中國移動(dòng)為何傾力400G光傳輸？

  ICCSZ訊  100G是當前光傳輸網(wǎng)絡(luò )的主流技術(shù)，我國已建成世界上最大規模的100G WDM/OTN商用傳輸網(wǎng)絡(luò )。在“寬帶中國”戰略及“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計劃的持續推動(dòng)下，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)迅速發(fā)展，由此導致的流量激增使得作為網(wǎng)絡(luò )基礎的光傳輸網(wǎng)面臨更大的帶寬壓力。400G是超高速大容量光傳輸網(wǎng)的重要演進(jìn)方向，能夠進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò )帶寬并降低每比特傳輸成本。

  技術(shù)路線(xiàn)各異，產(chǎn)品逐步成熟

  400G繼承了100G采用的偏振復用、相干接收、數字信號處理等關(guān)鍵技術(shù)。然而，相比于業(yè)內統一的100G傳輸解決方案，400G存在多種技術(shù)路線(xiàn)。通常來(lái)講，采用更多的子載波、更高的波特率、更高階的調制格式，均可以提升傳輸速率。目前，400G實(shí)現方式主要基于雙載波和單載波兩種方案，且各方案存在多種編碼調制方式的競爭，如表所示。其中，傳輸距離為采用n×22 dB多跨段G.652光纖且滿(mǎn)足OSNR余量場(chǎng)景下的無(wú)電中繼距離。對于不同的技術(shù)方案，其光信噪比、無(wú)電中繼傳輸距離等光層性能指標以及系統容量、成本具有顯著(zhù)差異。

  基于2×200G超級通路技術(shù)方案的雙載波400G系統采用PM-QPSK、PM-8QAM或PM-16QAM編碼方式。2014年中國移動(dòng)完成了國內首個(gè)雙載波400G(2×200G)現網(wǎng)試點(diǎn)測試，驗證其傳輸性能。經(jīng)過(guò)近年來(lái)光模塊、芯片等核心器件及算法的發(fā)展，國內主流傳輸廠(chǎng)商均已支持雙載波400G方案，并且產(chǎn)品逐漸成熟、性能大幅提升。中國移動(dòng)以標準引領(lǐng)為抓手，加速新技術(shù)成熟落地，于2017年率先在國內實(shí)現了雙載波400G商用，適用于城域傳輸場(chǎng)景。

  單載波400G技術(shù)的研究和標準化工作也同期啟動(dòng)。相比于雙載波方案，單載波400G采用更高階的調制格式，如PM-16QAM、PM-32QAM和PM-64QAM，需要更高的光信噪比，更易受到激光器相位噪聲和光纖非線(xiàn)性效應的影響。中國移動(dòng)于2018年初完成了國內首次單載波400G實(shí)驗室一階段測試，驗證了華為、中興和上海諾基亞貝爾單載波400G商用產(chǎn)品的性能和成熟度，涉及單機指標、單跨/多跨系統指標、網(wǎng)管功能等測試項目。測試結果顯示，參測設備測試期間性能穩定，單載波400G可以進(jìn)一步提升系統容量，但是，無(wú)電中繼傳輸距離顯著(zhù)降低。

  推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)，多維度提升傳輸能力

  400G技術(shù)持續演進(jìn)空間大，可從芯片模塊、基礎資源等方面共同提升系統性能。在2018年OFC大會(huì )上，概率星座整形技術(shù)成為目前業(yè)界關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。該技術(shù)將等概率信源轉化成非等概率信源，通過(guò)壓縮熵編碼提升傳輸性能。國內主流傳輸設備廠(chǎng)商已具備支持該技術(shù)的產(chǎn)品，后續需重點(diǎn)研究和驗證對于不同編碼方案的性能提升。除了新型調制技術(shù)以外，傳輸媒質(zhì)指標的提升也有助于提高系統的傳輸性能。

  G.654.E光纖具有超低損耗、大有效面積的特點(diǎn)，從而降低光纖損耗和非線(xiàn)性效應、提升系統無(wú)電中繼傳輸距離。中國移動(dòng)在2014年雙載波400G現網(wǎng)試點(diǎn)測試和2018年單載波400G實(shí)驗室測試中，驗證了不同種類(lèi)光纖下多種碼型的傳輸性能。數據顯示，相比于G.652光纖，各方案在G.654.E光纖中的傳輸性能均有不同程度的提升。針對光纖廠(chǎng)商G.654.E產(chǎn)品指標的差異化情況，建議典型損耗值小于0.17dB/km、有效面積為130μm2。業(yè)界要通過(guò)標準制定，推動(dòng)G.654.E光纖關(guān)鍵指標的收斂;此外，還要關(guān)注G.654.E與G.652光纖熔接損耗問(wèn)題，綜合考慮G.654.E光纖的部署策略。

  中國移動(dòng)正根據雙載波和單載波400G系統性能，研究適用場(chǎng)景、推動(dòng)標準制定、收斂技術(shù)路線(xiàn)，進(jìn)一步合力推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，著(zhù)力提升系統關(guān)鍵性能指標。

  作者：中國移動(dòng)研究院 李允博 王東 張德朝 趙陽(yáng) 王磊 李晗