中國移動通信研究院|王磊

從4G到5G，傳輸網(wǎng)領(lǐng)域100G/400G發(fā)展迅猛

中國移動通信研究院|王磊

編者按

在有線網(wǎng)絡領(lǐng)域，100G技術(shù)將持續(xù)演進和發(fā)展，并成為近期承載網(wǎng)的主流選擇；400G技術(shù)正在逐步成熟，隨著傳送性能與工藝的提升，其也將逐步在未來幾年內(nèi)實現(xiàn)一定規(guī)模的商用。

寬帶網(wǎng)絡是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略性公共基礎(chǔ)設(shè)施，早在2013年8月，國務院就印發(fā)了“寬帶中國”戰(zhàn)略，要求到2020年，50%的城市家庭用戶帶寬達到100Mbit/s，發(fā)達城市部分家庭用戶可達1Gbit/s。寬帶提速是一個涉及網(wǎng)間、骨干/城域/接入網(wǎng)等端到端、全程全網(wǎng)的問題。此外，與現(xiàn)代工業(yè)緊密結(jié)合的“互聯(lián)網(wǎng)+”快速推動移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等的發(fā)展，2025年物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接指數(shù)將達到1000億，“互聯(lián)網(wǎng)+”同樣對高速基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡有迫切需求。

同時，LTE技術(shù)迅猛發(fā)展，4.5G/5G已撲面而來，5G時代，基站峰值速率將由4G時代的幾百M到未來幾十G的爆炸式增長；大流量消費成為基本特征，未來單終端每月流量將達30GB以上，視頻成為最主要的基礎(chǔ)業(yè)務。

隨著業(yè)務大幅增長，承載網(wǎng)絡面臨傳輸管道容量大幅提升的訴求，網(wǎng)絡建設(shè)從傳統(tǒng)的10G、40G已經(jīng)快速切換為100G規(guī)模建設(shè)，近期中國移動省際骨干傳送網(wǎng)帶寬將從80T增加到200T以上。目前400G技術(shù)也正逐步成熟，預計未來線路單波1T/2T、總帶寬160T的波分技術(shù)也將逐步達到商用階段。

未來5年內(nèi)，100G依舊是骨干網(wǎng)建設(shè)重點

中國移動省際、省內(nèi)骨干網(wǎng)絡已經(jīng)大規(guī)模部署100G OTN網(wǎng)絡，并且延伸至主要城市的核心網(wǎng)絡。相干100G在標準化、供應鏈等多個方面非常成熟和完善，它采用相干接收有效減少噪聲干擾，采用先進的DSP算法有效減少非線性的影響，同時在時域和頻域?qū)ι壬⒑蚉MD色散進行有效補償，采用糾錯技術(shù)（FEC）有效提升了編碼增益，使得系統(tǒng)性能、傳輸距離得到進一步的提升，在傳輸帶寬和部署成本方面，100G和10G相比有非常大的優(yōu)勢，同時100G傳輸性能可以與10G相媲美；預計未來5年內(nèi)，100G依然是骨干網(wǎng)OTN建設(shè)的主力。

隨著設(shè)備集成度、交叉能力不斷提升，早期100G OTN設(shè)備的單子架最大滿配功耗已接近20KW，機房供電與散熱面臨巨大壓力，解決提升容量與機房功耗的矛盾是運營商的主要訴求之一。當前28nm技術(shù)也已成為主流，同時光模塊持續(xù)小型化（168PIN或CFP），設(shè)備滿配最大功耗將進一步降低到15KW左右。隨著硅光、ASIC工藝等技術(shù)發(fā)展，未來設(shè)備最大功耗將出現(xiàn)每年20%的降幅，以滿足大容量100G部署的機房要求。

另外，光電融合發(fā)展是進一步提升容量、降低功耗的有效方法之一。通過光層業(yè)務直達方式，減少中間站點業(yè)務處理，有效降低功耗，在現(xiàn)有機房散熱條件下可實現(xiàn)50T以上的交換能力。目前中國移動正計劃在年內(nèi)啟動“光交叉+電交叉”混合方案的試點，推動相關(guān)技術(shù)成熟和發(fā)展。

超100G是未來技術(shù)發(fā)展方向。當前業(yè)界400G主流方案采用2SC-PDM-16QAM，其容量較100G提升1倍，同時也兼容現(xiàn)網(wǎng)的光層系統(tǒng)。2014年上半年，中國移動聯(lián)合華為、貝爾、烽火和中興對400G進行了實驗室和現(xiàn)網(wǎng)測試：測試基于G.652以及G.655兩類光纖場景，傳輸距離達到500km左右；滿足城域和部分省內(nèi)段落超帶寬承載需求。后續(xù)400G主要有兩個發(fā)展方向：一是采用QPSK（56G波特率）或者8QAM（40G波特率）通過優(yōu)化算法也可兼容現(xiàn)有光層系統(tǒng)，解決更長傳輸距離；二是采用Nyquist頻譜壓縮技術(shù)可有效提升頻率利用率，將系統(tǒng)波長數(shù)、系統(tǒng)總?cè)萘刻嵘?5%左右，但是頻譜壓縮會帶來更高的相鄰波長間干擾，系統(tǒng)傳輸性能受限。

城域網(wǎng)PTN進入良性發(fā)展階段

為匹配業(yè)務快速發(fā)展，中國移動城域PTN的接入層逐步從GE過渡到10GE，匯聚、核心層管道容量已經(jīng)從10GE逐步過渡到N*10GE、40GE、100GE或100G混合線卡技術(shù)。伴隨著100GE規(guī)模應用與光模塊產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，城域100GE的80km長距已快速實現(xiàn)商業(yè)落地，在成本、功耗以及運維能力上，相比混合線卡具備一定優(yōu)勢，中國移動集采測試表明：主流設(shè)備廠商均支持100GE 80km長距解決方案。2015年P(guān)TN已實現(xiàn)100GE長距規(guī)模采購，在多省市的PTN網(wǎng)絡中實現(xiàn)商用落地，產(chǎn)業(yè)進入良性發(fā)展階段。

在400GE標準領(lǐng)域，2015年5月于美國匹茲堡舉行的IEEE802.3中間會議上，確定10km 400GE光接口標準方案：8×56G PAM4，光模塊采用與100GE（4×25G）光模塊類似的25G光器件，通過PAM4技術(shù)利用25G光器件達到56G帶寬。40km/80km 400GE光模塊采用10km類似的技術(shù)（在10km光模塊基礎(chǔ)上增加光放）。

作為100GE到400GE的過渡，通過Flex ETH技術(shù)可實現(xiàn)多個100GE管道MAC捆綁，提升端口容量，預計Flex ETH將在2016年實現(xiàn)標準化。

100G成主流，400G漸走熱

100G技術(shù)將持續(xù)演進和發(fā)展，也是近期承載網(wǎng)的主流選擇；400G技術(shù)正在逐步成熟，隨著傳送性能與工藝的提升，也將逐步在未來幾年內(nèi)達到一定規(guī)模的商用。

中國移動在2015年7月發(fā)布了“中國移動技術(shù)愿景2020+”白皮書，以“連接無限可能”為目標，以期建立無所不在的精品網(wǎng)絡，實現(xiàn)萬物互聯(lián)。

承載網(wǎng)作為最重要的基礎(chǔ)資源，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的快速發(fā)展以及5G時代的來臨，業(yè)界正打造從100G到400G的超寬管道，超寬管道也必將滿足大數(shù)據(jù)流量時代用戶業(yè)務需求。