责任编辑：匿名 (未验证)
2013/07/23
作者：冯勇华
随着社会信息化进程的不断推进，以视频点播、P2P、IPTV等视频业务以及3G、LTE、云计算和物联网等新兴应用对带宽需求剧增。据预测，未来5年干线流量的GAGR超过80%，5年后干线网络带宽需求将是当前的10～15倍。当前的10G和40G WDM光传输系统无法满足高速增长的传输容量需求，100G应运而生。
100G技术已经成为骨干网建设新选择。100G系统能有效提升单根光纤传输容量，提高光纤资源利用效率，大幅缓解光纤资源压力，并大幅降低单位比特能耗和设备占地面积。100G数字相干接收技术使光传输系统具有足够色散容限和偏振模容限，无需考虑线路传输色度色散和偏振模色散影响，给网络建设和运维带来更多便利。据中国移动统计，开通10G系统需要1个月的时间，而100G系统仅需1个星期。2012年以来，全球运营商对100G技术热情不断上涨。一份来自Infonetics的报告显示，在其所调研的全球21家无线及综合业务电信运营商采购决策者中，95%受访者均计划部署100G。
一、100G关键技术
不同于以往的2.5G/10G/40G波分传输系统，100G光传输在实现上伴随着一系列重大变革，包括偏振复用相位调制技术、基于数字信号处理的数字相干接收技术和基于软判决的第三代超强纠错编码技术等。
基于相干检测偏振复用正交相移键控（PM-QPSK）调制的100G WDM系统融合了相位调制、偏振复用、相干检测、数字信号处理（FEC、EDC）等关键技术，具有超大容量、超长距离、无需线路色散补偿等优异传输特性，能与现有10G/40G传输系统兼容，已经成为公认的主流方案。
1、PM-QPSK调制技术
为增大光纤传输容量，提高光纤频谱效率，100G发射机同时在偏振态、相位和幅度多个维度进行调制，具有较大的自由度且每个维度的复杂度较低。100G采用恒定幅度四级相位调制和正交偏振复用相结合的方式获得十六进制（四比特）调制的效果，将传输符号的波特率降低为二进制调的四分之一，以较小的功率代价获得35GHz的带宽容限，减小了信号基带带宽，提高了色度色散和偏振模色散容限，降低了对传输通道和光电器件带宽的要求，提高了数字信号处理技术可实现性。
2、数字相干接收技术
数字相干接收技术一方面采用数字相干接收机通过相位分集和偏振态分集将光信号的所有光学属性映射到电域，另一方面利用成熟的数字信号处理技术在电域实现偏振解复用和通道线性损伤（CD、PMD）补偿，时序恢复、偏振解复用、载波相位估计、符号估计和线性解码。数字相干接收技术将传输通道设计的复杂度转移到了接收机，它简化了传输通道光学色散补偿和偏振解复用设计，消除了光传输系统对光色散补偿器和低PMD光纤的依赖。
3、基于软判决的纠错编码
实践证明，FEC可有效提高系统传输性能，优化OSNR要求，提高信号对通道损伤的容忍能力。要在现有线路上达到目前10G OOK的传输误码率性能，100G收发机至少需要提高10dB增益，而相干检测PM-QPSK调制结合目前的电均衡补偿技术最多能提供7dB增益，额外3dB增益需借助FEC提供。这要求100G传输系统的FEC编码净增益（NCG: Net Coding Gain）达到11dB以上。近年来，迭代FEC编码如Turbo、LDPC编码以其高编码增益广受关注，其中迭代解码LDPC较Turbo编码具有更优的纠错特性和实现复杂度。
除了采用新的编码算法外，采用软判决也可以提高FEC编码增益。软硬判决的区别在于其对信号量化所采用的比特位数。硬判决对信号量化的比特数为1位，其判决非“0”即“1”，没有回旋余地。软判决则采用多个比特位对信号进行量化，并通过Viterbi等估计算法提高判决的准确率。当FEC编码开销为7%和20%时，软判决比硬判决的编码增益分别高出1.1dB和1.3dB。LDPC算法可以采用软判决和迭代加乘算法并行处理实现，具有逼近香农极限的编码增益，已经应用于100G光传输系统。
二、100G已经成熟并开始规模部署
