【摘 要】本文主要介绍了未来光网络领域的主要技术发展热点，并重点对于100G、OTN、PTN技术发展以及技术特点进行详细的描述，特别针对各种技术的应用情况做了详尽分析，最后对下一步光网络技术的发展方向进行了展望。
关键词：光传送网；100G DWDM；40G DWDM；分组传送网
【Abstract:】This paper first introduced the technology of the current optical network, and focus on the Development of the 100G, 40G, OTN，PTN technology, Specifically for the application of various techniques to do a detailed analysis, and finally to the next optical network technology development were discussed.
Key words: OTN ；100G DWDM；40G DWDM； PTN
电信世界正逐步形成充满竞争和挑战的局面，传输与数据通信融合已经成为不争的事实。在国内，伴随三大主流运营商全业务的不断深化，业务的竞争更加全面和空前的激烈。与时同时，各种新技术不断涌现，为光网络的蓬勃发展注入了新的活力，其中100G、OTN、PTN为主的新技术也渐渐走入了我们的视野，到越来越多的重视，业界主流设备供应商以及网络运营商都参与到的研究和建设中来，逐渐开启下一代光网络的新纪元。
开启高速传输 100G渐行渐近
也许是“光的冬天”时间太久，40G WDM还没有真正步入光通信的舞台，100G 速率的WDM接踵而来; 也许业务发展太快，40G 还没有来得急施展拳脚，100G 已经跃跃欲试。当人们渐渐的走出“该不该发展40G”讨论，重新对40G树立信心的时候，100G又走入了我们的视野，甚至有人提出，40G不必急，等一等100G。经过技术的探讨与争论，经过标准的制定与规范，100G “忽如一夜春风来，千树万树梨花开”， 是 如此接近的走入我们的视野。作为新一代光网络的领军技术，当前正值100G大规模应用的启动前夕。
诚然，技术的进步总是伴随都会一些新的障碍，在高速100Gb/s的发展过程中，也同样提出了很多新的技术问题。100Gb/s信号由于单信道速率的提升，对OSNR要求相对于40Gb/s提高4dB，相对于10Gb/s提高10dB；色散容限与PMD容限均下降为40Gb/s的1/3；同时100Gb/s受非线性等传输损伤的影响将更严重。为达到与现有10Gb/s或40Gb/s DWDM网络相当的传输性能，包括调制与编码、相干接收、新型FEC等关键技术需要被用到100Gb/s具体实现方案中。目前，100G调制格式目前主要有QPSK和OFDM两种，但现在业界基本已经达成共识100G码型将必须归一到（D）QPSK码型上。OIF建议采用复用-正交相位调制（PM-QPSK）或偏振复用-差分正交相位调制（PM-DQPSK）作为100Gb/s的主流调制技术，其中偏振复用首先将信号传输波特率降低一半，QPSK相位调制又可将之再降低一半，这样100Gb/s信号实际波特率降为25Gbaud/s，考虑信号传输的相开销以及FEC编码后，其实际特率在25Gbaud/s~32Gbaud/s之间，这样的信号带宽使得100Gb/s用于50GHz间隔DWDM系统成为可能。理论上说，PM-(D)QPSK在未采用相干解调技术时，假如不考虑偏振解复用引入的代价，100Gb/s在OSNR灵敏度和色散容限上，应该是介于40Gb/s系统的DPSK与DQPSK之间的。但由于每个偏振态都存在四个相位关系，PM-(D)QPSK比D(Q)PSK更易于受到非线性影响，特别是交叉相位调制（XPM）的干扰，在与具有OOK调制的邻道信号混传时表现的尤为明显。相干接收是100Gb/s系统中非常重要的技术，直接决定了系统的传送性能。相干接收利用信号光与本振光混频，在电域中对信号进行偏振估计和相位估计，同时相干接收中本振光源可在一定程度上补偿信号光功率的损耗，可比非相干获得更高的接收机灵敏度，同样也可获得更好的OSNR灵敏度。相干接收的核心技术在于电域，非相干的核心技术在光域。考虑到器件的远期成本，电域多采用ASIC封装，虽然早期投片成本较高，但容易实现规模量产，一致性较好，成本下降趋势很快；光域器件成本一般随器件复杂度成倍增加，且量产成品率也低于电器件。