2014年8月14日至15日,第七届移动互联网国际研讨会在北京国际会议中心隆重举行,本次大会以“4G移动互联网时代的创新与变革”为主题,围绕4G网络技术及未来发展、虚拟运营商、移动互联网应用、信息安全、物联网、融合通信等产业热点展开。以下为电信研究院标准化所的赵文玉博士在高速光网络分论坛的演讲——《400G技术以及后续的发展》。
以下为演讲速记:
各位专家,各位同行,大家上午好!下面我们跟大家一块分享一下我们对400G技术以及后续的发展,以及相应的一些探讨,今天主要是分享我们的观点,具体涉及的细节不是特别多,主要是一些观点。
我讲的内容主要是以下几个方面。首先,简要回顾一下400G发展大背景的衡量。第二、400G标准化的进展。另外,我们和中国移动正在进行400G测试的情况,也做一个简单的介绍。最后,对400G未来的发展进行一个探讨性的讨论,看大家是不是有其他方面的看法。
首先,我们看一下超100G传输发展的背景,整体的应用主要是光纤网络传输的原动力还是高级业务的需求,比如目前很热的云计算,还有移动互联网,互联网,这些大的需求推动了底层光网的增加。另外,从传统网本身带宽发展来看,相对于传送网,数据网,接入数上来看,互动发展的一个过程。整体来看,从特点来看,相对于100G来看,超100G的还有一个特征,一个对100G的关键技术进行了重用,比如在40G基础研究的过程中,业界采用一些新的技术,相应的100G这种关联技术,超100G可以继续应用这个技术。另外,相对100G来讲,超100G才外的技术,是电子技术等无法适应的。实际带宽应用的信号,实现大容量的传输,当然,传输技术里面,目前主要是OFDM,WDM等的一些思路。
另外,对于超100G,或者后100G,传输的选择,大家可能目前还没有达成基本的共识。这里面我也列了一下,高速传输来讲,从10G以后,到40G,到100G,从1998年,每100G可以规模部署,它唯一主导,至少有十年是超高速传输,从1998年到2008年。2008年40G逐渐进入商用,100G也成熟了,当然它有一个内在的技术原因,当时为了寻找高速传输率的解决方案,这个也导致40G成长了相当长时间。但是,整体我们一个很简单的假设,130的基础的带宽,引进思科130固定的增长率,目前中国移动干线的年增长率50%,中国联通和中国电信大概是20%多,因为它的基数比较大,它的增长相对低一些。但是,如果我们简单粗略估计,2020年肯定会出现400G实际的带宽的需求。另外,随着100G规模的部署,还有标准化的普及,所以我今天介绍的内容超100G主要以400G为主。
400G典型传输方案比较,目前还是以两个载荷,四个载荷,这里面是做的一个基础的数据,当然目前我们现有的实际的理论估算存在一定的差异。但是,不管怎么说,目前400G技术的方法主要还是从调制码方面选择,所以重点我们也探讨,在400G后续产品的真正实现方面,这是最主要的方式。另外,还有40G的传输方案和100G典型的差异情况,因为它引入了多载波的方案,不同的条码型,所以可以进行相应的链路处理方式,目前100G主要是在4Bit做数据的处理。
第二个部分。一个是IT&T为主的标准化的组织,另外,基于传输的速率和接口,另外IT&T有一些实际的进展。另外,这张图更清晰的从业务,然后业务适配,包括标准化也做了更细的介绍。另外,从具体进展来看,以太网接口的情况,400G今年3月份正式立项通过以后,我们5月份,7月份已经开过两次会议,今年在加拿大也是有一个相应的进行400G标准的讨论。目前基本讨论,标准的目标非常明确了,就是现有的以太网的兼容性,对传输OTN的支持的方面,还有目标距离,当然作为高速传播来讲,目标距离是非常重要的,这里列了四重目标距离。目前大家可能争论更多的是对两公里以上的单网光纤的方案。首先是电层的光,电层首先是通道速率的选择,400G的继续选25G的速率,还是选50G的速率。所以,对电层的讨论目前没有达到共识,预计今年10月份对400G的标准是截止的日期。
另外,光层,主要是物理通道传输技术方案的选择,目前典型的出现两种方案,一种是PAM4的方案,56Gbps波长,另外就是DMT,是116Gbps波长。具体后面选择,因为比较复杂。另外,从目前比较典型的超100GOTN的演进方面的一些标准化的进展,从OTN本身它的演进,应该是OTN自身框架的完善,另外前面提到了客户业务的有效承载。目前基本达成共识,OTN采用了新的400GOTN的分层结构,以前相对没有分段的传输段层面的概念,现在新的超100G以后,是分层的结构。另外,对400G的研究目前没有达到标准性的研究,目前基本上这些是我们进行做的,下面一些结构做的一些假设上达成共识,一个就是现在主要的是400G作为OTN的基本业务,所以主要分两个考虑。一个就是IEEE 400GE关联度低的项目,另一个是与IEEE400GE关联度高的项目。我左边和右边,下面的两点,这个是对OTN本身的影响也比较大的,这是目前比较大的一个要做的一个变化。
现在对400G的测试,首先对400G测试的模型,400G测试,国内中国移动是最早,国际上不是最早,但是规模最大的400G的测试。相应的400G的厂家,包括两个大的光纤厂家都参与了这个工作。这是个前面两个光纤的专业化的问题,400G或者更高速率的纯属所起的作用,从典型的测试结果来看,从目前我们测试的四个厂家也提供了两种方式,一个是四载波的,一个是QPSK的,基于4×100G QPSK的400G传输距离可达1600千米左右,其单机的OSNR指标与现有的100G系统处于一个量级。其单机OSNR指标相对目前100G软判指标低8到9dB量级。400G设备测试期间性能稳定,但由于400G帧结构尚未确定,目前无论是客户侧,还是线路侧,只是实现了400G传输能力的验证,距离真正实用化尚存空间。另外,可采用更低损耗光纤,更低噪声光放大器等可延伸400G传输距离。在实验室环境中测试了低损,超低损,与常规光纤损耗差异,从测试结果来看,与标称值基本相近。
另外,从测试验证来看,400G OSNR测试挑战更为严峻,除了已有的还没有解决的问题之外,多载波的平衡也是一个问题,所以,这个后续也是标准化大家讨论合理方式的一个问题。另外,大家目前对超高速的EVM的评估也是一个关键,目前来看,如果把它作为一个单一的指标来研究,目前还相对复杂。这是一个测试。
再一个400G未来的发展分析,我们有主要三个方面的探讨。一个前面我提到了,400Gb/s不会采用复杂度更高的OFDM的技术。另外,400Gb/s速率商用时机存在不确定挑战因素,一个技术方案多样化的影响问题,另外一种还是带宽的实际增长速率,未来几年如果是速度增长比现在快,可能400G的市场地位可能削弱。那样如果实际带宽比现在大概1G要低,这样100G目前市场占有主导地位的时间会继续往后顺延。另外,400Gb/s技术集成度、成本和功耗的问题。
另外,从目前发展来看,我觉得2006年预计400G技术市场定位将趋于清晰,一个是传输需求非常清晰,另外我前面介绍的400G的标准化的过程来看,400G应该是趋于稳定,基于400G真正格式的400G设备将逐步推出,长距和短距应可能同时出现,可能会打破现在首先超高速在干线应用,所以,在400G的应用时代,长距和短距同时出现的概念会提升。由于时间关系,我主要介绍这些内容。谢谢大家!