中國移動為何傾力400G光傳輸？

  ICCSZ訊  100G是當前光傳輸網(wǎng)絡的主流技術，我國已建成世界上最大規(guī)模的100G WDM/OTN商用傳輸網(wǎng)絡。在“寬帶中國”戰(zhàn)略及“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃的持續(xù)推動下，移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務迅速發(fā)展，由此導致的流量激增使得作為網(wǎng)絡基礎的光傳輸網(wǎng)面臨更大的帶寬壓力。400G是超高速大容量光傳輸網(wǎng)的重要演進方向，能夠進一步提升網(wǎng)絡帶寬并降低每比特傳輸成本。

  技術路線各異，產(chǎn)品逐步成熟

  400G繼承了100G采用的偏振復用、相干接收、數(shù)字信號處理等關鍵技術。然而，相比于業(yè)內(nèi)統(tǒng)一的100G傳輸解決方案，400G存在多種技術路線。通常來講，采用更多的子載波、更高的波特率、更高階的調(diào)制格式，均可以提升傳輸速率。目前，400G實現(xiàn)方式主要基于雙載波和單載波兩種方案，且各方案存在多種編碼調(diào)制方式的競爭，如表所示。其中，傳輸距離為采用n×22 dB多跨段G.652光纖且滿足OSNR余量場景下的無電中繼距離。對于不同的技術方案，其光信噪比、無電中繼傳輸距離等光層性能指標以及系統(tǒng)容量、成本具有顯著差異。

  基于2×200G超級通路技術方案的雙載波400G系統(tǒng)采用PM-QPSK、PM-8QAM或PM-16QAM編碼方式。2014年中國移動完成了國內(nèi)首個雙載波400G(2×200G)現(xiàn)網(wǎng)試點測試，驗證其傳輸性能。經(jīng)過近年來光模塊、芯片等核心器件及算法的發(fā)展，國內(nèi)主流傳輸廠商均已支持雙載波400G方案，并且產(chǎn)品逐漸成熟、性能大幅提升。中國移動以標準引領為抓手，加速新技術成熟落地，于2017年率先在國內(nèi)實現(xiàn)了雙載波400G商用，適用于城域傳輸場景。

  單載波400G技術的研究和標準化工作也同期啟動。相比于雙載波方案，單載波400G采用更高階的調(diào)制格式，如PM-16QAM、PM-32QAM和PM-64QAM，需要更高的光信噪比，更易受到激光器相位噪聲和光纖非線性效應的影響。中國移動于2018年初完成了國內(nèi)首次單載波400G實驗室一階段測試，驗證了華為、中興和上海諾基亞貝爾單載波400G商用產(chǎn)品的性能和成熟度，涉及單機指標、單跨/多跨系統(tǒng)指標、網(wǎng)管功能等測試項目。測試結(jié)果顯示，參測設備測試期間性能穩(wěn)定，單載波400G可以進一步提升系統(tǒng)容量，但是，無電中繼傳輸距離顯著降低。

  推動關鍵技術，多維度提升傳輸能力

  400G技術持續(xù)演進空間大，可從芯片模塊、基礎資源等方面共同提升系統(tǒng)性能。在2018年OFC大會上，概率星座整形技術成為目前業(yè)界關注和研究的熱點。該技術將等概率信源轉(zhuǎn)化成非等概率信源，通過壓縮熵編碼提升傳輸性能。國內(nèi)主流傳輸設備廠商已具備支持該技術的產(chǎn)品，后續(xù)需重點研究和驗證對于不同編碼方案的性能提升。除了新型調(diào)制技術以外，傳輸媒質(zhì)指標的提升也有助于提高系統(tǒng)的傳輸性能。

  G.654.E光纖具有超低損耗、大有效面積的特點，從而降低光纖損耗和非線性效應、提升系統(tǒng)無電中繼傳輸距離。中國移動在2014年雙載波400G現(xiàn)網(wǎng)試點測試和2018年單載波400G實驗室測試中，驗證了不同種類光纖下多種碼型的傳輸性能。數(shù)據(jù)顯示，相比于G.652光纖，各方案在G.654.E光纖中的傳輸性能均有不同程度的提升。針對光纖廠商G.654.E產(chǎn)品指標的差異化情況，建議典型損耗值小于0.17dB/km、有效面積為130μm2。業(yè)界要通過標準制定，推動G.654.E光纖關鍵指標的收斂;此外，還要關注G.654.E與G.652光纖熔接損耗問題，綜合考慮G.654.E光纖的部署策略。

  中國移動正根據(jù)雙載波和單載波400G系統(tǒng)性能，研究適用場景、推動標準制定、收斂技術路線，進一步合力推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，著力提升系統(tǒng)關鍵性能指標。

  作者：中國移動研究院 李允博 王東 張德朝 趙陽 王磊 李晗