

  从目前设备研制、运营商试点验证(我国三大运营商均关注400G技术发展并部分开展试点验证)以及标准制定现状等来看,预计基于400G速率的超100G技术是未来2~3年的主流速率。

  其次,超100G技术挑战尚未完全解决。受限于谱效、传输距离等物理限制因素,超100G技术目前尚未寻找到一种理想的技术方案达到谱效和传输距离的平衡。以典型的400G技术为例,基于4载波的正交相移键控(QPSK)方案对于谱效提升有限,而基于2载波或单载波的16阶正交幅度调制(16-QAM)方案的传输距离则限于城域或更短范围。

另外,基于光/电域的正交频分复用(OFDM)及其多种演进技术等更高速率的超100G技术尚处于实验室研究阶段,与商用化产品尚有一段距离。

  最后,100G技术的预期生命周期较长。100G技术作为革命性的高速传输技术,诸多产业机构在前期进行了大量投入,这些投入均需要一定周期的回报,同时业界对于其未来生命周期的期望也较长,这也对于超100G技术的商用部署和应用产生一定的阻碍作用。

  未来多种速率制式可能并存,400G有望率先步入商用

  超100G技术作为未来高速传输的典型技术,其在全面部署应用之前还要经历不同的发展阶段。从过去20年的发展来看,高速光传输速率经历了基于单一强度调制的2.5G和10G、基于多种技术体制竞争的40G以及基于相干检测和偏振复用的QPSK的100G等不同阶段。

  受限于物理传输性能限制和当前技术发展水平等,超100G则将重新进入类似当年40G技术的发展阶段,但面临更为复杂的多种速率和技术体制同时竞争的局面,同时也将与目前业界作为热点讨论的软件定义网络(SDN)技术发展紧密关联。

  考虑到新增的大型数据中心传输、SDN技术应用等需求,超100G未来发展将可能呈现多种速率、多种制式并存发展的局面,譬如相同传输速率根据不同距离选择不同的调制码型、根据应用接口选择和调整传输速率等,尤其随着城域流量增长逐渐超过干线流量的发展趋势,未来超100G技术的应用将可能打破现有首先基于干线传输应用的惯例,城域也将成为超100G技术首先考虑的主要场景之一。

  但从未来2~3年发展来看,受限于标准化进展、业务应用需求、设备研制、网络建设和运维等诸多因素,超100G技术在首次引入和部署时仍将优先选择单一速率,其中400G速率有望率先步入干线和城域商用,同时也不排除局部部署200G速率的可能性。

  另外,400G实际部署也将面临多种技术制式选择的局面,譬如根据传输距离、应用环境、成本和能耗等选择不同调制阶数的正交幅度调制(n-QAM)技术等,当然也与未来几年的实际流量增长情况密切相关,如果实际增长速率高于预期,则有助于400G及时部署,反之亦然。

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