高速ADC和DSP产品化一直以来成为100Gb/s相干通信的技术瓶颈。随着ASIC封装工艺提高，40nm的CMOS工艺已逐步成熟，功耗进一步降低已完全可用于封装到光模块中。目前业界已成熟的ADC最高采样率能做到56GS/s，对于112Gb/s信号可实现全采样。对127Gb/s信号全采样需要65GS/s的ADC，否则由于欠采样引入的OSNR代价大约有0.5dB，这在一定程度上会削弱20%开销FEC的增益。使用数字信号处理技术来均衡补偿传输信道损伤是100Gb/s相干通信的主流实现方案， 100Gb/s信号经数字信号处理后，色散容限往往可达到数万ps/nm，DGD容限也可做到100ps以上，一方面可减少线路色散补偿光纤（DCF）的使用，抑制非线性损伤的影响；另一方面自适应线路色散变化的响应速度非常快，避免了40Gb/s使用TDC的弊端；另外100Gb/s也避开了40Gb/s某些码型对线路PMD受限的尴尬。数字信号处理技术除了补偿色散、PMD等线性损伤之外，也将朝着开发非线性损伤均衡算法的方向发展。
作为国内优秀的信息通信领域设备与网络解决方案提供商、国家科技部认定的国内光通信领域唯一的“863”计划成果产业化基地，烽火通信一直坚持自主创新、自主研发的道路，早在2006年就已经对100Gb/s进行战略布局。烽火公司力挑重担，先后承担国家973项目“超高速、超大容量、超长距离光传输基础研究”和国家863项目“100GE光以太网关键技术研究与系统传输试验平台研制”项目，开展了对160×100Gb/s 2000公里的3U光传输系统开展研究，将采用业界最为先进的编码，有更良好的OSNR及DGD容限，更适合长距传输。目前，烽火公司Gb/s已经取得里程碑进展，解决了诸多100Gb/s的关键技术难题，取得了一系列重大成果，进而成功转换到100Gb/s商用化产品中。目前，烽火公司100G已经取得里程碑进展，解决了诸多100G的关键技术难题，为后续的产品应用打下了良好的基础。
OTN应用不断深入 助力光网络建设
随着通信业务容量迅速扩大，特别是数据业务对核心网带宽的拉动，密集波分复用技术已经在国内各运营商省干、本地、城域范围内得到了广泛的应用。纵观国内建设规模来看，80×10Gb/s在干线上已经成为主流，40×10Gb/s的DWDM系统在城域和本地网中发展迅速。然而，传统的DWDM系统通常被认为只是点到点“线路技术”，在业务的调度与组网技术方面存在着不足。随着上层IP业务的迅速发展，要求底层的传输平台层面具有更多的灵活性和智能性，因此，OTN技术逐渐浮出水面。
OTN和传统的波分技术相比，有非常的多的技术优势。首先，OTN是支持多种客户信息的透明传送，包括SDH、GE和10GE等，并且OPUk在传送信息时不对信号做任何处理，异步映射模式也保证了客户信号的定时信息传送。另一方面路由器使用10GE接口可以大大降低网络建设成本，所以WDM系统引入OTN接口是路由器采用10GE接口的前提条件。其次，OTN提供了光电两种交叉模式，根据网络的特点和技术的需要可以灵活的选择，并且对于电交叉支持ODU1(2.5G)、ODU2(10G)、ODU3(40G)多种颗粒的交叉。再次，OTN引入了非常丰富的开销，包括SM、PM、TCM（1-6）等，相对比基于SDH的WDM只能依赖SDH的B1和J0字节来说，性能和故障的监测能力更强大。
从国内建网趋势来看，OTN已经成为事实的标准，特别是在各个运营商的本地城域网当中，基本都采用了基于电层交叉的OTN技术，利用支线路分离的架构，实现网络侧和线路侧的解耦合，大大提升了组网的灵活性和业务的快速开通和部署能力。目前OTN技术发展很快，国内主流厂家都推出了相应的OTN设备，运营商也非常关注OTN的应用价值，也为OTN的快速应用增添了动力。烽火通信从2002年开始对OTN技术的跟踪和研发，经过几年的努力，逐步在国内引领OTN技术的发展，目前已经推出全系列的OTN产品，形成了端到端的解决方案，产品覆盖核心层、骨干层、汇聚层、接入层，，其产品系列包括FONST 5000、FONST 4000、FONST 3000、FOSNT 2000、FONST 1000等新一代OTN传送平台。OTN产品一经推出，获得了客户的大量认可，目前已经在全国各个运营商市场获得了大量的商用，包括一干、二干、本地城域网获得了成熟稳定的应用。
