華為40G DWDM傳輸解決方案簡析

    40G傳輸商用化步伐正在加速

 

　進入2008年後，全球40G傳輸商用化進程出現明顯的加速趨勢，開始規模部署。其中，北美的AT&T、Sprint都在籌備40GDWDM全國骨幹商用網絡，XO、Hibernia已建成40G傳輸網絡並投入使用；在歐洲，40G傳輸的建設項目正在大量出現，Telefonica、DT、FT、BT、KPN、TI、Arcor、Viatel等先後啟動40GDWDM網絡建設或試點網絡建設；在獨立國協，TransTeleCom的長途骨幹網上已經成功開通40G業務，Rostelecom準備年內完成建設；在亞太，NTT、越南VNPT、馬來西亞電信等將在年底完成40G商用網建設；在國內，中國電信、中國網通也正在籌備40G傳輸商用網計劃。

 

　商用化進程的加速也帶動了產業鏈的發展，主流器件供應商紛紛加快產能的增長，不但可以支持規模商用，同時也使40G設備價格呈現快速下降趨勢。

 

　40G傳輸技術上的考慮和選擇

 

　相對於以往的10G傳輸系統，採用差異化的調製編碼格式成為40G傳輸系統的最顯著特點。40G傳輸在同等物理條件下與10G傳輸系統相比，信噪比（OSNR）要求提高4倍（6dB），色度色散容限降低16倍，偏振模色散（PMD）容忍能力降低4倍，非線性效應也變得更加明顯。為克服這些限制，以達到商用要求，有多種手段可用，包括超強FEC技術、RAMAN放大技術、色散管理技術、調製編碼技術、偏振管理技術以及反向復用等，其中調製編碼技術是最為關鍵的手段。目前調製編碼技術選擇眾多，有基於強度調製的NRZ、DRZ、ODB、PSBT，基於相位調製的DPSK和DQPSK以及結合偏振復用的調製技術DP-QPSK等。下表是各種編碼技術的主要性能比較：

　上表性能指標中，OSNR是光信噪比，越大表示性能越好；能否支持50GHZ表示系統能傳送的最大波數量，在不使用擴展C波段的前提下，支持50GHZ表示系統最大可支持80波傳送；PMD容限是偏振膜色散容限，越高表示傳送距離越遠；色散補償方式TDC是可調色散補償，EDC是電色散補償。

 

    由上表的分析可見，沒有一種技術能做到各方面都最好，每種技術都有自己最合適的應用場景。根據不同的場景選用合適的技術是當前階段的最優選擇。因此，綜合考慮到網絡容量、網絡距離、實現成本等方面的因素，華為選擇了ODB、DRZ和DQPSK這三種調製編碼格式作為40G解決方案中的基礎技術。其中ODB/PSBT實現簡單、成本低，是80/96波中短距傳輸中最成熟可行的技術選擇；DRZ編碼非線性抑制能力強，比DPSK實現簡單、成本低，是40/48波長距離傳輸中性價比最高的技術；DQPSK編碼OSNR靈敏度高，PMD容限大，比DP-QPSK實現簡單，在80/96波長距傳輸中各方面性能達到最佳平衡。這三種技術可以覆蓋傳送網絡中的大部分應用場景，在實際應用中可以「因需而選」。華為可提供基於這三種不同調製編碼格式的40G傳輸解決方案。

 

    華為創新的40G傳輸解決方案

 

    華為在40G傳輸領域持續投入，不斷創新，推出了一系列成熟商用的技術方案，包括：

 

　一、適用於40/48波系統的DRZ編碼調製格式。

　該技術在有效抑制通道內非線性效應的同時，也避免了通道間非線性效應的影響，可以實現超長距離1500公裡無電中繼傳輸。DRZ是一種先進的RZ類調製技術，它同時對光信號載波的相位進行控制，引入了差分相位（Differential Phase），兩個RZ脈衝之間有180度的相位差，DRZ這種碼型特徵使其具備了很強的IFWM和IXPM容忍能力。DRZ屬於OOK類編碼調製技術，發射機和接收機實現相對簡單，不需要複雜的平衡接收機。

 

