生命周期更长：100G比40G更易用

中国电信的带宽数据流量以50%～80%的年增长速度递增，特别是超高清HDTV的发展对带宽提出了更高的要求。为缓解流量压力，传输网升级到100G的需求日益迫切。

按照现在带宽的发展趋势，2013年中国电信长三角等地区就有零星的长途传输段落出现迫切的100G应用需求，2014年就会迅速扩展到全国主要的核心节点和部分省份的出口节点。

两类解决方案

目前，100G传输主要有两类方案，一类是单波100GWDM，另一类组合实现100G传送。

单波100GWDM传输方案必须支持50GHz信号间隔；长途传输无电中继传输距离达到1000km～1500km，同时必须支持最多6个ROADM级联；城域网络中传输距离要求较短，但是需要支持更多的ROADM级联。

单波100GWDM主要有三大技术挑战。首先，40G速率提高到100G光信噪比OSNR需要增加4dB左右，而对色散和PMD的容限将更加苛刻到原来的1/3左右。其次，一个是非线性效应的影响远远超过了目前的10G和40GWDM传输系统，对入纤功率的限制较严格，影响了对大跨段的支持能力；主流PM-DQPSK从40GWDM测试看，受非线性影响很大，无法实现长跨距传输。最后，相干接收的模数转换(ADC)和数字处理能力(DSP)要求较高，成为100GWDM传输系统的主要技术瓶颈。

第二类方案是100G反向复用，该方案有三种实现方法。10×10G方案，代表厂商是Infinera，主要采用PIC技术。3×40G方案，直接应用40GWDM传输技术，已经相对成熟。2×50G方案，需要应用50GWDM传输技术，还待开发。

四种关键技术

100GWDM主要有四大关键技术。

1.三种主要调制技术

PDM/DP：偏振复用，降低50%Baud-rate，缺点是偏振导致的BERFluctuation较明显。

(D)QPSK：正交相位调制，降低50%Baud-rate，非线性效应严重。

QAM：进一步降低Baud-rate，非线性效应严重，研究阶段。

2.接收技术分两类，其中相关接收技术正在成为业内共识。

平衡接收：DPSK、DQPSK

相干接收：QPSK、QAM、OFDM

3.高速电信号处理芯片：几乎所有芯片都没有商用解决方案，现有论文和演示基于离线处理

4.前向纠错FEC，主要包含编码冗余、编码增益，这些问题与芯片规模和成熟度有关。

其中，PM-DQPSK调制技术、相干接收、DSP处理，最受业内关注。

PM-DQPSK

·由于100GWDM系统的目标是支持50GHz间隔，必须通过调制码型降低信号波特率

·在(D)QPSK调制中，信号先串并转换成两路，经过差分预编码后，分别对两个MZ调制器进行调制，调制时偏置在MZ输出的最低点，两个MZ调制器有p/2相位差，，合波后输出DQPSK信号。

· (D)QPSK调制型号的接收方式有两种，一种是差分接收，另一种是相干接收，业界通常用DQPSK来表示采用差分接收的传输系统，QPSK表示采用相干接受的传输系统。差分接收的原理和实现相对简单，但是性能逊于相干接收。

·对于40GWDM传输来说，差分接收的性能已经能满足要求，因此在40GWDM系统中被广泛使用，各厂商的RZ-DQPSK调制码型均采用差分接收方式。但是对于100GWDM传输，必须采用相干接收才能得到预期的传输性能。

· 差分接收PM-DQPSK，需要在接收端首先将两路偏振正交的信号从光学上进行分离，然后分别采用两套DQPSK差分接收系统，完成信号的接收。

· 相干接收的PM-QPSK传输系统的发展趋势是通过电域完成偏振分离、相位补偿和均衡等工作，实现一体化处理。

相干接收

· 由于相干接收在理论上可以比差分接收提高3dB的[FS:Page]OSNR灵敏度(改善幅度大约1.5～2dB)，PM-QPSK调制加上相干接收已经成为业界公认的100GDWDM长途传输系统的主流技术方案。

· 100GDWDM传输系统的相干接收技术实际上是在电域实现的，其核心功能部件是一个高速模数转换电路(ADC)和一个高速数字信号处理电路(DSP)。光信号通过光电转换单元变成模拟电信号，模拟电信号通过ADC转换为数字电信号，数字电信号通过DSP芯片数字均衡的方式完成相干接收并可消除相位畸变，从而实现对色散、PMD和部分非线性效应的补偿。

·ADC的功能是通用的，主要技术难点是采样速率，如果要完整保留相位信息，ADC的采样速率至少达到信号波特率的两倍(DoubleSampling)。

·采用20%编码冗余的FEC算法，则100GDWDM系统的实际信号速率将超过130G，波特率大约为33G，则双倍采样的ADC采样速率需达到66G左右；即使采用标准7%编码冗余的FEC算法，双倍采样ADC的采样速率也需达到56G以上。

DSP处理

· Opnext在今年OFC上演示了在线处理的100GDP-QPSK的相干接收DSP(用FPGA搭建)，是业界的一个很大的进展。

·Hurricane计划，利用FPGA实现了在线的相干接收，20%的FEC编码冗余。

·1500km传输(15×100km)

·速率126.56G，对于G.652光纤，最佳入纤功率-1～0dBM，OSNR介于12～12.5dB之间。

·本质上还没有两倍采样，但是指标上色散容限40000ps/nm，PMD容限30ps平均值。

· 预计2011年中期推出100G的线路侧模块。

研发进展和部署条件

主流厂商100GWDM传输设备研发进展

在路由器方面，100GE接口将在2010/2011年商用化，能提供100GE的产品有CiscoCRS-3、JuniperT1600、阿尔卡特朗讯7750SR。

对于系统厂商，阿尔卡特朗讯、华为、爱立信的CoherentPM-QPSK系统和板卡设计已完成，DSP和FEC处于研发阶段，演示系统采用离线处理。在Telefonica2009年100G测试中，阿尔卡特朗讯、华为、爱立信都有参与，其中阿尔卡特朗讯和华为表现较好，实现1000km以上传输(离线处理)。

运营商方面，美国AT&T等领先运营商已经开始现网测试，预计2012年前后会有较多厂商推出成熟的100GWDM传输设备，2013年前后具备商用部署条件。

100G传输技术对现网的影响

现网光纤光缆依旧可适用于100G传输：反向复用解决方案对光纤光缆性能要求与10G/40GWDM系统相同；单波100GWDM传输基本要求是适用于G.652、G.655等各种类型光纤。

现有光纤PMD与色散容限：采用PM-QPSK调制码型的100G信号实际传输速率大约30G，其Native的色散和PMD容限略优于NRZ40G信号；采用相干接收技术，通过DSP芯片的电域均衡，100G信号的PMD容限可以达到目前10GWDM系统的水平，光纤光缆PMD不再是传输距离的主要限制因素；采用相干接收技术，通过DSP芯片的电域均衡，100G信号的色散容限可以达到与目前40G信号(含TDCM)相当的水平，甚至有潜力实现2000km以内无需色散补偿，超越目前10G/40GWDM系统的水平；基本实现与40GWDM系统的同站。

康宁对应于超长100GWDM系统，提出一种损耗更低的光纤，该光纤100公里的损耗可以降低2-3dB，但是成本也是一个问题。

中国电信乐观估计2012年实验室测试，2013年现场试验，2014年开展规模应用。也就是说，中国电信骨干IP网络100G高速接口的规模商用时间点会在2013年～2015年，100GWDM将有比较长的生命周期。不过，ECMP数量的提升、LAG技术的引用、网络结构扁平化等也会延缓对100G传输的需求。