全面解析傳送網技術發展現狀和趨勢

2015年06月05日

全面解析傳送網技術發展現狀和趨勢

 

來源: 泰爾網
 
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導讀: 近年來,云計算、物聯網、移動互聯網等網絡和業務應用方興未艾,對底層的傳送網提出了很高的帶寬和承載需求,今年以來,工業互聯網等新的理念和應用也不斷涌現,對網絡的帶寬、業務快速提供、網絡靈活性等方面都提出了更高的需求。

  近年來,云計算、物聯網、移動互聯網等網絡和業務應用方興未艾,對底層的傳送網提出了很高的帶寬和承載需求,今年以來,工業互聯網等新的理念和應用也不斷涌現,對網絡的帶寬、業務快速提供、網絡靈活性等方面都提出了更高的需求。從CNNIC的資料顯示,我國的國際出口帶寬截止2014年12月已經達到4.118Tbit/s,年均的復合增長率為20.9%,這樣的增長趨勢是非?捎^的。傳送網在過去的十余年中在容量增長方面已經取得非常大的進步,從單通路10Gbit/s到40Gbit/s到現在的100Gbit/s,通路數也從8路,16路,32路增加到目前現網使用的80路,同時具有160路的能力,持續強勁的業務需求將進一步推動和促進光通信的方面,為了滿足業務網絡的大帶寬需求,光通信在高速和全光靈活演進方面近年也都取得了較大進展,我們將從100G和超100G發展,ROADM應用等方面進行探討。

全面解析傳送網技術發展現狀和趨勢

  干線100G技術和設備成熟,城域100G前景可期

  基于100G的WDMOTN技術在過去幾年中已經逐步走向成熟,從應用和產業發展來看,從2010年左右開始各運營商都非常重視100G技術的發展,在2012年三大運營商均開展了100G技術的實驗室測試和評估,大大地促進了100G技術的發展,同年,中國教育和科研網在干線上率先采用了100G設備。經過多年努力,2013年成為100G技術在運營商市場上的商用元年,中國電信采購了約2500個OTU,中國移動采購了約2000個OTU,中國聯通也在兩條線路上開展了時延,隨著100G技術的應用和在現網中表現良好,2014年運營商加大了在100G領域的投入,特別是中國移動采購的OTU已經接近10000個,2015年各家運營商都普遍開展相關系統建設,經過這幾年的系統建設,中國市場已經成為全球100G WDM/OTN的最大的市場,但是在實際應用中也發現產業鏈頂端的高速器件和芯片仍受制于人,隨著多次招標的開展,也看出存在同質化競爭加劇的問題,惡性價格戰也將損害產業鏈整體利益

  從技術角度來看,通過多輪的測試完善和實際現網應用的考驗,100G設備在業務、組網、時鐘、網管、保護、性能指標等方面表現穩定,實驗室測試模型傳輸距離超3000km。集成度也不斷提高,隨著光器件和模塊技術的成熟,以及設備交叉容量的增長,100G設備客戶側和線路側端口集成度提升明顯,單槽位400G集成度逐步成為主流。在100G的相干CFP方面進一步提升集成度和功耗性能,線路側相干CFP實驗室測試傳輸距離超1000km,功耗降低30%,光模塊集成度提升明顯。但是,在實際工程部署中面臨功耗散熱等問題,目前80波滿配系統功耗超20000W,在實際應用中對機房供電、散熱和運維等帶來諸多問題,亟待改進;而干線應用中也面臨著OTN電交叉容量進一步提升的需求,受到槽位數、背板容量、散熱等技術瓶頸的限制,30T以上交叉容量有可能采用類似集群路由器的實現方案,但是同樣也面臨著散熱等各方面的問題,為此,不同的設備制造商也針對此提出不同的解決方案。

  100G技術已經在干線網規模商用了,在城域范圍內,LTE回傳和數據中心互聯等業務逐步加大了帶寬方面的需求,預計城域核心層在未來2~3年將逐步引入100G技術,目前規模商用存在的主要障礙仍是價格、集成度和功耗。長期而言相干100G是主流方案,不排除短期成本優勢使得直接檢測100G技術獲得一定商用部署。在業務熱點地區甚至可能率先引入200G/400G技術。100G進城為新一代F-CDC-ROADM打開市場,2015年3月,Verizon宣布采用Ciena(6500)和Cisco (NCS4000)分組光學平臺進行城域100G部署,F-CDC-ROADM技術首次規模商用,同月,阿爾卡特朗訊公開宣布Verizon將采用其最新的F-CDC-ROADM技術來升級其超長距光傳送網。

100G標準穩步推進,測試評估逐步展開

  超100G的技術標準在IEEE、ITU-T和OIF都在進行,IEEE主要開展客戶側接口400GE的標準化工作,根據2014年5月中間會議的結論,計劃標準草案D1.0在2015年1、2月份推出,根據今年的實際標準起草進度來看,D1.0沒有按期推出,標準制定的實際進展比計劃推遲,具體推遲的時間段目前尚無明確結論。在草案中關于SMF的具體光接口技術方案目前爭議較大,同時影響其他參數選擇,存在NRZ、PAM4、DMT(僅限定在10km)等多種制式。

