100G光传输设备技术现状和演进趋势

面对骨干网巨大的传输压力，近几年100G相关标准相继发布，2011年国际主流设备商先后推出了100G DWDM骨干传输解决方案。2011年中国电信启动了100G DWDM设备研究性测试，在此基础上完成了中国100G DWDM设备技术要求(标准);中国移动近期正在进行100G DWDM设备的测试;预计今年中国电信和中国移动都会启动100G DWDM现网部署，100G规模商用大幕即将开启。

100G设备技术现状

标准滞后等原因造成了40G解决方案众多，严重影响了40G产品链的健康发展。而得益于IEEE、ITU-T、OIF等标准组织几乎同步推进并发布100G相关标准，100G市场被业界一致看好，普遍认为100G是一个具有10年以上长寿命的产品。

统一的100G长距离光传输方案

100G光调制方式选择了偏振复用-正交相移键控(简称PM-QPSK，或DP-QPSK等)。把100G业务速率封装进ODU4，加上高效的纠错编解码后线路速率约为30G波特率，从而支持50GHz通道间隔，并采用相干光接收技术。由于采用了统一的光调制解调方案，促进了100G产业链的成熟和100G的规模部署。

支持长距离大容量传输

100G采用了革命性的光相干接收技术以及复杂的电处理技术，传输性能有了巨大提升。光接收机色度色散(CD)容限达50000ps/nm、偏振模色散(PMD)容限超过30ps，可以省去光纤线路的色散补偿单元，工程部署中几乎可以不考虑光纤的色度色散和偏振模色散问题。而CD和PMD是目前大规模商用的10G尤其是40G DWDM长距离传输系统的一个关键限制因素，因此100G DWDM设备可以简化工程设计和运营维护。

在10G/40G DWDM系统采用约7%冗余的硬判决纠错编解码(HD-FEC)，商用的纠错能力极限约在4E-3，采用约20%冗余的HD-FEC，纠错能力极限可达8E-3。全球领先设备商的100G DWDM系统采用了先进的具有软判决功能的前向纠错(SD-FEC)技术，纠错能力接近2E-2，比目前常用的7%冗余的HD-FEC几乎好了一个数量级，系统OSNR容限提高2dB左右，对应传输能力增加约60%，无电中继传输距离达到1500km(20×22dB)以上，传输能力接近10G DWDM系统。表1是中国通信行业标准将发布的100G应用代码主要参数要求。

100G设备技术演进趋势

宽带运营商为了解决骨干传输带宽压力，正积极推进100G设备的商用测试和布点，积累100G设备规模商用的经验，目前100G设备已完全满足商用部署要求。未来100G设备将在传输能力、设备功耗、设备运维能力等方面进一步提升。

进一步提升设备的技术性能

采用HD-FEC的100G系统传输能力不强，尤其是光纤链路中存在大衰耗长跨段时，无电中继传输距离为300～400km，对幅员辽阔的大国无法有效覆盖，因此SD-FEC是100G长距离传输系统的必选技术，未来还会进一步完善。

目前100G系统集成了高速ADC+相干处理算法+SD-FEC的ASIC芯片还在持续改进。未来需增加新的处理功能模块、优化相干处理算法的效率，从而提高性能、降低芯片规模;另外还需更好地满足工程应用需求，如改善算法来缩短业务保护倒换时间等。

光器件的集成度还在进一步提升。目前已有PM-QPSK集成的光调制器和光解调器，未来发送端驱动器可能跟光调制器进一步集成，光接收端就是一个光组件，提升集成度和性能。改善100G线路侧模块高速电路、电源等设计，进一步提高接收机的光信噪比容限。

降低关键器件的功耗

目前规模商用的10G/40G设备，核心光模块单位面积功率功耗为1～1.5W/inch2，而100G客户侧CFP模块功耗约2W/inch2,而100G线路侧MSA 168pin模块功耗超过3W/inch2。功耗高不但浪费能源，而且需要更大的散热器、更大的风扇，降低了设备的集成度，芯片管芯温度过高还会严重影响设备的寿命和可靠性，因此100G设备的功耗需要进一步降低。

目前100G相干处理核心的内含高速ADC和DSP的ASIC芯片，最先进的采用40nm工艺，近期可望通过优化算法减少逻辑单元数量来降低功耗，未来可采用28nm芯片工艺进一步降低功耗。

完善100G系统设备测试、运维监测等手段