1、数据洪流推进光通信发展：跳过 40G，拥抱 100G2012-08-03 10:16:38 文章来源：人民邮电报 100G 时代已经到来。以视频为代表的宽带业务的快速发展，以及云计算、移动互联网和物联网的兴起，正在给日益严峻的网络带宽带来挑战。为了应对这一挑战，满足现在以及未来业务发展的需要，继 10G、40G 之后，大容量的 100G 技术开始越来越多地进入人们的视线。不仅运营商纷纷开展 100G 商用测试和部署，国内外的设备厂商也竞相推出各自的 100G 产品，100G 市场的日渐成熟正在带动整个产业进入一个全新时代。在数据洪流的挑战下，以 40G 和 100G 为代表的高速光传输技术正在
2、快速发展。自 2010 年之后，经过多年市场预热的 40G 逐渐浮出水面，成为运营商扩充传输容量的主要技术手段。然而，伴随着全球网络数据流量的进一步增长，40G 技术是否能够满足网络带宽提升需要的质疑开始出现，尤其是超大容量的 100G 技术的出现和快速成熟使得跳过 40G 直接采用 100G，正在成为一种务实的新选择。虽然 40G 技术在近几年才开始商用部署，但是其实早在 2000 年以前，40G 就已经进入人们的视线。然而，随着互联网泡沫的破灭，全球光通信市场遇冷，40G 技术的发展非常缓慢，直到 2008 年我国才首次实现商用部署，市场随后才逐渐打开。令人遗憾的是，市场的这一波折，让“风
3、华正茂” 的 40G，错过了最佳发展时机。尤其是100G 的迅速崛起正在对 40G 形成冲击。100G 的出现，使得产业链上游的器件以及芯片厂商开始把更多的精力放在 100G 上。这在某种程度上造成了40G 产业链力量的分散、产业链整体实力的相对薄弱以及设备成本相对偏高。更为重要的是，宽带业务的快速增长，也让 40G 技术是否能够满足现在以及未来几年的网络宽带需求成为疑问。思科预计，2015 年网络互联设备的数量将会超过 150 亿台，相当于全世界人口数量的两倍；2015 年全球互联网流量的总量将达到 2011 年的 4 倍，每年 966EB。对于运营商而言，考虑到设备的生命周期及网络数据流量
4、的飞速增长，网络建设不仅需要满足现有的市场需求，更应该面向未来，充分考虑到未来 35 年的网络带宽需求。因此，在这样的考虑和对比下，40G 的优势正在逐渐丧失，越来越多的运营商开始选择跳过 40G 直接应用100G。“2013 年我国骨干网最大链路需求将达到 12T，100G 需求将开始主导，2015 年左右进入规模应用。”中国电信科技委主任韦乐平对我国 100G 市场发展的趋势进行了预测。他认为，目前 100G 传输技术产业链已基本成熟，所有元器件和子系统都具备多厂家商用能力，2013 年市场将成熟。另据电信业权威咨询机构 Ovum 的预测，在 2016 年之前，100G 光网络市场的年增长
5、率将持续保持在 100%以上。随着 100G 相干和软判决技术的快速商用成熟，2013 年将迎来 100G 的全球规模商用。与此同时，10G、40G、100G 长期并存的趋势也非常明显。预计 10G、40G 市场将在 2018 年前保持平稳的收入，分别为 30亿、25 亿美元左右的市场采购量，而 100G 市场规模将在 2016 年前后攀升至第一。技术是无情的，市场是残酷的。虽然在未来的一段时间内 40G 依然拥有一定的市场空间，但是在技术演进的推动和市场需求的促进下，跳过 40G 选择 100G，将会不可避免地成为一种趋势。 需求全力应对数据洪流市场需求是技术发展永恒的动力。100G 产业的
6、成熟、100G 时代的到来，都离不开实实在在的市场需求。今天，伴随着固定互联网的蓬勃发展和移动互联网的飞速增长，数据洪流正滚滚而来。当现有的传输管道无法应对数据洪流而频发“拥挤”乃至“ 瘫痪” 事件时，相信谁也无法否认部署 100G 的迫切性，因为只有更“ 粗”的管道才能确保数据洪流不会变成“洪灾”。各种创新的宽带应用层出不穷，正在让传统电信网络承受着巨大的流量压力。从过去的 P2P 应用到当前的高清视频、高清游戏等娱乐应用，再到持续推进的高清视频会议、高清视频监控等，一直在演进的宽带业务产生的数据流量越来越高，相应对于带宽的需求也越来越高，对于时延的要求越来越严格。正如中国电信科技委主任韦乐
7、平预测的那样，未来 5 年中国干线网流量的年增长率会高达 60%70%，而干线网络带宽需求在 5 年后也将达到当前的 10 到 15 倍，骨干传输网带宽将从 64Tbit/s 增加到至少 120Tbit/s 以上。为了确保高带宽需求下的用户体验，运营商纷纷开始了 100G 的商用或者试商用部署。例如，AT在电层，OTN 使用异步的映射和复用，使得关键的交叉可采用最经济的空分技术。传统的 SDH 以及 MSTP 还是为 TDM 业务而优化的体系，IP 化业务一般通过 POS 或以太网接口直接上载到现有 WDM 网络，这会在组网、保护和维护管理等方面面临挑战。从发展趋势上看，传送网在 IP 化、智
