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100G時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。以視頻為代表的寬帶業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，以及云計算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的興起，正在給日益嚴峻的網(wǎng)絡(luò )帶寬帶來(lái)挑戰。為了應對這一挑戰，滿(mǎn)足現在以及未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，繼10G、40G之后，大容量的100G技術(shù)開(kāi)始越來(lái)越多地進(jìn)入人們的視線(xiàn)。不僅運營(yíng)商紛紛開(kāi)展100G商用測試和部署，國內外的設備廠(chǎng)商也競相推出各自的100G產(chǎn)品，100G市場(chǎng)的日漸成熟正在帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入一個(gè)全新時(shí)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(shù)正在快速發(fā)展。自2010年之后，經(jīng)過(guò)多年市場(chǎng)預熱的40G逐漸浮出水面，成為運營(yíng)商擴充傳輸容量的主要技術(shù)手段。然而，伴隨著(zhù)全球網(wǎng)絡(luò )數據流量的進(jìn)一步增長(cháng)，40G技術(shù)是否能夠滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )帶寬提升需要的質(zhì)疑開(kāi)始出現，尤其是超大容量的100G技術(shù)的出現和快速成熟使得跳過(guò)40G直接采用100G，正在成為一種務(wù)實(shí)的新選擇。 雖然40G技術(shù)在近幾年才開(kāi)始商用部署，但是其實(shí)早在2000年以前，40G就已經(jīng)進(jìn)入人們的視線(xiàn)。然而，隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)泡沫的破滅，全球光通信市場(chǎng)遇冷，40G技術(shù)的發(fā)展非常緩慢，直到2008年我國才首次實(shí)現商用部署，市場(chǎng)隨后才逐漸打開(kāi)。令人遺憾的是，市場(chǎng)的這一波折，讓“風(fēng)華正茂”的40G，錯過(guò)了最佳發(fā)展時(shí)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(chǎn)業(yè)鏈上游的器件以及芯片廠(chǎng)商開(kāi)始把更多的精力放在100G上。這在某種程度上造成了40G產(chǎn)業(yè)鏈力量的分散、產(chǎn)業(yè)鏈整體實(shí)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(yè)務(wù)的快速增長(cháng)，也讓40G技術(shù)是否能夠滿(mǎn)足現在以及未來(lái)幾年的網(wǎng)絡(luò )寬帶需求成為疑問(wèn)。 思科預計，2015年網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)設備的數量將會(huì )超過(guò)150億臺，相當于全世界人口數量的兩倍；2015年全球互聯(lián)網(wǎng)流量的總量將達到2011年的4倍，每年966EB。對于運營(yíng)商而言，考慮到設備的生命周期及網(wǎng)絡(luò )數據流量的飛速增長(cháng)，網(wǎng)絡(luò )建設不僅需要滿(mǎn)足現有的市場(chǎng)需求，更應該面向未來(lái)，充分考慮到未來(lái)3~5年的網(wǎng)絡(luò )帶寬需求。因此，在這樣的考慮和對比下，40G的優(yōu)勢正在逐漸喪失，越來(lái)越多的運營(yíng)商開(kāi)始選擇跳過(guò)40G直接應用100G。 “2013年我國骨干網(wǎng)最大鏈路需求將達到12T，100G需求將開(kāi)始主導，2015年左右進(jìn)入規模應用�！敝袊娦趴萍嘉魅雾f樂(lè )平對我國100G市場(chǎng)發(fā)展的趨勢進(jìn)行了預測。他認為，目前100G傳輸技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈已基本成熟，所有元器件和子系統都具備多廠(chǎng)家商用能力，2013年市場(chǎng)將成熟。 另?yè)娦艠I(yè)權威咨詢(xún)機構Ovum的預測，在2016年之前，100G光網(wǎng)絡(luò )市場(chǎng)的年增長(cháng)率將持續保持在100%以上。隨著(zhù)100G相干和軟判決技術(shù)的快速商用成熟，2013年將迎來(lái)100G的全球規模商用。與此同時(shí)，10G、40G、100G長(cháng)期并存的趨勢也非常明顯。預計10G、40G市場(chǎng)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(chǎng)采購量，而100G市場(chǎng)規模將在2016年前后攀升至第一。 