淺談光接口向400G演進(jìn)的進(jìn)展

本白皮書介紹了光接口向400G演進(jìn)的進(jìn)展。隨著100G光接口的引入和廣泛可用性，該行業(yè)現(xiàn)在將注意力轉(zhuǎn)向高速光子學(xué)的下一個(gè)發(fā)展。盡管400G公告往往會(huì)引起所有新聞和媒體的關(guān)注，但100G演進(jìn)道路上仍在繼續(xù)進(jìn)行大量的研發(fā)工作，以減小尺寸，降低功耗和降低成本。對(duì)于許多運(yùn)營(yíng)商而言，對(duì)100G技術(shù)的這些改進(jìn)將為其網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)實(shí)質(zhì)性，更直接的收益。
在光學(xué)行業(yè)中，三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)（IEEE，ITU，OIF）在確保在組件，模塊，平臺(tái)和運(yùn)營(yíng)商級(jí)別采用通用的行業(yè)技術(shù)規(guī)范起著至關(guān)重要的作用。這些標(biāo)準(zhǔn)可確保行業(yè)專注于構(gòu)建和采用通用技術(shù)方法，從而在組件/模塊級(jí)別上建立廣泛而深入的供應(yīng)鏈，廣泛的選擇范圍，增加競(jìng)爭(zhēng)并降低價(jià)格。
光學(xué)行業(yè)通過(guò)采用通用調(diào)制格式（DP-QPSK），通用DWDM模塊（100G MSA）和通用封裝框架（OTU4）而在100G標(biāo)準(zhǔn)方面的努力贏得了廣泛贊譽(yù)。這些努力被認(rèn)為是非常成功的，特別是與40G實(shí)施的零碎的專有方法相比時(shí)。引入40G光學(xué)器件時(shí)，沒(méi)有可用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。供應(yīng)商獨(dú)立開(kāi)發(fā)了自己的40G實(shí)施方案，從而產(chǎn)生了四種或五種不同的調(diào)制格式。由于從來(lái)沒(méi)有商定過(guò)一種通用技術(shù)，因此對(duì)于任何給定的方法，光學(xué)元件供應(yīng)商都面臨著非常小的批量，因此運(yùn)營(yíng)商面臨著更高的價(jià)格和更少的供應(yīng)選擇。盡管40G光學(xué)器件已從富士通和其他供應(yīng)商處廣泛獲得和部署，
對(duì)于400G，業(yè)界致力于擴(kuò)展導(dǎo)致成功100G標(biāo)準(zhǔn)的相同水平的合作，協(xié)調(diào)和協(xié)議。但是，三個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)內(nèi)部為開(kāi)發(fā)400G規(guī)范所做的努力才剛剛開(kāi)始。從非正式討論到批準(zhǔn)正式標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程通常需要2-3年才能完成。對(duì)于400G，正式標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)在2015年完成，這幾乎是大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商表示將開(kāi)始初步評(píng)估和部署400G接口的同一時(shí)間。

盡管正在進(jìn)行有關(guān)400G的大量研究和投資，但富士通也在沿著100G演進(jìn)的道路上取得了重大進(jìn)展，這將導(dǎo)致更小的設(shè)備尺寸，更低的功耗以及總體上降低的價(jià)格。隨著100G光纖才剛剛開(kāi)始批量部署，這些技術(shù)增強(qiáng)功能將為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。
例如，圍繞用于DWDM網(wǎng)絡(luò)側(cè)光學(xué)器件的獨(dú)立式100G收發(fā)器（稱為MSA模塊）和用于客戶端的100G CFP可插拔光學(xué)模塊設(shè)計(jì)一個(gè)100G應(yīng)答器。這兩個(gè)模塊都是按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，用于100G MSA的OIF和用于客戶端模塊的CFP-MSA組織。這些模塊的當(dāng)前設(shè)計(jì)用于容納模塊內(nèi)部組件的功率和散熱，從而導(dǎo)致相對(duì)較大的設(shè)備尺寸。幸運(yùn)的是，正在努力減少這些模塊的尺寸和功耗，這將使100G轉(zhuǎn)發(fā)器尺寸減少50％，同時(shí)降低功耗。

網(wǎng)絡(luò)容量的增加遵循了既定且可預(yù)測(cè)的游戲計(jì)劃，將通道速度從2.5G增加到10G，再增加到100G，并將WDM系統(tǒng)支持的通道總數(shù)從40增加到88。隨著100G的引入，行業(yè)發(fā)生了變化。從傳輸單個(gè)數(shù)據(jù)位的非常簡(jiǎn)單的調(diào)制技術(shù)（OOK），到能夠一次編碼和發(fā)送多個(gè)位的更高級(jí)的相位調(diào)制技術(shù)（DP-QPSK）。與相干接收器一起，這些更高級(jí)的調(diào)制技術(shù)可實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率，并改善了對(duì)諸如色散（CD），偏振模色散（PMD）和光學(xué)損耗等光學(xué)損傷的補(bǔ)償。這些高級(jí)調(diào)制技術(shù)的權(quán)衡在于它們需要更高的光信噪比（OSNR）。OSNR直接轉(zhuǎn)換為在再生節(jié)點(diǎn)之前可以實(shí)現(xiàn)的光學(xué)距離。換句話說(shuō)，調(diào)制越復(fù)雜，越強(qiáng)大，光學(xué)范圍越短。調(diào)制技術(shù)，信道大小和OSNR要求之間的這種權(quán)衡是當(dāng)前400G研究工作的核心。

業(yè)界正在評(píng)估用于400G的許多高級(jí)調(diào)制方案和通道大小，如圖3所示。在100G時(shí)，該行業(yè)能夠就單一調(diào)制技術(shù)（DP-QPSK）和通道大小達(dá)成協(xié)議， ITU和OIF標(biāo)準(zhǔn)組織。目前，還沒(méi)有定義400G調(diào)制，但是富士通和其他行業(yè)都將重點(diǎn)放在兩個(gè)調(diào)制選項(xiàng)上，即利用多個(gè)子載波信道（超信道）的DP-QPSK和DP-16-QAM。
隨著100G單元的廣泛普及，該行業(yè)將其研發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了400G光學(xué)器件上。同時(shí)，持續(xù)的投資和100G技術(shù)的發(fā)展將導(dǎo)致尺寸更小，功耗降低以及100G接口的成本降低。光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)可確保在整個(gè)行業(yè)范圍內(nèi)采用通用的方法，從而可以選擇更多的供應(yīng)鏈，增加競(jìng)爭(zhēng)并降低價(jià)格。100G的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作被廣泛認(rèn)為是巨大的成功。在400G時(shí)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)處于非正式討論階段，并在接下來(lái)的2-3年內(nèi)逐步發(fā)展成為正式標(biāo)準(zhǔn)。盡管許多人認(rèn)為400G標(biāo)準(zhǔn)工作已經(jīng)很晚了，但它們的時(shí)限與運(yùn)營(yíng)商400G部署的時(shí)限是一致的，并且受到Ovum的行業(yè)研究的支持。