关于高速光传输技术及标准化进展

徐继华

摘 要：针对高速光传输技术发展问题，采取资料总结法，展开具体的论述，展望技术标准化发展，共享给相关人员参考借鉴。根据课题与实践经验总结，坚持标准化发展思路，通过制定完善的技术标准，加大高速光传输技术的研究，凝聚强大的发展力量，促进高速光传输技术的现代化发展。

关键词：高速光传输技术;标准化;现代化

随着光纤通信技术的完善与推广应用，其超大传输容量和超长传输距离等优势更加凸显。在5G与互联网以及数据中心互联等应用需求不断增加的背景下，对超大容量和超低时延等要求不断提高，高速光传输技术的升级与优化，通过优势的集成，例如超低损光纤，使传输速率和容量不断提升。除此之外，高速传输应用需求不断增加，推进技术标准化发展，有着重要的意义。

1 高速光传输技术应用面临的挑战

基于5G互联时代背景，将会产生海量的数据，数据只有在最后的几百米利用5G基站无线传输，剩余的都要依靠光网络承载。将数据看作是“花朵”，那么光网络就是传输营养的树干。随着5G时代的到来，数据成倍增长，对光网络的要求也不断提高，如何高效传输成为面临的挑战。由于数据流量成倍数的增长，给网络带来很大的影响，网络的每个组成部分都需要进行技术升级。以往使用的4G基站BBU与RRU之间的GPRI，即前传接口，带宽只有9.8Gb/s，5G DU和AAU之间的eCPRI带宽海量提升。现有的5G单宏站，在100MHz频谱带宽下需设置3个25Gb/s eCPRI接口。如果考虑电信与联通共建，那么200MHz频谱带宽需设置6个25Gb/s eCPRI接口，才能够满足需求。5G前传网络所需的光纤很多，对部署成本以及运维管理等均有着很高的挑战。在网络流量不断高速增加的需求下，单纤容量要进行提升，根据目前的发展速度，对于应用在骨干网以及城域网的DWDM系统要进行升级，从单波长100G演进到200G或者400G。为满足实际需求，DWDM系统要增加可用频谱带宽，同时扩展C波段。基于此，要加大对扩展C波段系统关键技术的研究，同时启动标准化工作，促进C波段WDM系统的商用部署。

2 高速光传输技术的应用现状

2.1 单通路传输速率

使用的光传输系统若想实现扩容，通过提升单通路传输速率，也就是提高频谱使用率，达到扩容的目的。从光纤通信技术的应用角度分析，线路侧单通路传输速率从百Mbit/s、2.5Gbit/s以及10Gbit/s等各类速率粒度。实际应用中小于40Gbit/s速率运用强度调制与强度检测的方案;大于40Gbit/s速率运用的是多阶组合调制与相干接收检测的方案。其中，40Gbit/s速率具备两个方案的优势，是针对高速光传输技术应用难题，提出的过渡性速率。通过对40Gbit/s进行研究，为后续的100Gbit/s及以上速率运用多阶调制+数字相干接收等方案的研究，提供了有力的依据与支持。从当前的应用情况分析，100Gbit已经成为干线传输主流商用速率，同时200Gbit/s已经形成一定的规模，受到传输距离限制与其他因素的影响，单载波400Gbit/s尚未实现规模化部署。

2.2 扩展更多传输波段

从WDM技术应用情况分析，采取的提升系统传输容量，较为常用的方法为扩展可用传输波段。目前来说，商用系统多使用C波段传输窗口，在10Gbit/sWDM系统商用的早期，采取引入L波段达到增加传输容量的方案具有可行性，国内编制了通信行业标准，不过受到传输容量需求以及单通路速率提升等的影响，采用此方案增加传输容量尚未被主流应用。随着高带宽业务以及超大容量传输需求的增加，加之单通路长距离传输技术速率水平提高面临各类挑战，使得采用拓展波段达到增加传输容量的方法被重新重视[1]。NGOF发布的《扩展C波段WDM系统技术白皮书》，围绕光频谱带宽和性能以及光层等角度，针对扩展C波段系统进行了研究，在2020年启动标准化工作，计划推动试点应用，目标是在2021年实现商用化部署。除此之外，面向大容量DWDM技术从骨干网向着边缘接入下沉，通过组建可调谐激光器特设工作小组展开具体的研究。根据实践证明，可调谐DWDM激光器在骨干网以及成阈核心网络已经实现大规模应用，证明了能够简化网络建设以及运维，为了满足更多的带宽需求，降低可调谐WDM技术下沉应用成本，还需要面向5G应用场景与其他应用场景，进行相应的研究。

2.3 空分复用

采用的SDM技术，即空分复用技术，其基于多芯光纤复用与少模复用、多芯光纤复用+少模复用等，满足应用需求。目前部分光纤传输容量逐渐逼近极限，面向新型高带宽流量不断增加的背景下，为了能够破解光纤传输容量难题，行业人员围绕SDM技术展开了相关研究。从公开的研究报道内容分析，多芯+少模结合模式的最大传输容量可以达到10Pbit/s量级。在2020年的OFC会议上，相关报道的SDM传输容量试验数据显示，能够达到10.66Pbit/s量级，使用38芯+3模组合在C+L波段传输384个波长通路，单个空间复用通路的容量可以达到93.5Tbit/s量级，同单通路系统相同谱宽的试验容量属于同个量级。除此之外，SDM光纤薄层设计成和当前标准单模光纤相同，能够促进商用[2]。

3 高速光传输技术的标准化发展

随着高速光传输技术应用需求的不断增加，同时技术应用面临的挑战很多，推进技术标准化，要围绕物理接口、传输系统的参数规范等，展开具体的研究[3]。从当前国内的标准制定情况分析，推进高速光传输技术标准化工作，主要是由CCSA负责，即中国通信标准化协会，具体围绕100Gbit/s与200/400Gbit/s等内容开展，具体为ITU-T SG15的G.698.x以及IEEE的P802.3ct/cw等。以ITU-T为例，在标准化方面，由SG15的课题组Q6负责高速传输物理层的标准制定，具体包括WDM与OTN等各类物理层传输接口、系统参数规范。从高速传输的标准化角度分析，基于100Gbit/s速率的城域WDM传输标准G.698.2已经在2018年11月份正式发布。现阶段，主要围绕城域200与400Gbit/sWDM进行标准化研究。通过制定完善的标准，为高速光传输技术的推广应用提供依据与规范，促使技术的应用价值得以实现，创造更多的效益。制定的G.698.2标准，运用“黑链路”的方法，对城域使用的带光放大器配置的WDM系统和参数加以规范，为单通路彩光接口的横向兼容性实现提供技术保障[4]。

4 结语：

综上所述，高速光传输技术的应用，能够满足多样化需求。从当前的应用情况分析，主要采取单通路传输速率、扩展更多传输波段等方式实现扩容。通过加大相关标准的研究，提出完善的技術标准，促进高速光传输技术的应用。

参考文献：

[1]赵文玉.高速光传输技术及标准化进展[J].信息通信技术与政策，2020（08）：5-11.

[2]张帆，朱逸萧.面向数据中心光互连的高速光传输技术[J].中兴通讯技术，2019，25（05）：17-24.

[3]张磊，朱逸萧，张帆，陈章渊.面向中短距的高速光传输技术及发展趋势[J].电信科学，2019，35（04）：62-73.

[4]孟凡，王超，李云静，翟浩田.面向5G大容量业务的超高速传输标准及技术探讨[J].电信工程技术与标准化，2018，31（01）：30-34.

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