随着40G技术的逐步成熟，影响40G系统商用的关键技术难题得到较好解决，加之运营商重组后的全业务运营带来的网络性能优化升级压力，其综合效应必将促进40G系统的规模商用
按照标准的逻辑推演，单信道系统的传输速率是沿着155Mbit/s、622Mbit/s、2.5Gbit/s、10Gbit/s，然后是40Gbit/s的方式发展，多信道系统则是两个维度的组合，一个是系统中单个信道的速率，这和单信道系统的演进类似，另一个是系统中容纳的信道数量随技术进步而得到增多，最终结果是这两者之积得到系统传输容量的不断提升，满足信息传输的需求。要适应进一步扩充系统容量的要求，是通过提高单个信道的速率，还是通过增加信道数，特别是在提升的系统容量一定的情况下，则取决于相关技术实现的难易及成本等综合因素，技术趋势当然是两者都不断提升。就目前规模商用的水平而言，单信道系统是10Gbit/s速率，多信道系统中单个信道的速率也是10Gbit/s，信道数在80或者160。随着信息传输需求的爆炸性增长，对传输系统的容量提出了更高的要求，因此，近来对40Gbit/s速率传输系统的应用又引起了业界的关注。其实，在本世纪初，40Gbit/s系统就被热议过一阵，随着IT泡沫的破灭，逐渐沉静下来，相关研究也有所减缓，但一些相关支撑技术还是得到不断关注和持续研发。
部署40G系统的意义
宽带上网、视频应用（IPTV）以及无线3G业务等大带宽应用的迅速普及，使运营商对通信网络的带宽需求在迅猛增长。以P2P为代表的互联网应用的普及导致IP流量持续快速增加，高达75%到125%的数据增长率，已经使全球互联网的骨干网带宽达到了6～9个月就翻一番的地步。当前通信骨干网是以10Gbit/s为基础的WDM网络构建，已经呈现出“力不从心”的状态，部分段落80×10Gbit/s DWDM系统容量已经用完，因此，迫切需要一种新的技术，利用现有通信网络，迅速提高通信带宽。
提高单通道传输速率是提高通信带宽的一个重要手段。通信网络的单通道传输速率已经从155Mbit/s、2.5Gbit/s提高到目前大量商用的10Gbit/s。40Gbit/s光传输是当前可以实现商用的下一个传输速率（国际电联ITU-T和IEEE已经把40Gbit/s作为SDH和以太网传输的一个重要速率等级），它可以在现有通信网的传输网络上（不需要重新铺设新的光纤），通过升级网络设备，迅速提高网络带宽。
40Gbit/s光传输可以4倍的提高现有通信网的网络带宽，其体积也可以大大减小，每比特单位成本可以大幅度降低到现有10Gbit/s系统的一半，可以简化通信设备和网络结构，降低设备和网络的维护成本，为用户和通信运营企业创造更好的经济效益和社会效益。40Gbit/s光传输网络具有如下传输优势：
第一，传输效率：可以比较有效地使用传输频带，频谱效率比较高。
第二，投资成本：随着技术的逐步成熟，40Gbit/s系统的光电子器件体积和成本也会不断的降低，逐步向10Gbit/s系统靠拢，单套40Gbit/s系统和4套10Gbit/s系统的实现成本相比，也会便宜得多。
第三，管理和维护成本：实现同样的传输容量，单套40Gbit/s系统与4套10Gbit/s系统相比，管理的内容要少得多，设备占有的机房位置也小很多。既顺应绿色环保要求，维护和管理成本也将大幅度降低。
第四，40Gbit/s系统传输的颗粒带宽更大，更适合大带宽的应用。如高速率的图像、核心路由器接口等。当路由器开始采用10Gbit/s的端口时，核心传送网理应转向40Gbit/s。也就是说传送网应该比路由器接口速率高四倍，这样组网效率较高。目前中国电信已经开始在路由器上装备10Gbit/s接口，在上海到杭州的Cisco路由器上已经采用了10Gbit/s接口，10Gbit/s接口的路由器已经开始逐步普及，这也会迫使传输设备走向40Gbit/s。
因此，为了提高核心网的效率和功能，单波长内能处理多个数字连接，核心光网络的带宽必须大于任何单一的接入信号的带宽，核心网单波长速率向40Gbit/s乃至更高速率的方向演进是十分必要的。