根据OVUM的预测，2011年至2016年，100G出货量年均符合增长率将达到181%，2013年将迎来100G的大规模部署。业界包括烽火在内的主流设备商均已完成100G现网实验和开始规模部署。其中，2012年烽火携手中国电信建成了国内首个100G城域网，并独家中标承建了马来电信100G国家骨干网，突破长距离大跨段以及光纤老化的限制，大幅提升了网络容量和节点汇聚调度能力。
中国移动在去年完成了100G实验室测试以及现网试点之后，开启了全球最大规模的100G集采，拉开了100G国内大规模商用的序幕。此次中国移动100G集采，烽火凭借技术实力和产品优势成功中标4条一干中的2条（西部环、东北环），覆盖中国60%省份。
三、烽火100G引领高速光传输
针对当前的光传输网络现状和日益增长的传输容量需求，烽火通信可提供系统全面的100G 光传输解决方案。烽火通信100G单盘采用第二代40nm工艺ASIC芯片，具有功耗低（OTU典型功耗150W，业界典型功耗250W），集成度高（支线路合一单盘占两个槽位，业界一般占三个以上槽位）的优点。
烽火通信100G引领产业发展趋势，创造了多个业界第一。2011年12月，烽火通信100G系统率先通过中国电信组织的全球最大规模100G测试，较其他厂家提前1～2个月，测试各项性能指标领先。2012年3月，马来电信组织的100G系统测试中各项指标第一。2012年4月，以各项指标第一名的成绩，顺利通过了中国移动和中国联通组织的100G系统测试，并于2012年8月率先通过中国移动组织的杭州－福州100G OTN现网测试。
目前烽火通信100G传输系统广泛服务于运营商网络，不仅承建了国内数百条波分干线工程，还实现了马来西亚国干、泰国、中东等海外市场的规模商用，积累了丰富的网络部署经验。
基于数字相干接收PM-QPSK调制的100G光传输技术在长距离光传输技术史上具有里程碑意义，这不仅仅体现在100G光传输性能的巨大提升和建网运维的显著优势上，更是因其为后续超100G光传输技术的发展奠定了基础。由于非线性效应的限制，传输距离和频谱效率之间存在一定的矛盾，倘若选择更高级别的QAM调制提高频谱效率和传输速率，其传输距离将远低于目前100G系统。这也决定了100G速率将长期占据长距离光传输应用。据业界保守估计，100G系统大规模在网应用时间应在10年以上。
100G技术已经成为骨干网建设新选择。100G系统能有效提升单根光纤传输容量，提高光纤资源利用效率，大幅缓解光纤资源压力，并大幅降低单位比特能耗和设备占地面积。100G数字相干接收技术使光传输系统具有足够色散容限和偏振模容限，无需考虑线路传输色度色散和偏振模色散影响，给网络建设和运维带来更多便利。据中国移动统计，开通10G系统需要1个月的时间，而100G系统仅需1个星期。2012年以来，全球运营商对100G技术热情不断上涨。一份来自Infonetics的报告显示，在其所调研的全球21家无线及综合业务电信运营商采购决策者中，95%受访者均计划部署100G。
一、100G关键技术
不同于以往的2.5G/10G/40G波分传输系统，100G光传输在实现上伴随着一系列重大变革，包括偏振复用相位调制技术、基于数字信号处理的数字相干接收技术和基于软判决的第三代超强纠错编码技术等。
基于相干检测偏振复用正交相移键控（PM-QPSK）调制的100G WDM系统融合了相位调制、偏振复用、相干检测、数字信号处理（FEC、EDC）等关键技术，具有超大容量、超长距离、无需线路色散补偿等优异传输特性，能与现有10G/40G传输系统兼容，已经成为公认的主流方案。
1、PM-QPSK调制技术
为增大光纤传输容量，提高光纤频谱效率，100G发射机同时在偏振态、相位和幅度多个维度进行调制，具有较大的自由度且每个维度的复杂度较低。100G采用恒定幅度四级相位调制和正交偏振复用相结合的方式获得十六进制（四比特）调制的效果，将传输符号的波特率降低为二进制调的四分之一，以较小的功率代价获得35GHz的带宽容限，减小了信号基带带宽，提高了色度色散和偏振模色散容限，降低了对传输通道和光电器件带宽的要求，提高了数字信号处理技术可实现性。
2、数字相干接收技术