40G技术成熟，成就主流波分技术
在经过接近两年的预热，40G已经正式走上了舞台的核心。在2010年，40G已经成为了网络建设的主旋律，特别是在一级干线的建设上面，40Gb/s DWDM成为解决带宽需求、拓展传输容量的主要技术手段。
从技术的发展来看，40G本身技术已经比较成熟，而且伴随着40G应用的不断深入，40G编码逐渐的归一化和集中化，其中PDPSK和RZ-DQPSK成为了设备商和运营商最主要的选择对象。PDPSK在OSNR容限、非线性容限等具有非常优势的特性，唯的不足在其DGD容限较小，因此其主要应用于光缆PMD指标较好的应用场景，定位于12*22dB跨段以下，而且成本具有明显优势。RZ-DQPSK在OSNR容限、非线性容限等方面性能比较均衡，相对于PDPSK而言，其DGD容限较大，可以在PMD值更差的光纤上进行40G的网络建设，主要定位于16*22dB以下的应用场景。
目前来看，40G最大的问题在于上游产业链的力量比较分散，在供货的速度以及价格上还需近一步的发展。特别是100G的出现对于40G的冲击还是比较明显，上游的器件、芯片厂家把精力更多的放在100G上面，造成40G产业链整体比较薄弱，特别对于40G的客户侧白光口模块来讲，虽然已经相当的供货能力，但其数量以及价格离业界的期望还远远不够。
作为国内主流的40G解决方案提供商，烽火通信充分利用烽火通信这个国内最全面的光通信产业集团，实现器件和芯片的自主化生产，加强自主创新能力，掌握相关的核心技术和专利，40Gb/s WDM相继在中国电信、中国联通等运营商取得应用。2011年更是窥先机力担重担，先后承建了中国联通东北环80*40Gb/s传输工程。面对工程线路距离长，技术难度大，业务量多的难题，烽火通信采用了一系列的关键技术，包括独有的sDPSK和sRZ-DQPK编码调制技术，结合功率均衡、增益锁定、单通道精确色散补偿技术等核心技术，很好的解决了工程OSNR受限、PMD受限等技术难题，为工程的稳定运行保驾护航。
PTN商用提速 应用空间不断拓展
业务的需求是推动PTN技术发展的主要动力。移动业务从2G向3G、HSPA+及LTE（4GG）的演进，除了传统业务IP化的需求，还对同步、网络延时、可靠性及 安全性提出了较高的要求。PTN正是在这一背景下应运而生。它是以太网承载技术和传送网技术相结合的产物，不但拥有天生的以太网的特性，并且拥有较好的电信级业务所需的五个基本属性，分别为标准化的业务、可扩展性、可靠性、严格的QoS和运营级别的OAM。
PTN分组内核提供了统计复用能力强大的弹性管道，带宽利用率高，更适应分组业务突发性强的特点。PTN同时继承了类似SDH的传输网络特性、强大的OAM及电信级保护能力、图形化界面网管能力等。 PTN技术与其他技术相比，更加简单，实用，并且融合了多种技术优势，也因此备受业界的关注。从目前的业务需求和成熟度来说，PTN的规模商用还需1-2年时间。预计未来5年内，PTN的市场将超过基于传统的SDH设备。
当然PTN技术与成本优势也将随着产业链的进一步发展而更加明显，必将成为移动回传 等高价值业务的主流平台。同时，PTN的引入及发展壮大也必将反作用于业务网络，将进一步促进IP化业务的高速增长。
烽火从2004年参与制定PTN标准以来，积极研发探索，目前CiTRANS600系列在国内已经实现的国内运营商的大规模应用，并且在移动、电信、联通PTN测试中，依靠完善的技术、功能、设备的稳定表现，烽火PTN设备技术排名一直稳居前两名。实现了多个唯一，唯一可以实现环网保护且同时支持Wrapping和Steering，唯一可以实现与MSTP设备2.5G接口互通，唯一可以同时实现E1和FE的TPS保护，唯一可以实现PTN、OTN、PON技术兼容的的PTN厂家。烽火通信CiTRANS 600系列智能化PTN产品采用业界最先进的硬件技术和电信级的软件智能实现PTN技术与ASON技术的完美融合，有效提升网络智能化特性、高可靠性和易管理维护特性，已在国内的三大运营商本地网都有规模部署，满足不同运营商的个性化需求。
总结
技术的成熟和先进一直是对立体，而对于技术的选择又要考虑到网络的未来发展的规划和网络的安全性。40G是我们走向100G的必经之路，100G的商用的步伐正在加快，OTN、PTN等新技术已经在网上规模应用。笔者相信，随着技术的进一步发展，应用不断深入，40G、100G、PTN、OTN将迎来更广阔的发展空间。 