40G系统的应用状况
在一些欧美发达地区，10G波长消耗十分迅速，导致重新进行网络建设的时间从常规的5年以上缩短到2～3年。目前美国Verizon、德国电信、德国教育网都已经启动了40G全国骨干网项目的运作。而其他通信巨头也都对40G传输技术表现出极大关注并有所行动。最新国外的40G商用情况如下：
* 德国教育科研网在Stuttgart大学和Karlsruhe大学开通了1条40Gbit/s通路；
* 德国电信从2003年7月开始在Stuttgart和Nurnberg之间原有的10Gbit/s DWDM系统中开通了2个40Gbit/s试验波长，目前已进入商用阶段；
* 我国台湾中华电信从2004年开始采用Mintera的设备构建40Gbit/s传输试验网，目前已经进入第二阶段；
* 英国教育科研网JANET于2007年采用CIENA的40Gbit/s单波长业务，并计划2008年全部升级到40Gbit/s平台；
* 美国AT&T截止到2007年年底，估计约有40%的IP骨干网流量基于40Gbit/s新一代承载平台；
* 美国Verizon在华盛顿和芝加哥之间已建立了40Gb/s的业务接口(JuniperT)，计划2007年底到2008年初建设传输领域的40Gb/s网络。
国内的各大通信运营商和设备制造商也在积极备战40G项目，主要情况如下：
* 2005年烽火通信研制成功世界上第一套具有标准STM-256帧结构的40Gb/s SDH设备，并在国家泰尔实验室进行了现场组网运行试验。
* 烽火通信与中国电信一道，建成了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年底开始运行，网络中配置了2个40Gbit/s波长；
* 2007年中国电信进行了40G电路长途传输及IP现网试验项目，测试选择了中国电信最繁忙的互联网业务承载网——ChinaNet从杭州到南京之间的高业务流量地段。并计划近期启动多厂商的40G传输设备测试。
* 2008年华为公司为俄罗斯TransTeleCom承建的40G传输网络，开始正式商用。该网络连接莫斯科与圣彼得堡，无电中继跨距达到1140公里。
40G面临的挑战和发展前景
一直以来，40G面临的技术上的挑战主要来自以下二个方面：一是40G超高速电信号处理上的难题，包括从低速信号到40G高速信号的复接和分接、40G信号的调制解调、STM-256成帧、40G前向纠错（FEC）等，因为40G曾被认为是电信号处理的极限速率，但随着新材料的使用和芯片制造工艺的进步，这些难题已经得到有效解决。二是40G信号的传输难题。40Gb/s信号受色散、PMD以及非线性等因素的影响较为严重，如果采用与10G系统相同的传输码型（如NRZ）码，40Gb/s信号在不进行色散补偿的情况下，最多只能传输3～4公里。采用新的编码格式和调制码型、采用自适应色散补偿、新的光放大技术（如拉曼放大）等措施后，已经能够较好地解决40G信号传输上的难题。
但从规模商用的角度看，仍有如下挑战需要应对：
1、成本上的挑战。40G技术还没有大规模商用，相关器件成本仍然非常高，远没有达到4路10Gb/s系统的2.5到3倍的程度。当然可以预言，与以前10G系统商用的情况一样，随着40G的规模商用，成本将会迅速下降。
2、40G传输码型的选择。目前用于40G系统的传输码型有很多种（如RZ/NRZ/ODB/DPSK/DQPSK等），在实际商用中如何选择合适的传输码型成为目前业界关注的问题。传输码型的选用需要考虑系统兼容性、传输成本等方面的问题，不同的调制格式，实现成本和复杂度不同，应用场合也不同。能够满足长距离传输，又能与现有10Gb/s系统兼容的传输码型（如DQPSK）实现复杂度很高，成本也非常高。如何找到一种低成本的、能为各家普遍接受的传输码型仍然是40G实际应用中需妥善解决的一个问题。
3、40G系统的运营、维护和管理。40G系统业务流量大、可靠性要求高。40G系统的建设、维护和管理经验需要进一步摸索。