  ITU-T主要制定超100G OTN有關的標準,其中OTUCn結構特性和使用方法初步確定,OTUCn采用類似SDH的復用結構:OTUCn(RS段層)、ODUCn(MS段層)、ODUk(LO/HO ODU),其中OTUCn和ODUCn僅點到點連接,不支持基于ODUCn的交叉。同時OTUCn速率/開銷/映射復用進一步明確,主要體現在ODUCn增5G時隙;低于5G信號直接映射到5G時隙,不經過低階ODUk復用;超100G CBR信號(如400GE)通過BMP映射到ODUflex;在OTN的IaDI和IrDI之間傳輸。OIF(光互聯論壇)的物理和鏈路層工作組負責高速物理接口協議研究和制定工作,OIF PLL工作組在完成第1代DWDM長距離傳輸的發送模塊和相干接收機規范后,對于100G光模塊應用起到非常重要的推動作用。

  目前OIF正在開展第2代DWDM長距離傳輸的相干接收機規范(oif2013.054.01)、CFP2 ACO相干接收光模塊規范(oif2014.006.10,straw ballot)以及相關的ICR(oif2014.186.07,straw ballot)、城域100G發射機(oif2014.100.05,擬straw ballot )400G白皮書( oif2015.100.00 )等項目。同時它會繼續開展超短距、短距應用的56G高速電接口標準制定(傳輸距離從幾cm到1m)。

  國內三大運營商也非常關注超100G技術的發展和測試評估,目前相關的測試評估工作主要集中在400G速率。中國移動在2014年率先啟動400G多設備廠家和多光纖類型實驗室測試,驗證了4x100G-QPSK (@125/150GHz)和2x200G-16QAM (@75/100GHz)兩種技術方案,在現網完成了西安-鄭州-信陽兩種光纖的現網測試,結果表明目前16QAM技術難以滿足省際干線傳輸需要。中國電信2014年下半年完成400G技術實驗室測試,對傳輸能力、系統余量、傳輸代價等指標進行驗證。中國聯通對400G技術仍處于跟蹤調研階段,2015年有望開展400G測試,直接在現網驗證實際傳輸能力。從目前的技術與發展和商用產品驗證來看,400G將成為高速傳輸領域新熱點,原型設備形式多樣,測試和試點應用廣泛開展,標準化工作穩步推進。對于400G的調制格式,從技術的演進和網絡的需求來看,今后應重點關注16QAM和8QAM,可以在線路容量和傳輸距離之間取得均衡。

  400Gb/s技術的商用化前景受帶寬需求、100G部署及技術標準等多種因素影響,2016年市場定位將趨于清晰。而比400G速率更高的1Tb/s技術在波特率、子載波數、調制格式、FEC算法等方面選擇與折中復雜,仍處研究階段,技術路線選擇尚不明朗。

  ROADM技術逐步發展成熟,未來應用可期

  ROADM技術出現已經多年,在十余年前已經有相關的產品面世,業界對于波長阻斷 (WB) 型、平面波導(PLC)型波長選擇開關(WSS)型等不同的ROADM技術做了比較和選擇,目前認為WSS型的ROADM是主流選擇,經過多年的發展完善,ROADM技術可支持多種按需靈活配置新型功能,模塊維度最高已達20,40維的模塊也已經開始預研,同時在無色、無方向、無沖突、靈活柵格等功能特性方面的支持程度越來越好,為了保證全光系統的可控可管性,主流模塊廠家逐漸推出了性能監控模塊,隨著100G等新型調制碼型和FEC等技術的出現,基于相干的100G和高增益FEC等顯著延伸了ROADM光層組網距離,為了實現大容量傳輸,傳輸帶寬持續增長也使得ROADM基于光層穿通的中繼成本優勢更加凸顯。

  ROADM技術在國外已經得到廣泛應用,在北美、歐洲的干線網和城域網中都有非常多的應用場景,但是ROADM技術本身在我國的應用部署還是比較緩慢,三大運營商除在干線局部節點采用ROADM上下波長外,公開報道采用ROADM組網的案例很少,典型如幾年前陜西移動的ROADM省干組網。最近也有專家提到在上海電信和江蘇電信也建設了類似的網絡,但總體來說占比較小,從集團層面來看運營商目前尚未就ROADM技術引入和規模建設公開做出規劃部署。但從ROADM多年來在技術、功能和性能方面的逐步改進,為ROADM技術應用奠定了基礎,結合網絡的實際需求,預計2-3年內省際干線傳送網主要以部分穿通節點上下路波道為主,延續現有的應用格局。省內干線除了跟省際干線類似的組網方式之外,也將采用ROADM和電交叉結合的多樣化的節點方式。隨著業務需求的逐步加大,城域100G的應用也會逐步增多,ROADM在城域傳送網核心層的應用競爭力將逐漸凸顯。ROADM逐漸引入需要一個過程,ROADM在網絡中可采取逐步引入的策略,2-3年以后有望大規模部署,頻率利用方面預計50GHz間隔或靈活柵格將占據主導。同時,SDN技術的持續發展也將從應用角度推動ROADM部署。

  綜上,從高速傳送網技術的發展來看,100G技術已經在干線規模應用,城域應用前景可期,還需在低成本、靈活性方面進一步加強;超100G標準處于穩步推進的過程中,400G測試評估已經展開;ROADM技術和應用進一步發展,在低功耗、成本和靈活性方面有優勢,國內的應用需進一步推動。

 
來源:煙臺三和網絡系統有限公司
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