技術(shù)是無(wú)情的，市場(chǎng)是殘酷的。雖然在未來(lái)的一段時(shí)間內40G依然擁有一定的市場(chǎng)空間，但是在技術(shù)演進(jìn)的推動(dòng)和市場(chǎng)需求的促進(jìn)下，跳過(guò)40G選擇100G，將會(huì )不可避免地成為一種趨勢。 需求 全力應對數據洪流 市場(chǎng)需求是技術(shù)發(fā)展永恒的動(dòng)力。100G產(chǎn)業(yè)的成熟、100G時(shí)代的到來(lái)，都離不開(kāi)實(shí)實(shí)在在的市場(chǎng)需求。今天，伴隨著(zhù)固定互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的飛速增長(cháng)，數據洪流正滾滾而來(lái)。當現有的傳輸管道無(wú)法應對數據洪流而頻發(fā)“擁擠”乃至“癱瘓”事件時(shí)，相信誰(shuí)也無(wú)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(huì )變成“洪災”。 各種創(chuàng )新的寬帶應用層出不窮，正在讓傳統電信網(wǎng)絡(luò )承受著(zhù)巨大的流量壓力。從過(guò)去的P2P應用到當前的高清視頻、高清游戲等娛樂(lè )應用，再到持續推進(jìn)的高清視頻會(huì )議、高清視頻監控等，一直在演進(jìn)的寬帶業(yè)務(wù)產(chǎn)生的數據流量越來(lái)越高，相應對于帶寬的需求也越來(lái)越高，對于時(shí)延的要求越來(lái)越嚴格。正如中國電信科技委主任韋樂(lè )平預測的那樣，未來(lái)5年中國干線(xiàn)網(wǎng)流量的年增長(cháng)率會(huì )高達60%~70%，而干線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )帶寬需求在5年后也將達到當前的10到15倍，骨干傳輸網(wǎng)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(hù)體驗，運營(yíng)商紛紛開(kāi)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(yíng)商已經(jīng)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(cháng)距離100G骨干網(wǎng)，為100G以太網(wǎng)技術(shù)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(yíng)商也已經(jīng)陸續啟動(dòng)了100G的測試，正在為規模部署做好準備。 從長(cháng)遠的角度來(lái)看，云計算、物聯(lián)網(wǎng)都將成為100G規模部署和商用的現實(shí)驅動(dòng)力。云計算必然會(huì )催生數量可觀(guān)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(lián)網(wǎng)則會(huì )讓地球上的每一粒沙子都能夠“開(kāi)口說(shuō)話(huà)”，由此而產(chǎn)生的數據流量則是無(wú)法想象的。如果沒(méi)有更大的帶寬，那么物聯(lián)網(wǎng)的應用將無(wú)法順利實(shí)現。不過(guò)，值得注意的是，100G只是帶寬提升之路上的一個(gè)臺階，更高的臺階如200G、400G也已經(jīng)開(kāi)始形成，其核心動(dòng)力正是無(wú)法估量的數據洪流。 技術(shù) 積極破解三大難題 單波100G的信息傳送量，意味著(zhù)要在50GHz的頻寬內實(shí)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(shí)現手段上去解決，破解最關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)即信號的調制、接收和糾錯技術(shù)。 一項技術(shù)能否在市場(chǎng)上獲得成功，成本是核心要素。100G技術(shù)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(yíng)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(fēng)險。于是，業(yè)內主流廠(chǎng)商在100G產(chǎn)品的研發(fā)中普遍都采用了相對成熟、把握性較大的技術(shù)方案，這一思想貫穿于100G系統的調制、接收和糾錯環(huán)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(shù)走進(jìn)我們的視野。它采用兩路獨立的光偏振態(tài)來(lái)承載業(yè)務(wù)，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(gè)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(shù)，100G的實(shí)用性大打折扣。由此，相干光通信技術(shù)被引入進(jìn)來(lái)。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(xiàn)路傳輸的適應能力。