淺談光接口向400G演進的進展

本白皮書介紹了光接口向400G演進的進展。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)向高速光子學的下一個發(fā)展。盡管400G公告往往會引起所有新聞和媒體的關注，但100G演進道路上仍在繼續(xù)進行大量的研發(fā)工作，以減小尺寸，降低功耗和降低成本。對于許多運營商而言，對100G技術的這些改進將為其網(wǎng)絡帶來實質(zhì)性，更直接的收益。
在光學行業(yè)中，三個標準機構(gòu)（IEEE，ITU，OIF）在確保在組件，模塊，平臺和運營商級別采用通用的行業(yè)技術規(guī)范起著至關重要的作用。這些標準可確保行業(yè)專注于構(gòu)建和采用通用技術方法，從而在組件/模塊級別上建立廣泛而深入的供應鏈，廣泛的選擇范圍，增加競爭并降低價格。
光學行業(yè)通過采用通用調(diào)制格式（DP-QPSK），通用DWDM模塊（100G MSA）和通用封裝框架（OTU4）而在100G標準方面的努力贏得了廣泛贊譽。這些努力被認為是非常成功的，特別是與40G實施的零碎的專有方法相比時。引入40G光學器件時，沒有可用的行業(yè)標準。供應商獨立開發(fā)了自己的40G實施方案，從而產(chǎn)生了四種或五種不同的調(diào)制格式。由于從來沒有商定過一種通用技術，因此對于任何給定的方法，光學元件供應商都面臨著非常小的批量，因此運營商面臨著更高的價格和更少的供應選擇。盡管40G光學器件已從富士通和其他供應商處廣泛獲得和部署，
對于400G，業(yè)界致力于擴展導致成功100G標準的相同水平的合作，協(xié)調(diào)和協(xié)議。但是，三個主要標準機構(gòu)內(nèi)部為開發(fā)400G規(guī)范所做的努力才剛剛開始。從非正式討論到批準正式標準的過程通常需要2-3年才能完成。對于400G，正式標準應在2015年完成，這幾乎是大多數(shù)運營商表示將開始初步評估和部署400G接口的同一時間。

盡管正在進行有關400G的大量研究和投資，但富士通也在沿著100G演進的道路上取得了重大進展，這將導致更小的設備尺寸，更低的功耗以及總體上降低的價格。隨著100G光纖才剛剛開始批量部署，這些技術增強功能將為運營商帶來關鍵優(yōu)勢。
例如，圍繞用于DWDM網(wǎng)絡側(cè)光學器件的獨立式100G收發(fā)器（稱為MSA模塊）和用于客戶端的100G CFP可插拔光學模塊設計一個100G應答器。這兩個模塊都是按照行業(yè)標準設計的，用于100G MSA的OIF和用于客戶端模塊的CFP-MSA組織。這些模塊的當前設計用于容納模塊內(nèi)部組件的功率和散熱，從而導致相對較大的設備尺寸。幸運的是，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％，同時降低功耗。

網(wǎng)絡容量的增加遵循了既定且可預測的游戲計劃，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。從傳輸單個數(shù)據(jù)位的非常簡單的調(diào)制技術（OOK），到能夠一次編碼和發(fā)送多個位的更高級的相位調(diào)制技術（DP-QPSK）。與相干接收器一起，這些更高級的調(diào)制技術可實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率，并改善了對諸如色散（CD），偏振模色散（PMD）和光學損耗等光學損傷的補償。這些高級調(diào)制技術的權(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)點之前可以實現(xiàn)的光學距離。換句話說，調(diào)制越復雜，越強大，光學范圍越短。調(diào)制技術，信道大小和OSNR要求之間的這種權(quán)衡是當前400G研究工作的核心。

業(yè)界正在評估用于400G的許多高級調(diào)制方案和通道大小，如圖3所示。在100G時，該行業(yè)能夠就單一調(diào)制技術（DP-QPSK）和通道大小達成協(xié)議， ITU和OIF標準組織。目前，還沒有定義400G調(diào)制，但是富士通和其他行業(yè)都將重點放在兩個調(diào)制選項上，即利用多個子載波信道（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)重點轉(zhuǎn)移到了400G光學器件上。同時，持續(xù)的投資和100G技術的發(fā)展將導致尺寸更小，功耗降低以及100G接口的成本降低。光學標準可確保在整個行業(yè)范圍內(nèi)采用通用的方法，從而可以選擇更多的供應鏈，增加競爭并降低價格。100G的行業(yè)標準化工作被廣泛認為是巨大的成功。在400G時，行業(yè)標準處于非正式討論階段，并在接下來的2-3年內(nèi)逐步發(fā)展成為正式標準。盡管許多人認為400G標準工作已經(jīng)很晚了，但它們的時限與運營商400G部署的時限是一致的，并且受到Ovum的行業(yè)研究的支持。