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摘要：为了满足大容量的带宽需求，部署100G波分系统已成为迫切需要，本文对100G传输技术的关键技术及应用等方面进行探讨。
关键词：100G波分；关键技术；应用
引言：随着现今互联网技术的快速发展，城域网的数据流量大大增加，导致其中所受到的网络带宽压力也越来越大。并且，我国网络带宽需求也已经随着4G业务、IPTV等宽带业务的发展迅速增长，互联网中的骨干带宽正在以每年50%-125%的速度进行增长，40G波分系统已很难满足未来几年的带宽增长的需求.为了满足大容量的带宽需求，100G技术逐步成熟及规模商用，大规模部署100G OTN波分已成为电信运营商、大型互联网企业迫切需要。
当前主要设备厂商的100G波分系统可在C波段提供的传输容量。100G技术实现商用，得益于规模越来越大、体积越来越小的光器件和电芯片集成技术外，同时一些关键技术的突破也推动了100G波分的发展，主要有PM-QPSK 光调制技术、相干接收、高增益软判决（SD）FEC 技术、DSP算法等。
一、100G波分的关键技术
随着100G波分关键技术的逐渐成熟，现核心网络及其业务都以100Gbit/s器件为网络传输主体应用，因此，对100G波分关键技术进行探讨分析就显得极为重要。
相对于40Gbit/s技术从提出到商用经历近10年发展过程而言，100Gbit/s技术从提出到接近设备成熟可谓异常迅速。为推动100Gbit/s光通信产业链的发展，多个光通信国际标准组织积极制定100Gbit/s相关标准，涵盖100Gbit/s器件、光模块、OTN开销处理、系统设备等领域。IEEE于2010年6月发布了40Gbit/s/100Gbit/s以太网接口标准802.3ba；由多个光模块厂商组成的CFP多源协议联盟也发布了客户侧可热插拔光模块硬件和软件接口协议，为100Gbit/s客户侧接口制定了接口规范；ITU-T于2009年12月更新了OTN接口建议G.709，定义了支持100GE接入的OTU4帧结构及映射协议，规范了100Gbit/s板卡中成帧处理要求；OIF负责制定100Gbit/s波分侧光模块电气机械接口、软件管理接口、集成式发射机和接收机组件、前向纠错技术的协议规范，有力地推动了波分侧接口设计标准化。
1.1 PM-QPSK 光调制技术
100G信号比特率是112Git/s或者更高。如果直接采用QPSK调制，会对系统的光/电器件提出非常高的技术要求。所以引入了光偏振复用（Polarization Multiplexed）方案。偏振复用采用两路独立的光偏振态来承载56GH业务。每路偏振态都采用QPSK调制方式，可以将波特率进一步降低到28Gbit/s。从而可以降低光/电器件的带宽要求，并降低了系统功耗和成本。国际标准化组织综合此两种技术选择“偏振复用-正交相移键控码”（PM-QPSK）做为标准100G光调制方式。
1.2 相干接收
相干平衡光接收机从光信号还原出两路偏振态，并从中解调出4路相位信息，经过A/D转换为数字信号，然后通过电补偿处理模块来补偿信号由于长距传输造成的一些物理损伤，可去掉由于CD 和PMD 所带来眼图上的失真和码间干扰。
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1.3 DSP技术
经过长距离传输后，由于PM-QPSK 光信号的偏振态会随机变化，接收端本地光振荡器与接收光信号存在频率差以及相位差，业界采用的解决方案是采用高速电信号处理（DSP）技术，在电域补偿色散和PMD，提升色散容限和PMD 容限。相比NRZ直接接收，DSP补偿技术可提升OSNR 容限到近6dB。
1.4 高增益软判决（SD）FEC 技术
SD-FEC 译码充分利用了信道输出的波形信息，解调器将匹配滤波器输出的一个实数值送入译码器，即软判决译码器需要的不仅仅是“0/1”码流，还需要“软信息”来说明这些“0/1”是0 还是1 的可靠程度，即离判决门限越远，判决的可靠性就越高，反之可靠性就越低。要体现远近程度就要把判决空间划分得更细。除了划分“0/1”的门限，还要用“置信门限”将“0”和“1”空间进行划分以说明判决点在判决空间的相对位置。软判决包含了比硬判决更多的信道信息，译码器能够通过概率译码充分利用这些信息，从而获得比硬判决译码更大的编码增益。
二、100G产业链发展
当前，无论是数通设备还是WDM传输设备厂商，均在100Gbit/s设备研发方面取得了突破性进展，主流的数通设备厂商和传输厂商一般均可提供100GE路由器/交换机和100Gbit/sWDM/光传送网（OTN）设备，国内传输设备厂商华为、中兴、烽火均推出基于DP-QPSK相干接收实时处理的100Gbit/s传输设备。100G端到端产业链业已完善，并逐步在全球范围内应用。
三、100G波分的应用分析
100G波分技术主要可应用于电信运营商骨干网、大型城域网及互联网数据中心，可以解决100G客户侧的端口需求，也可以用于40GE/10GE/GE等低俗业务的需求，在现网中主要用于以下三个场景：
1.骨干网
电信运营商骨干网互联的带宽增长需求，需要100G系统来提供大带宽，节约波道及纤芯资源。
2.本地网
本地网随着4G业务、IPTV等业务的发展，本地网的带宽压力日趋增长，促使城域网需要部署100G波分系统。
3.大型互联网数据中心的互联
近年来随着互联网、云计算、视频直播等业务的蓬勃发展，此类业务对带宽的时延及带宽要求较高，一般需要采用且互联网数据中心部署存储分发网络（CDN）来支持内容分发，促使互联网数据中心的互联需要部署100G波分系统。
四、结束语
总之，随着网络建设进程的加快和100G波分技术的成熟，光传输网络整体将朝着超大容量进行，更加符合人们的网络使用要求。100G波分关键技术的应用能有效降低组网难度，提高传输速率，为今后通信网络发展提供坚实的技术保障。
参考文献
[1]丘志方.对100G波分复用传输系统关键技术运用的探讨[J].城市建设理论研究，2013
[2]柳立峰.100G传输系统关键技术研究及应用探讨[J].江西通信科技.2013（01）
[3]李太平.100G波分在城域网中的应用分析[J].中国新通信.2014（04）
论文作者:陈文宇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/6
标签：波分论文; 技术论文; 判决论文; 偏振论文; 互联网论文; 关键技术论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2018年第8期论文;