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100G時代已經到來。以視頻為代表的寬帶業務的快速發展，以及云計算、移動互聯網和物聯網的興起，正在給日益嚴峻的網絡帶寬帶來挑戰。為了應對這一挑戰，滿足現在以及未來業務發展的需要，繼10G、40G之后，大容量的100G技術開始越來越多地進入人們的視線。不僅運營商紛紛開展100G商用測試和部署，國內外的設備廠商也競相推出各自的100G產品，100G市場的日漸成熟正在帶動整個產業進入一個全新時代。 在數據洪流的挑戰下，以40G和100G為代表的高速光傳輸技術正在快速發展。自2010年之后，經過多年市場預熱的40G逐漸浮出水面，成為運營商擴充傳輸容量的主要技術手段。然而，伴隨著全球網絡數據流量的進一步增長，40G技術是否能夠滿足網絡帶寬提升需要的質疑開始出現，尤其是超大容量的100G技術的出現和快速成熟使得跳過40G直接采用100G，正在成為一種務實的新選擇。 雖然40G技術在近幾年才開始商用部署，但是其實早在2000年以前，40G就已經進入人們的視線。然而，隨著互聯網泡沫的破滅，全球光通信市場遇冷，40G技術的發展非常緩慢，直到2008年我國才首次實現商用部署，市場隨后才逐漸打開。令人遺憾的是，市場的這一波折，讓“風華正茂”的40G，錯過了最佳發展時機。尤其是100G的迅速崛起正在對40G形成沖擊。 100G的出現，使得產業鏈上游的器件以及芯片廠商開始把更多的精力放在100G上。這在某種程度上造成了40G產業鏈力量的分散、產業鏈整體實力的相對薄弱以及設備成本相對偏高。更為重要的是，寬帶業務的快速增長，也讓40G技術是否能夠滿足現在以及未來幾年的網絡寬帶需求成為疑問。 思科預計，2015年網絡互聯設備的數量將會超過150億臺，相當于全世界人口數量的兩倍；2015年全球互聯網流量的總量將達到2011年的4倍，每年966EB。對于運營商而言，考慮到設備的生命周期及網絡數據流量的飛速增長，網絡建設不僅需要滿足現有的市場需求，更應該面向未來，充分考慮到未來3~5年的網絡帶寬需求。因此，在這樣的考慮和對比下，40G的優勢正在逐漸喪失，越來越多的運營商開始選擇跳過40G直接應用100G。 “2013年我國骨干網最大鏈路需求將達到12T，100G需求將開始主導，2015年左右進入規模應用�！敝袊娦趴萍嘉魅雾f樂平對我國100G市場發展的趨勢進行了預測。他認為，目前100G傳輸技術產業鏈已基本成熟，所有元器件和子系統都具備多廠家商用能力，2013年市場將成熟。 另據電信業權威咨詢機構Ovum的預測，在2016年之前，100G光網絡市場的年增長率將持續保持在100%以上。隨著100G相干和軟判決技術的快速商用成熟，2013年將迎來100G的全球規模商用。與此同時，10G、40G、100G長期并存的趨勢也非常明顯。預計10G、40G市場將在2018年前保持平穩的收入，分別為30億、25億美元左右的市場采購量，而100G市場規模將在2016年前后攀升至第一。 技術是無情的，市場是殘酷的。雖然在未來的一段時間內40G依然擁有一定的市場空間，但是在技術演進的推動和市場需求的促進下，跳過40G選擇100G，將會不可避免地成為一種趨勢。 需求 全力應對數據洪流 市場需求是技術發展永恒的動力。100G產業的成熟、100G時代的到來，都離不開實實在在的市場需求。今天，伴隨著固定互聯網的蓬勃發展和移動互聯網的飛速增長，數據洪流正滾滾而來。當現有的傳輸管道無法應對數據洪流而頻發“擁擠”乃至“癱瘓”事件時，相信誰也無法否認部署100G的迫切性，因為只有更“粗”的管道才能確保數據洪流不會變成“洪災”。 各種創新的寬帶應用層出不窮，正在讓傳統電信網絡承受著巨大的流量壓力。從過去的P2P應用到當前的高清視頻、高清游戲等娛樂應用，再到持續推進的高清視頻會議、高清視頻監控等，一直在演進的寬帶業務產生的數據流量越來越高，相應對于帶寬的需求也越來越高，對于時延的要求越來越嚴格。正如中國電信科技委主任韋樂平預測的那樣，未來5年中國干線網流量的年增長率會高達60%~70%，而干線網絡帶寬需求在5年后也將達到當前的10到15倍，骨干傳輸網帶寬將從64Tbit/s增加到至少120Tbit/s以上。 為了確保高帶寬需求下的用戶體驗，運營商紛紛開始了100G的商用或者試商用部署。例如，AT&T、Verizon、日本軟銀、德國電信等運營商已經部署了100G的試驗局和商用局。