光傳輸的前進(jìn)之路--挑戰香農的極限

  ICCSZ訊（編譯：Nina）光帶寬不是無(wú)限的。在過(guò)去的幾十年中，我們都使用過(guò)這樣的論點(diǎn)--通過(guò)在兩點(diǎn)之間放置光纖連接，您將擁有無(wú)限的容量。當我們說(shuō)服市場(chǎng)光纖部署是值得的投資時(shí)，該觀(guān)點(diǎn)是所有人的有力論據。然而，幾十年后的今天，香農極限的現實(shí)像烏云一樣籠罩著(zhù)服務(wù)供應商的未來(lái)(實(shí)際上的烏云，而不是數據中心云)。

  一直以來(lái)，全球的服務(wù)提供商通過(guò)部署最新的光學(xué)DWDM轉發(fā)器，實(shí)現以較低的每比特價(jià)格滿(mǎn)足客戶(hù)對更高網(wǎng)絡(luò )容量的需求，從而從中受益。這是一種久經(jīng)考驗的方法，它利用了與光纖和放大器(通常稱(chēng)為光纖基礎設施)有關(guān)的沉沒(méi)成本。因此，服務(wù)提供商不僅受益于每個(gè)新一代DWDM轉發(fā)器更高的容量和更低的每比特成本，而且他們還受益于在現有光纖基礎設施中部署這些額外的波長(cháng)，這些現有光纖基礎設施的大部分成本是固定的(對于租賃光纖而言)、已折舊的(對于擁有光纖基礎設施的服務(wù)提供商而言)，或不存在的(對于已完全折舊的光纖基礎設施而言)。這樣做的好處是，在光纖上每增加一比特，傳輸的每比特成本就會(huì )降低。

  即使是在綠地(Green Field)部署中，服務(wù)提供商越能最大化光纖基礎設施的容量，則傳輸的每比特成本就越低。例如，如果光纖基礎設施的成本為400萬(wàn)美元，那么第一個(gè)Gigabit的成本可能為400萬(wàn)美元，但是當容量提升至9600Gbps時(shí)，每Gigabit的成本將降至417美元(參照圖一)。改成本的下降是線(xiàn)性的，而且可以持續下滑直到香農的極限和頻譜可用性問(wèn)題導致光纖的容量不能再增加。

  這種由玻璃和光的物理局限性引起的極限為行業(yè)帶來(lái)了兩個(gè)挑戰--延長(cháng)更高波長(cháng)速度的跨度距離和增加光纖容量。幸運的是，兩種解決方案可以幫助服務(wù)提供商繼續至少再降低十年的每比特成本。

  第一種解決方案：具有概率星座整形功能的800Gbps轉發(fā)器可在96Gbaud左右運行，解決了挑戰之一--延長(cháng)跨度。對于城域跨度，通過(guò)部署一組800Gbps線(xiàn)卡而不是兩組400Gbps線(xiàn)卡，服務(wù)提供商將立即受益于更低的每比特成本。第二個(gè)好處是擴展距離。圖一中未顯示的是，隨著(zhù)波長(cháng)速度的增加，每個(gè)波長(cháng)速度的未再生跨度會(huì )減小。但是，使用支持800Gbps的線(xiàn)卡，400Gbps波長(cháng)將可用于延伸到數千公里的更多光纖路徑中，從而減少了對昂貴的再生站點(diǎn)的需求。因此，在城域和長(cháng)途線(xiàn)路中，支持800Gbps的線(xiàn)卡將降低服務(wù)提供商的每比特成本。

  第二種解決方案：擴展光纖中的可用頻譜將解決第二個(gè)挑戰--增加光纖容量。長(cháng)久以來(lái)，光學(xué)設備被設計為在C波段的光纖頻譜中以4THz(80個(gè)通道@50GHz)運行(如圖二)。隨著(zhù)時(shí)間的流逝，設備制造商將其提高到4.8THz(50GHz時(shí)有96個(gè)通道)。下一代設備將不可避免地被設計為在6.0THz(120通道@50GHz)的頻譜上運行，這即是華為所稱(chēng)的Super C頻段。僅此一項操作就使每光纖帶寬增加了25%。因此，最大容量為38.4Tbps(每波長(cháng)為400Gbps)的光纖現在可以支持48.0Tbps。以圖一中的400萬(wàn)美元光纖基礎設施成本為例，每Gigabit的成本將從104美元進(jìn)一步降低到78美元。

  未來(lái)市場(chǎng)將需要采用這些新技術(shù)，以維持業(yè)內已習慣的每Gigabit成本的下降。Dell'Oro數據顯示，在過(guò)去的十年中，隨著(zhù)更新、更高速度波長(cháng)部署所帶來(lái)的頻譜效率的提高，DWDM長(cháng)途傳輸設備的每Gigabit成本以每年20%的幅度下降(如圖三)。WDM城域傳輸設備的下降速度也差不多。

  實(shí)際上，在網(wǎng)絡(luò )需求以每年35%的速度增長(cháng)的情況下，每Gigabit成本的下降也是服務(wù)提供商跟上網(wǎng)絡(luò )需求并保持盈利的關(guān)鍵。因此，憑借上述新技術(shù)，成本下降的速度至少可以繼續使服務(wù)提供商受益。

  面對香農極限，部署能夠從已安裝的光纖基礎設施中獲取更高價(jià)值的系統變得至關(guān)重要。至少未來(lái)十年，這兩種技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)將消除香農極限帶來(lái)的擔憂(yōu)。

原文鏈接：https://www.delloro.com/path-forward-for-optical-transport-in-the-face-of-shannons-limit/