譜寫(xiě)高速光通信新篇章——40Gb/s技術(shù)及其應用

10Gb/s光纖通信系統成功商用后，業(yè)界對于光傳輸速率的研究目標便轉向了40Gb/s技術(shù)，這就引發(fā)了設備商研發(fā)40Gb/s大容量系統的競賽熱潮，同時(shí)也促使一些新技術(shù)如PMD等得到深入剖析。但由于受到諸多因素的影響，目前40Gb/s技術(shù)仍主要處于試驗階段，并未像業(yè)界最初期望的那樣迅速得到規?；逃?。鑒于此，隨著(zhù)數據業(yè)務(wù)的高速增長(cháng)和40Gb/s技術(shù)的日益完善，40Gb/s技術(shù)從何時(shí)在何地以何種方式逐步規?；肷逃镁W(wǎng)絡(luò )，成為目前業(yè)界關(guān)注和期望解決的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。

40Gb/s的技術(shù)優(yōu)勢與實(shí)現障礙

40Gb/s技術(shù)應用時(shí)具有很多優(yōu)勢，主要表現在以下幾個(gè)方面。

一是頻譜效率提高。在WDM系統中，40Gb/s在采用相同通路間隔的前提下，頻譜效率比10Gb/s速率高4倍，換句話(huà)說(shuō)，在業(yè)務(wù)總量相同的前提下，40Gb/s技術(shù)可以顯著(zhù)降低波長(cháng)或光纖的使用量。

二是維護管理簡(jiǎn)化，機房占地少。相對10Gb/s速率而言，40Gb/s的系統集成度提高了4倍，這樣管理的業(yè)務(wù)板卡單元減少4倍，維護管理簡(jiǎn)化，成本降低，同時(shí)機房占地面積也明顯減少。

三是設備成本降低。隨著(zhù)技術(shù)的成熟和未來(lái)逐步規模商用，40Gb/s設備的成本也將會(huì )逐步回落到10Gb/s設備成本的2～3倍之間，整體上降低網(wǎng)絡(luò )的設備成本。

四是網(wǎng)絡(luò )服務(wù)增強。隨著(zhù)路由器10Gb/s接口的商用和40Gb/s接口的推出，傳輸網(wǎng)絡(luò )采用40Gb/s技術(shù)后可以更好地承載數據業(yè)務(wù)。

雖然40Gb/s技術(shù)具備眾多優(yōu)勢，但在光域和電域具體實(shí)現時(shí)均面臨著(zhù)諸多障礙。電域最顯著(zhù)的便是要突破材料的電子速率處理瓶頸，這就促使研究人員采用新型材料或者改進(jìn)集成技術(shù)來(lái)研制基于40Gb/s速率的核心處理芯片，如采用InP或者SiGe材料的成幀器、復用/解復用器等。而在光域，限制40Gb/s技術(shù)應用的因素更多，最主要的方面包括CD、PMD、非線(xiàn)性效應、OSNR等。若與10Gb/s系統的傳輸限制因素作簡(jiǎn)單量級比較，40Gb/s系統的CD容限和PMD容限便分別為10Gb/s系統的1/16和1/4，OSNR容限值要提高6dB，這在一定程度上極大地阻礙了40Gb/s技術(shù)的應用。

40Gb/s成熟程度不斷提高

40Gb/s技術(shù)的成熟程度涉及以下幾個(gè)方面。

在傳輸限制克服技術(shù)方面，對于40Gb/s傳輸限制的克服，目前已經(jīng)具備多種技術(shù)可以選擇，如采用新型的調制碼型（CS-RZ/PSBT/DPSK/DQPSK等）、超強FEC、單/多通路色散精確補償、電域色散補償和采用喇曼放大器等。選擇這些技術(shù)中的一種或幾種組合，就可以大大增強40Gb/s信號的傳輸距離。

在40Gb/s器件方面，目前國外有多家40Gb/s器件商可以提供40Gb/s系統必需的光電器件，如發(fā)射機、接收機、成幀器、復用/解復用器、FEC編解碼器、調制器等，而且這些器件商經(jīng)過(guò)最近幾年的兼并與整合，目前生產(chǎn)格局和產(chǎn)品相對穩定。國內的WTD也可以提供40Gb/s的VSR光收發(fā)合一模塊。