　二、適用於80/96波系統骨幹超長距的eDQPSK編碼調製格式。

　eDQPSK編碼調製技術是傳輸應用的最佳選擇。eDQPSK編碼在DQPSK編碼基礎上引入了預啁啾（Pre-chirp）技術來改善非線性性能，綜合了DQPSK和預啁啾技術的優點，具備了高色散容限、高PMD容限、高頻譜效率、高非線性容忍能力等特點，在50GHz波長間隔超長距傳輸中性價比最高。普通DQPSK技術由於波特率降低了一半（20Gbaud/s），相應的色散容限和PMD容限更大，但非線性效應容限由於相位噪聲的影響，提升幅度不大。預啁啾技術已經廣泛應用在華為的10G系統中，最大優勢在於通過啁啾調節有效抑制SPM和XPM，提高了非線性容忍能力，並且僅僅改變了調製方式，不引入新器件，成本也沒有增加。圖1顯示了eDQPSK和DQPSK技術的參數比較，其支持更高的入纖功率和傳輸性能，最大無中繼傳輸距離達到1600公裡。

　　

 

　三、適用於老光纖的反向復用技術（IMX）。

　據統計，現網中20％的老光纖由於性能劣化，PMD係數過高（>0.3ps/nm.square＜km＞），是無法傳40G信號的。華為創新地推出了反向復用技術，將一個40G解成4個10G，能夠保證40G信號在老光纖、老系統中進行傳輸，而不用重新鋪設光纜，從而保護客戶的現網資源和投資。此外IMX方案可以實現在現網上不做任何改動直接傳輸40G路由器業務的能力。在一些網絡應用情況下，40G埠數量較少，在10G傳輸網絡直接傳輸可以大大節省網絡投資，縮短開通時間。
四、能增加20％傳輸容量的擴展C波段技術。

　

    普通C波段技術最大只能提供80波×40G（3.2T）的傳輸容量。華為專利的擴展C波段技術能夠額外增加20％光纖傳輸帶寬，從而提供最大96波×40G（3.84T）的傳輸容量，也是目前業界最大商用系統容量。

　五、網絡平滑升級技術。

 

　考慮到運營商對網絡平滑升級的需求，華為基於10G傳輸系統平臺進行40G單板開發，保證了40G傳輸和10G傳輸的完全兼容，40G板卡在現有的10G傳輸系統上即插即用，支持10G傳輸網絡平滑升級到40G傳輸網絡，不中斷原有業務。

 

　綜合這一系列創新技術，華為根據不同的應用場景，提供最具性價比的40G傳輸解決方案。圖2顯示了華為40G傳輸解決方案的應用場景。ODB編碼可用於區域網絡40G傳輸，最大容量可以達到96波×40G（3.84T）；eDQPSK編碼適合96波骨幹超長距40G傳輸，容量可以達到96波×40G（3.84T）；DRZ編碼適合48波40G傳輸，最大容量為48波×40G（1.92T）；IMX適合在老光纖、老系統中傳輸40G信號。

    華為40G傳輸商用情況介紹

 

　截至2008年4月，華為40G傳輸已經完成商用工程、現網測試、運營商準入共計23個，成為全球40G傳輸市場的商用領導者。早在2001年，華為已經啟動40G技術的開發，在2006年推出了第一個40G傳輸版本，並且在法國NEUFTelecom網絡中實現首次成功商用；2007年年底承建了北美海纜運營商Hibernia的哈利法克斯-波士頓段96波DWDM工程；幫助俄羅斯TransTeleCom升級莫斯科－聖彼得堡段的DWDM網絡至40波×40G容量，最大無電中繼傳輸距離達到1141公裡，創造了40G傳輸超長距商用紀錄；2008年年初承建了北美XOCom－munications的華盛頓特區－紐約段80波40G傳輸工程；中標西班牙Telefonica馬德裡、巴塞隆納城域網，新建純40G傳輸網絡。

 

　　未來幾年40G傳輸進入規模商用的階段。華為本著「以客戶為先，持續創新」的理念，依託現有的技術和產業狀態，為客戶提供有最佳投資收益比的40G傳輸解決方案。