其中，Verizon早在2011年3月，即部署了長距離100G骨干網，為100G以太網技術應用以及100G路由器連接鑄就了一塊重要的里程碑。中國三大電信運營商也已經陸續啟動了100G的測試，正在為規模部署做好準備。 從長遠的角度來看，云計算、物聯網都將成為100G規模部署和商用的現實驅動力。云計算必然會催生數量可觀的大型數據中心，而數據中心之間的數據交互必然要求100G提供高帶寬的保障；物聯網則會讓地球上的每一粒沙子都能夠“開口說話”，由此而產生的數據流量則是無法想象的。如果沒有更大的帶寬，那么物聯網的應用將無法順利實現。不過，值得注意的是，100G只是帶寬提升之路上的一個臺階，更高的臺階如200G、400G也已經開始形成，其核心動力正是無法估量的數據洪流。 技術 積極破解三大難題 單波100G的信息傳送量，意味著要在50GHz的頻寬內實現每赫茲2比特的頻譜利用率，是40G系統的2.5倍。這只能從光通信最基本的實現手段上去解決，破解最關鍵的技術難點即信號的調制、接收和糾錯技術。 一項技術能否在市場上獲得成功，成本是核心要素。100G技術商用的前提條件是單位帶寬成本要比40G、10G低，這樣才能讓運營商有足夠的理由采購它。因此，單純依靠提高器件的精度，把難題留給系統的設計和制作，具有很大的風險。于是，業內主流廠商在100G產品的研發中普遍都采用了相對成熟、把握性較大的技術方案，這一思想貫穿于100G系統的調制、接收和糾錯環節。 在調制方面，如果沿用現有的10G和40G的幅度調制和相位調制，在50GHz的信道內功率損耗難以接受，對器件的精度要求太高。因此，一種名為“偏振復用”的技術走進我們的視野。它采用兩路獨立的光偏振態來承載業務，每路又都可以采用相位調制，這樣就把信號速率降低，由此也降低了對器件的要求。 在接收方面，光信噪比OSNR是一個十分重要的參數，對估算和測量系統有重大意義。在相同的光調制方式下，100G與10G系統相比OSNR容限要差10dB。因此，如果采用直接接收技術，100G的實用性大打折扣。由此，相干光通信技術被引入進來。這是高速光傳輸的一次重要革新。它的采用使得100G真正成為色散不受限的系統，大大增強了100G對線路傳輸的適應能力。相干光通信的最主要優點是相干檢測能改善接收機的靈敏度，增加了光信號的無中繼傳輸距離。此外，相干光通信還可以提高接收機的選擇性。 在糾錯技術方面，FEC已經在波分系統中被廣泛應用。相比10G和40G的系統，100G由于光信噪比問題突出，需要采用多種FEC方式才能保證系統的糾錯能力。傳統的“硬判決”丟棄了信號的一些統計特性，而“軟判決”可以最大限度地使用信號中包含的信息，進行更加精確的判斷，但是“軟判決”實現的前提是有高速的器件進行支持。目前，相干接收技術的應用加上集成電路技術的飛速發展，使得“軟判決”FEC的應用成為可能，可支持100G甚至超100G系統的長距離傳輸需求。 融合 讓光與IP相得益彰 光通信技術發展的根本意義還是承載業務，在數據業務尤其是IP業務成為網上主流應用的時代，光通信與IP技術自然而然也走向深度融合。100G光傳送技術從誕生之日起就打上了IP的烙印。特別是以10倍進階的以太網和多數以4倍進階的光傳輸在100G實現了匯聚后，業內專家普遍看好100G的應用前景。以太網的標準化機構IEEE甚至顯示出比國際電聯更高的熱情。 光與IP融合的特征在OTN上體現得最為顯著。在光層，OTN可以實現大顆粒的處理;在電層，OTN使用異步的映射和復用，使得關鍵的交叉可采用最經濟的空分技術。傳統的SDH以及MSTP還是為TDM業務而優化的體系，IP化業務一般通過POS或以太網接口直接上載到現有WDM網絡，這會在組網、保護和維護管理等方面面臨挑戰。從發展趨勢上看，傳送網在IP化、智能化、大顆�；睦顺敝校琌TN已經成為必然的方向，并且會隨著網絡的寬帶化不斷“下沉”，向城域延伸。 從路由器和以太網交換機的技術發展看，10GE必然會讓位于100G。與此相對應，只要100G技術能夠成熟起來，實現更低的帶寬成本，那么100G肯定是OTN線路側的演進方向。另外，從40G傳輸技術的應用看，40GE的體系雖然經過多年發展已經比較完善，但各種OTN設備交叉容量有限，40G在線路側顯得有些“水土不服”。從現在運營商部署的情況看，40G只能完成子波長級的調度，尚無法滿足全業務的調度。從市場上看仍存在一些不確定因素。因此，不少比較激進的專家認為，隨著100G技術的商用，40G需求將會被大大壓縮。