相干光通信的最主要優(yōu)點(diǎn)是相干檢測能改善接收機的靈敏度，增加了光信號的無(wú)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(shù)方面，FEC已經(jīng)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(wèn)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(jìn)行更加精確的判斷，但是“軟判決”實(shí)現的前提是有高速的器件進(jìn)行支持。目前，相干接收技術(shù)的應用加上集成電路技術(shù)的飛速發(fā)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(cháng)距離傳輸需求。 融合 讓光與IP相得益彰 光通信技術(shù)發(fā)展的根本意義還是承載業(yè)務(wù)，在數據業(yè)務(wù)尤其是IP業(yè)務(wù)成為網(wǎng)上主流應用的時(shí)代，光通信與IP技術(shù)自然而然也走向深度融合。100G光傳送技術(shù)從誕生之日起就打上了IP的烙印。特別是以10倍進(jìn)階的以太網(wǎng)和多數以4倍進(jìn)階的光傳輸在100G實(shí)現了匯聚后，業(yè)內專(zhuān)家普遍看好100G的應用前景。以太網(wǎng)的標準化機構IEEE甚至顯示出比國際電聯(lián)更高的熱情。 光與IP融合的特征在OTN上體現得最為顯著(zhù)。在光層，OTN可以實(shí)現大顆粒的處理;在電層，OTN使用異步的映射和復用，使得關(guān)鍵的交叉可采用最經(jīng)濟的空分技術(shù)。傳統的SDH以及MSTP還是為T(mén)DM業(yè)務(wù)而優(yōu)化的體系，IP化業(yè)務(wù)一般通過(guò)POS或以太網(wǎng)接口直接上載到現有WDM網(wǎng)絡(luò )，這會(huì )在組網(wǎng)、保護和維護管理等方面面臨挑戰。從發(fā)展趨勢上看，傳送網(wǎng)在IP化、智能化、大顆�；睦顺敝�，OTN已經(jīng)成為必然的方向，并且會(huì )隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的寬帶化不斷“下沉”，向城域延伸。 從路由器和以太網(wǎng)交換機的技術(shù)發(fā)展看，10GE必然會(huì )讓位于100G。與此相對應，只要100G技術(shù)能夠成熟起來(lái)，實(shí)現更低的帶寬成本，那么100G肯定是OTN線(xiàn)路側的演進(jìn)方向。另外，從40G傳輸技術(shù)的應用看，40GE的體系雖然經(jīng)過(guò)多年發(fā)展已經(jīng)比較完善，但各種OTN設備交叉容量有限，40G在線(xiàn)路側顯得有些“水土不服”。從現在運營(yíng)商部署的情況看，40G只能完成子波長(cháng)級的調度，尚無(wú)法滿(mǎn)足全業(yè)務(wù)的調度。從市場(chǎng)上看仍存在一些不確定因素。因此，不少比較激進(jìn)的專(zhuān)家認為，隨著(zhù)100G技術(shù)的商用，40G需求將會(huì )被大大壓縮。另外，一些運營(yíng)商進(jìn)行的實(shí)驗證明，100G可兼容現有的10G和40G波道，有效地保護現網(wǎng)投資。在接收端，100G通過(guò)相干光技術(shù)的引入，可高效補償傳輸過(guò)程中的各種損傷，無(wú)須引入昂貴的色散補償器，無(wú)電中繼距離更長(cháng)。由此，我們可以預見(jiàn)在網(wǎng)絡(luò )流量持續爆炸式增長(cháng)的情況下，100G技術(shù)一方面大幅提升了網(wǎng)絡(luò )的容量，另一方面進(jìn)一步為IP業(yè)務(wù)而優(yōu)化，讓光傳送設備為IP層提供一個(gè)直通的波長(cháng)或子波長(cháng)帶寬，不再由路由器進(jìn)行轉發(fā)。這樣帶來(lái)的直接好處是提高了網(wǎng)絡(luò )整體傳送性能，同時(shí)也降低了總體建網(wǎng)成本。 標準 奠定商用化之基 100G技術(shù)能否規模部署和實(shí)現商用化，除了市場(chǎng)需求這個(gè)根本動(dòng)力以外，標準化是一個(gè)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(huì )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(huì )延緩整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，最終阻礙商用化進(jìn)程。截至目前，在IEEE（美國電氣和電子工程師協(xié)會(huì )）、ITU-T（國際電信聯(lián)盟標準化組織）和OIF（光纖互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )論壇）三大標準組織的共同努力下，100G相關(guān)標準已經(jīng)成熟，從而為規模商用鋪平了道路。 100G相關(guān)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(yè)務(wù)承載定義了OTU4；OIF則規范了業(yè)務(wù)的100G 長(cháng)距模塊的實(shí)現以及100G互聯(lián)互通接口規范。