4、40G技术与IP技术、智能光网络技术、OTN技术等融合。如何将这些技术有机融合起来，构建高效、可靠、灵活方便的下一代智能光网络，是我们需要进一步研究的。
尽管现实看还存在这些挑战，可以肯定40G前景依然乐观。首先，三重播放、视频点播和互联网高速接入等数据业务的迅猛增长，人们对业务带宽的需求在以几何级数方式增长，传输网络目前正面临带宽的缺乏是不争的事实，而40G技术是当前在电域上提高网络带宽唯一成熟可用的技术，且40G已经被证明在容量耗尽的路由上比重建网络具有更高的成本/效率比。因此，与10G技术一样，40G技术将会得到应用、并在应用中优化和发展。其次，通信运营商对40G系统已经表现出了强烈的兴趣和需求。中国电信在2007年就进行了40G电路长途传输及IP现网运行试验，目前正准备组织设备厂商进行40G设备的选型测试。而中国网通目前正在对40G进行试验，今年将在几条长途干线上开通40G的试点，为未来的大规模商用做好准备。对于已有的10Gb/s WDM系统，在40G规模商用以前，中国网通将充分挖掘其潜力，利用40G技术扩展其容量。再次，虽然100G技术已经被提到议事日程上来，但是100G技术发展的时间还远远短于40G，其遇到的技术难题也远远大于40G。因此，目前100G还是停留在实验及方案讨论阶段，很多技术难题都没有得到解决，离实际商用还比较遥远。况且，100G技术也是40G技术的发展，未来100G系统将保持与40G的兼容。
据Heavy Reading调查数据显示，在未来3年里，60%的运营商将会选择40G光网技术，到2010年，40G的市场规模将达到20亿美金。可见40G系统应用前景乐观。
我国通信企业的40G开发
近几年来，在国家的大力支持下，在运营商和通信设备制造商的共同努力，我国在高速率大容量光传输系统、特别是40G系统的研制开发、商用运行试验方面已经有了一定的积累，相关工作也取得了较多成果，基本处于该领域国际同等水平。我国的科技人员很早就开始关注和研究40G技术。在“十五”计划期间，国家将40Gb/s SDH设备与系统的研究列为当时在信息领域国家唯一的重大科技攻关项目。我国的很多大学和通信设备制造商（如烽火通信）在早在2000年就开始了40G技术的跟踪研究。在国家的支持下，烽火通信承担了国家“十五”攻关项目——40Gb/s (STM-256) SDH设备与系统，以及国家“863”项目——基于T比特的80X40b/s波分复用系统的研制两个40G重大课题，开始了对40G技术的全面攻关。
2004年底，烽火通信成功的研制出国际上第一套具有标准的STM-256帧结构的40Gb/s SDH设备，现实了40Gb/s单通道信号在常用的G.652和G.655光纤上无电再生560公里无误码传输。2005年底，40Gb/s SDH设备在泰尔实验室进行了网络稳定运行试验和测试，为40G系统的测试和商用积累了一定的经验。
同时期，烽火通信的40Gb/s DWDM系统的研究也取得重大进展，开发成功80×40Gb/s DWDM系统，在实际的G.652光纤上实现了800km无电中继传输，并在上海－杭州之间开通了80×40Gb/s DWDM系统商业试运行，这是我国第一条40G商用试验线路，为40G的推广和应用、工程维护等积累了经验。在大容量、超长距离的研究方面，烽火通信的160×10Gbit/s波分复用超长距离光传输系统在实际光纤上实现了3040功能长距离传输，开通了西安-兰州－西宁1036km 10Gb/s ULH-WDM商用工程。
为满足通信网智能化的发展趋势，烽火通信在前面两项重大科技成果的基础上，研制开出具有40Gb/s STM-256接口的智能光网络设备（FonsWeaver780A）和40G光网络节点设备（OTN）。FonsWeaver780A已获得了规模商用。
烽火通信作为国有企业，以发展我国光通信为己任，在光通信的前沿领域进行了大量研究，在高速率、大容量系统的研究方面取得了一系列重大突破，目前是国际上唯一一家能同时提供40Gb/s SDH设备和40Gb/s DWDM设备的通信设备制造商，且将40G技术与IP技术、智能光网络技术、OTN技术进行了融合，推出了40G ASON设备和40G OTN设备。