另外，一些運營商進行的實驗證明，100G可兼容現有的10G和40G波道，有效地保護現網投資。在接收端，100G通過相干光技術的引入，可高效補償傳輸過程中的各種損傷，無須引入昂貴的色散補償器，無電中繼距離更長。由此，我們可以預見在網絡流量持續爆炸式增長的情況下，100G技術一方面大幅提升了網絡的容量，另一方面進一步為IP業務而優化，讓光傳送設備為IP層提供一個直通的波長或子波長帶寬，不再由路由器進行轉發。這樣帶來的直接好處是提高了網絡整體傳送性能，同時也降低了總體建網成本。 標準 奠定商用化之基 100G技術能否規模部署和實現商用化，除了市場需求這個根本動力以外，標準化是一個重要的前提。 在標準尚未確立前，作為主力軍的設備制造商會因缺乏統一的方向而基于各自的理解推出不同的解決方案，這必然會延緩整個產業鏈的成熟，最終阻礙商用化進程。截至目前，在IEEE（美國電氣和電子工程師協會）、ITU-T（國際電信聯盟標準化組織）和OIF（光纖互聯網絡論壇）三大標準組織的共同努力下，100G相關標準已經成熟，從而為規模商用鋪平了道路。 100G相關標準的完善，主要集中在最近數年完成。2010年年中，IEEE802.3ba對100GE完成了規范；ITU-T，則在2009年年底就為100GE業務承載定義了OTU4；OIF則規范了業務的100G 長距模塊的實現以及100G互聯互通接口規范。100G相關標準的陸續發布，加快了國際主流設備制造商推出解決方案的速度，100G DWDM骨干傳輸解決方案在2011年紛紛涌現。 伴隨著全球運營商的積極推動，100G逐漸成為減小干線傳輸帶寬壓力的有效手段。中國電信積極進行的測試和驗證，最終促成了100G國家標準的形成。2011年，中國電信啟動了100G DWDM設備研究性測試，并在此基礎上完成了國內100G DWDM設備技術要求（標準）。 然而，骨干網并非100G唯一的“用武之地”。當城域網面對的流量壓力日益增大時，100G開始從骨干下沉至城域，以發揮更大的作用。值得注意的是，100G在城域網的應用盡管得到了許多電信運營商和設備制造商的關注，但當前卻呈現態度不一致的狀況。例如，有些設備制造商主張采用長途網使用的相干技術，而有些設備制造商則試圖利用4×28Gbps方式的直接調制技術。顯然，整個產業界需要就100G在城域網的應用達成新的共識即實現標準化。針對這一新情況，標準化組織也開始關注100G城域應用的相關規范。例如，OIF近日在其第三季度會議上推出了三個新項目，包括將長途100G DWDM網絡擴展到城域應用、下一代的多鏈路Gearbox規范以及芯片級的光通信機制。 應用 應用場景更加豐富 為了更好地應對業務流量和網絡帶寬增長的壓力，具備大容量、長距離傳輸特征的100G技術正在被越來越多地部署到干線網絡、大型本地網以及城域網的核心層，用于城域網業務流量匯聚、大型數據中心之間的數據交互、核心路由器之間的接口互聯以及大容量長距離傳輸等多種場景，為網絡的新一輪提速奠定基礎。 從業務驅動上看，100G部署的需求主要來自城域網業務匯聚和數據中心交互。當前，隨著以視頻業務為代表的寬帶業務的快速發展，接入層帶寬的增加必然導致城域網匯聚層和核心層的寬帶需求增加。在此趨勢下，匯聚層節點數量以及帶寬的快速攀升，促使了運營商在城域網核心層部署100G，以適應大帶寬業務流量匯聚以及與長途傳輸設備接口之需。 在數據中心業務上，由于互聯網、云計算等業務的蓬勃發展，高寬帶網絡成為數據中心建設的基本要求。在數據中心將眾多服務器集中在一起的服務模式下，100G技術的采用，不僅可以滿足數據中心互聯的海量帶寬需求，而且可以有效減少接口，降低機房占地面積以及設備功耗，幫助運營商以及互聯網企業部署高密度、萬兆互聯的新一代數據中心。 與此同時，在網絡IP化趨勢下， 骨干網的數據流量主要由核心路由器產生�，F網中核心路由器主要采用10GE接口與WDM設備互聯以實現長距離傳輸。隨著100G技術的成熟，核心路由器可以直接采用100G接口與傳輸設備相連，不僅可以實現大容量和高帶寬，還可以進一步減少用戶側接口數量，以滿足數據業務發展的需要。目前，由于100G接口已經被公認為是下一代核心路由器的標準配置，國內外的各大設備廠商競相推出了100G的產品和設備。 由此可見，在數據“洪峰”的沖擊下，無論是大容量傳輸、城域網還是數據中心交互的寬帶需求都呈現幾何級數增長。網絡運營商要想應對這一增長，就不可避免地要進行網絡擴容，在更多場景，更大范圍地應用100G大帶寬網絡設備。 來源：人民郵電報 |