100G相關(guān)標準的陸續發(fā)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(zhù)全球運營(yíng)商的積極推動(dòng)，100G逐漸成為減小干線(xiàn)傳輸帶寬壓力的有效手段。中國電信積極進(jìn)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(dòng)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(shù)要求（標準）。 然而，骨干網(wǎng)并非100G唯一的“用武之地”。當城域網(wǎng)面對的流量壓力日益增大時(shí)，100G開(kāi)始從骨干下沉至城域，以發(fā)揮更大的作用。值得注意的是，100G在城域網(wǎng)的應用盡管得到了許多電信運營(yíng)商和設備制造商的關(guān)注，但當前卻呈現態(tài)度不一致的狀況。例如，有些設備制造商主張采用長(cháng)途網(wǎng)使用的相干技術(shù)，而有些設備制造商則試圖利用4×28Gbps方式的直接調制技術(shù)。顯然，整個(gè)產(chǎn)業(yè)界需要就100G在城域網(wǎng)的應用達成新的共識即實(shí)現標準化。針對這一新情況，標準化組織也開(kāi)始關(guān)注100G城域應用的相關(guān)規范。例如，OIF近日在其第三季度會(huì )議上推出了三個(gè)新項目，包括將長(cháng)途100G DWDM網(wǎng)絡(luò )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(chǎng)景更加豐富 為了更好地應對業(yè)務(wù)流量和網(wǎng)絡(luò )帶寬增長(cháng)的壓力，具備大容量、長(cháng)距離傳輸特征的100G技術(shù)正在被越來(lái)越多地部署到干線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、大型本地網(wǎng)以及城域網(wǎng)的核心層，用于城域網(wǎng)業(yè)務(wù)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(lián)以及大容量長(cháng)距離傳輸等多種場(chǎng)景，為網(wǎng)絡(luò )的新一輪提速奠定基礎。 從業(yè)務(wù)驅動(dòng)上看，100G部署的需求主要來(lái)自城域網(wǎng)業(yè)務(wù)匯聚和數據中心交互。當前，隨著(zhù)以視頻業(yè)務(wù)為代表的寬帶業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，接入層帶寬的增加必然導致城域網(wǎng)匯聚層和核心層的寬帶需求增加。在此趨勢下，匯聚層節點(diǎn)數量以及帶寬的快速攀升，促使了運營(yíng)商在城域網(wǎng)核心層部署100G，以適應大帶寬業(yè)務(wù)流量匯聚以及與長(cháng)途傳輸設備接口之需。 在數據中心業(yè)務(wù)上，由于互聯(lián)網(wǎng)、云計算等業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，高寬帶網(wǎng)絡(luò )成為數據中心建設的基本要求。在數據中心將眾多服務(wù)器集中在一起的服務(wù)模式下，100G技術(shù)的采用，不僅可以滿(mǎn)足數據中心互聯(lián)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(yíng)商以及互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)部署高密度、萬(wàn)兆互聯(lián)的新一代數據中心。 與此同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò )IP化趨勢下， 骨干網(wǎng)的數據流量主要由核心路由器產(chǎn)生�，F網(wǎng)中核心路由器主要采用10GE接口與WDM設備互聯(lián)以實(shí)現長(cháng)距離傳輸。隨著(zhù)100G技術(shù)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(shí)現大容量和高帶寬，還可以進(jìn)一步減少用戶(hù)側接口數量，以滿(mǎn)足數據業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。目前，由于100G接口已經(jīng)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(chǎng)商競相推出了100G的產(chǎn)品和設備。 由此可見(jiàn)，在數據“洪峰”的沖擊下，無(wú)論是大容量傳輸、城域網(wǎng)還是數據中心交互的寬帶需求都呈現幾何級數增長(cháng)。網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商要想應對這一增長(cháng)，就不可避免地要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )擴容，在更多場(chǎng)景，更大范圍地應用100G大帶寬網(wǎng)絡(luò )設備。 來(lái)源：人民郵電報 |