数字相干接收技术一方面采用数字相干接收机通过相位分集和偏振态分集将光信号的所有光学属性映射到电域，另一方面利用成熟的数字信号处理技术在电域实现偏振解复用和通道线性损伤（CD、PMD）补偿，时序恢复、偏振解复用、载波相位估计、符号估计和线性解码。数字相干接收技术将传输通道设计的复杂度转移到了接收机，它简化了传输通道光学色散补偿和偏振解复用设计，消除了光传输系统对光色散补偿器和低PMD光纤的依赖。
3、基于软判决的纠错编码
实践证明，FEC可有效提高系统传输性能，优化OSNR要求，提高信号对通道损伤的容忍能力。要在现有线路上达到目前10G OOK的传输误码率性能，100G收发机至少需要提高10dB增益，而相干检测PM-QPSK调制结合目前的电均衡补偿技术最多能提供7dB增益，额外3dB增益需借助FEC提供。这要求100G传输系统的FEC编码净增益（NCG: Net Coding Gain）达到11dB以上。近年来，迭代FEC编码如Turbo、LDPC编码以其高编码增益广受关注，其中迭代解码LDPC较Turbo编码具有更优的纠错特性和实现复杂度。
除了采用新的编码算法外，采用软判决也可以提高FEC编码增益。软硬判决的区别在于其对信号量化所采用的比特位数。硬判决对信号量化的比特数为1位，其判决非“0”即“1”，没有回旋余地。软判决则采用多个比特位对信号进行量化，并通过Viterbi等估计算法提高判决的准确率。当FEC编码开销为7%和20%时，软判决比硬判决的编码增益分别高出1.1dB和1.3dB。LDPC算法可以采用软判决和迭代加乘算法并行处理实现，具有逼近香农极限的编码增益，已经应用于100G光传输系统。
二、100G已经成熟并开始规模部署
根据OVUM的预测，2011年至2016年，100G出货量年均符合增长率将达到181%，2013年将迎来100G的大规模部署。业界包括烽火在内的主流设备商均已完成100G现网实验和开始规模部署。其中，2012年烽火携手中国电信建成了国内首个100G城域网，并独家中标承建了马来电信100G国家骨干网，突破长距离大跨段以及光纤老化的限制，大幅提升了网络容量和节点汇聚调度能力。
中国移动在去年完成了100G实验室测试以及现网试点之后，开启了全球最大规模的100G集采，拉开了100G国内大规模商用的序幕。此次中国移动100G集采，烽火凭借技术实力和产品优势成功中标4条一干中的2条（西部环、东北环），覆盖中国60%省份。
三、烽火100G引领高速光传输
针对当前的光传输网络现状和日益增长的传输容量需求，烽火通信可提供系统全面的100G 光传输解决方案。烽火通信100G单盘采用第二代40nm工艺ASIC芯片，具有功耗低（OTU典型功耗150W，业界典型功耗250W），集成度高（支线路合一单盘占两个槽位，业界一般占三个以上槽位）的优点。
烽火通信100G引领产业发展趋势，创造了多个业界第一。2011年12月，烽火通信100G系统率先通过中国电信组织的全球最大规模100G测试，较其他厂家提前1～2个月，测试各项性能指标领先。2012年3月，马来电信组织的100G系统测试中各项指标第一。2012年4月，以各项指标第一名的成绩，顺利通过了中国移动和中国联通组织的100G系统测试，并于2012年8月率先通过中国移动组织的杭州－福州100G OTN现网测试。
目前烽火通信100G传输系统广泛服务于运营商网络，不仅承建了国内数百条波分干线工程，还实现了马来西亚国干、泰国、中东等海外市场的规模商用，积累了丰富的网络部署经验。
基于数字相干接收PM-QPSK调制的100G光传输技术在长距离光传输技术史上具有里程碑意义，这不仅仅体现在100G光传输性能的巨大提升和建网运维的显著优势上，更是因其为后续超100G光传输技术的发展奠定了基础。由于非线性效应的限制，传输距离和频谱效率之间存在一定的矛盾，倘若选择更高级别的QAM调制提高频谱效率和传输速率，其传输距离将远低于目前100G系统。这也决定了100G速率将长期占据长距离光传输应用。据业界保守估计，100G系统大规模在网应用时间应在10年以上。