8、能化、大颗粒化的浪潮中， OTN 已经成为必然的方向，并且会随着网络的宽带化不断“下沉”，向城域延伸。从路由器和以太网交换机的技术发展看，10GE 必然会让位于 100G。与此相对应，只要 100G 技术能够成熟起来，实现更低的带宽成本，那么 100G 肯定是 OTN 线路侧的演进方向。另外，从 40G 传输技术的应用看，40GE 的体系虽然经过多年发展已经比较完善，但各种 OTN 设备交叉容量有限，40G 在线路侧显得有些“水土不服”。从现在运营商部署的情况看，40G 只能完成子波长级的调度，尚无法满足全业务的调度。从市场上看仍存在一些不确定因素。因此，不少比较激进的专家认为，随着 100G
9、 技术的商用，40G 需求将会被大大压缩。另外，一些运营商进行的实验证明，100G 可兼容现有的 10G 和 40G 波道，有效地保护现网投资。在接收端，100G 通过相干光技术的引入，可高效补偿传输过程中的各种损伤，无须引入昂贵的色散补偿器，无电中继距离更长。由此，我们可以预见在网络流量持续爆炸式增长的情况下，100G 技术一方面大幅提升了网络的容量，另一方面进一步为 IP 业务而优化，让光传送设备为 IP 层提供一个直通的波长或子波长带宽，不再由路由器进行转发。这样带来的直接好处是提高了网络整体传送性能，同时也降低了总体建网成本。 标准奠定商用化之基100G 技术能否规模部署和实现商用化，
10、除了市场需求这个根本动力以外，标准化是一个重要的前提。在标准尚未确立前，作为主力军的设备制造商会因缺乏统一的方向而基于各自的理解推出不同的解决方案，这必然会延缓整个产业链的成熟，最终阻碍商用化进程。截至目前，在 IEEE（美国电气和电子工程师协会）、ITU-T（国际电信联盟标准化组织）和 OIF（光纤互联网络论坛）三大标准组织的共同努力下， 100G 相关标准已经成熟，从而为规模商用铺平了道路。100G 相关标准的完善，主要集中在最近数年完成。2010 年年中，IEEE802.3ba 对 100GE 完成了规范；ITU-T，则在 2009 年年底就为 100GE 业务承载定义了 OTU4；OI
11、F 则规范了业务的 100G 长距模块的实现以及100G 互联互通接口规范。 100G 相关标准的陆续发布，加快了国际主流设备制造商推出解决方案的速度，100G DWDM 骨干传输解决方案在 2011 年纷纷涌现。伴随着全球运营商的积极推动，100G 逐渐成为减小干线传输带宽压力的有效手段。中国电信积极进行的测试和验证，最终促成了 100G 国家标准的形成。2011 年，中国电信启动了 100G DWDM 设备研究性测试，并在此基础上完成了国内 100G DWDM 设备技术要求（标准）。然而，骨干网并非 100G 唯一的“ 用武之地”。当城域网面对的流量压力日益增大时，100G 开始从骨干下沉
12、至城域，以发挥更大的作用。值得注意的是，100G 在城域网的应用尽管得到了许多电信运营商和设备制造商的关注，但当前却呈现态度不一致的状况。例如，有些设备制造商主张采用长途网使用的相干技术，而有些设备制造商则试图利用 428Gbps 方式的直接调制技术。显然，整个产业界需要就 100G 在城域网的应用达成新的共识即实现标准化。针对这一新情况，标准化组织也开始关注 100G 城域应用的相关规范。例如，OIF 近日在其第三季度会议上推出了三个新项目，包括将长途 100G DWDM 网络扩展到城域应用、下一代的多链路 Gearbox 规范以及芯片级的光通信机制。应用应用场景更加丰富为了更好地应对业务流
13、量和网络带宽增长的压力，具备大容量、长距离传输特征的 100G 技术正在被越来越多地部署到干线网络、大型本地网以及城域网的核心层，用于城域网业务流量汇聚、大型数据中心之间的数据交互、核心路由器之间的接口互联以及大容量长距离传输等多种场景，为网络的新一轮提速奠定基础。从业务驱动上看，100G 部署的需求主要来自城域网业务汇聚和数据中心交互。当前，随着以视频业务为代表的宽带业务的快速发展，接入层带宽的增加必然导致城域网汇聚层和核心层的宽带需求增加。在此趋势下，汇聚层节点数量以及带宽的快速攀升，促使了运营商在城域网核心层部署 100G，以适应大带宽业务流量汇聚以及与长途传输设备接口之需。在数据中心业
14、务上，由于互联网、云计算等业务的蓬勃发展，高宽带网络成为数据中心建设的基本要求。在数据中心将众多服务器集中在一起的服务模式下，100G 技术的采用，不仅可以满足数据中心互联的海量带宽需求，而且可以有效减少接口，降低机房占地面积以及设备功耗，帮助运营商以及互联网企业部署高密度、万兆互联的新一代数据中心。与此同时，在网络 IP 化趋势下， 骨干网的数据流量主要由核心路由器产生。现网中核心路由器主要采用10GE 接口与 WDM 设备互联以实现长距离传输。随着 100G 技术的成熟，核心路由器可以直接采用 100G 接口与传输设备相连，不仅可以实现大容量和高带宽，还可以进一步减少用户侧接口数量，以满足数据业务发展的需要。目前，由于 100G 接口已经被公认为是下一代核心路由器的标准配置，国内外的各大设备厂商竞相推出了 100G的产品和设备。由此可见，在数据“洪峰”的冲击下，无论是大容量传输、城域网还是数据中心交互的宽带需求都呈现几何级数增长。网络运营商要想应对这一增长，就不可避免地要进行网络扩容，在更多场景，更大范围地应用 100G 大带宽网络设备。