在40Gb/s設備方面，從目前公開(kāi)的資料來(lái)看，國內外大部分傳統光通信設備商都可以提供40Gb/s設備，設備類(lèi)型以40Gb/sWDM設備為主。另外，一些新興的高速通信設備制造商，也可以提供功能類(lèi)似于OTU的40Gb/s傳輸設備，同時(shí)部分路由器廠(chǎng)家的新產(chǎn)品目前也可以提供基于40Gb/s的POS接口。

在測試儀表方面，目前有多家公司都可以提供40Gb/s的不同測試儀表，如40Gb/s誤碼儀和STM-256抖動(dòng)分析儀、示波器、40Gb/sSDH/OTN分析儀、模塊化調測系統等。

在標準規范方面，40Gb/s的國際標準目前主要由ITU-T和OIF來(lái)完成。ITU-T已經(jīng)制定了多項與40Gb/s有關(guān)的標準，涉及到40Gb/s技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )接口、設備功能特性、物理層接口和抖動(dòng)特性等多個(gè)方面。目前，規范中的一些參數指標如多通路物理層參數、STM-256抖動(dòng)等尚未完善，正在進(jìn)一步的研究之中。OIF主要規范與40Gb/s有關(guān)的電層處理標準，目前已經(jīng)完成了SFI-4/5、SPI-3/4/5、SxI-5、TFI-5、VSR-4-01/02/03/04/05和VSR-5-01等規范的制訂，同時(shí)也完成了與MSA相關(guān)的規范。國內的CCSA也已經(jīng)啟動(dòng)了40Gb/s設備與器件相關(guān)的一些標準研究工作。

40Gb/s從試驗走向商用

40Gb/s技術(shù)目前主要應用于現場(chǎng)試驗或者試驗網(wǎng)部分，最近的典型試驗如MCI、Mintera和CIENA公司的1200km現網(wǎng)試驗；ATT、StrataLight和西門(mén)子的850km（單向）、1700km（光路環(huán)回）現網(wǎng)試驗；中國教育科研網(wǎng)2005年在北京和天津之間的40Gb/s現網(wǎng)試驗；Verizon、Mintera、Xtera的2560km/3040km的現場(chǎng)試驗；日本電信和朗訊的40Gb/s的現場(chǎng)試驗等等。典型試驗網(wǎng)如德國教育科研網(wǎng)目前在Stuttgart大學(xué)和Karlsruhe大學(xué)開(kāi)通的1條40Gb/s通路；德國電信從2003年7月開(kāi)始在Stuttgart和Nurnberg之間原有的10Gb/sDWDM系統中開(kāi)通了兩個(gè)40Gb/s試驗波長(cháng)，目前已進(jìn)入商用階段；國內高性能寬帶信息網(wǎng)（3TNet）杭州到上海之間的Tbit/s級DWDM傳輸試驗網(wǎng)，從2005年年底開(kāi)始運行，網(wǎng)絡(luò )中配置了兩個(gè)40Gb/s波長(cháng)。

另外，40Gb/s技術(shù)的應用需求也變得日益明朗，比較典型的有：2005年1月，馬可尼與德國電信簽訂了為期3年的合同，采用Multihaul來(lái)構建40Gb/s寬帶網(wǎng)絡(luò )；2006年3月，芬蘭的Finnet與西門(mén)子簽訂了合同，升級其現有網(wǎng)絡(luò )所有波長(cháng)到40Gb/s；2006年6月，ATT的CTO在2006全球通信會(huì )議上稱(chēng)在2007年第一季度升級美國31個(gè)城市的MPLS骨干網(wǎng)到40Gb/s，同時(shí)，GlobalCrossing也申明將現有MPLS網(wǎng)絡(luò )逐步升級到40Gb/s速率（JuniperT640）。

雖然40Gb/s技術(shù)具備諸多潛在優(yōu)勢，但因多方因素制約，目前仍沒(méi)有得到規?；逃?，并且面臨著(zhù)100Gbit/s速率的挑戰。但100Gbit/s技術(shù)距離實(shí)用水平尚有較大差距，因此，隨著(zhù)40Gb/s技術(shù)和標準的成熟、成本的降低、試驗網(wǎng)絡(luò )的大量驗證與數據流量的持續增多，40Gb/s技術(shù)勢必于2～3年內在VSR和骨干WDM網(wǎng)絡(luò )（如和10Gbit/s混合組網(wǎng)或獨立組網(wǎng)）等領(lǐng)域逐漸得到規?；逃?，譜寫(xiě)高速光纖通信網(wǎng)絡(luò )新的篇章。