我国商用40G时机基本成熟
随着40G技术的逐步成熟，影响40G系统商用的几个关键技术难题，如调制方式、色散补偿和兼容升级等，已经或正在得到了较好的解决，因此，可以说相应系统的商业应用时机基本成熟。
中国电信传输骨干流量以40%年增幅增长，尤其在压力较大的江苏、浙江、广东一带，城域网内的流量已经接近1000G。三重播放、视频点播和互连网高速接入等数据业务的迅猛增长，使得国内一部分通信骨干网的带宽已经面临着很大压力，同时已经开始应用的无线3G业务的数据传输也对传输带宽提出了很大的需求，因此，国内各大运营商对通信网的带宽需求都很迫切。
另一方面，40G已经被证明用在容量耗尽的线路上扩容比重建新的网络具有更高的成本/效率比。在IP骨干网上，核心路由器40G接口的传输需求也将逐渐增加，这些都是我国建设40G传输网络的驱动力。
在标准方面，国际电联ITU-T和IEEE已经把40Gb/s作为SDH和以太网传输的一个重要速率等级，ITU-T也定义了OUT-3 (43Gb/s) OTN接口，40G标准已基本成熟。
在业务承载方面，40Gb/s以太网接口已经有不少厂家能够提供，并开始了商用；烽火通信在2005年就开发出了40Gb/s SDH接口，并进行了现网运行试验。在40Gb/s DWDM系统方面，烽火通信在2005年就已开发成功，并在中国电信的支持和参与下，实现了上海－杭州之间80X40Gb/s DWDM系统的商业试运行。
所有这些前期工作和积累的相关经验，为40G系统的规模商用打下了一定基础。在国家的大力支持下，通过运营商和通信设备制造商的共同努力，我国在高速率大容量光传输系统、特别是40G系统的研制开发、商用运行试验方面已经有了相当的成果，开始规模商用部署40G系统的时机基本成熟。
部署40G可能考虑的基本点
运营商的网络部署不外乎从市场需求和技术成熟与趋势两方面予以考虑，即结合当前业务发展需求和未来通信网络发展趋势。当前业务发展需要通信网络向着宽带化、智能化、多业务方向发展，为解决带宽问题，40Gb/s系统的部署可能要考虑下面两个方面：一是用相对较低的建设成本，快速提高网络的传输能力。可通过在现有通信线路上，从已有10Gb/s系统逐步升级到40Gb/s系统。随着40G成本的持续降低和业务需求的逐步明确，40G的扩容成本也会有效降低。随着40Gb/s技术的日渐成熟，现有光纤线路和系统可以满足40Gb/s系统在色散容限、PMD容限、OSNR、波道间隔信道均衡和与现有系统的兼容等方面的要求，选择可支持业务平滑升级、10Gb/s和40Gb/s混合运行的系统将是目前有效降低初期建设成本的可行方式。二是在提供大带宽传输能力的同时，网络能够承载多种业务。从承载业务来看，40Gb/s系统承载的业务应该包含多种类型接口，主要有40Gb/s SDH系统（STM-256）接口、40Gb/s路由器接口（POS口）、在OTN设备上的OTU3（43Gb/s）接口，以及4×10Gb/s接口等，这些接口技术都已经成熟。在业务流量大的核心城域网和长途骨干网上新建设的线路，采用40Gb/s系统构建无疑是一个必然的选择。40G技术有40G SDH、40G波分复用、OTN(OUT3)、以太网(40GE)等技术，这些技术之间无绝对的优劣，有各自最适合的应用场景，因此，运营商在网络建设中可能会根据应用场合的不同，选择不同的承载技术。
运营商重组以后，新业务拓展和多项业务融合发展已经成为全业务运营商的发展重点，作为支撑业务融合顺利进行的传输网，40G不仅肩负着提供大容量传输的任务，还需要提供针对复杂业务差异化的传输方案。这些也是运营商在布署40G规模商用时可能需要重点考虑的。
总之，在前期工作积累的基础上，有提升传输带宽的市场需求拉动与技术相对成熟与未来发展的推动，加之运营商重组后的全业务运营带来的网络性能优化升级压力，其综合效应必将促进40G系统的规模商用。
