400G OTN网络技术探讨

网络 通信技术
相比于当前部署的100G系统,400G技术具备大带宽、低时延、低功耗等优势,部署400G系统来满足带宽需求已是大势所趋。那么,400G在OTN(Optical Transport Network,光传送网)网络中是如何应用的?

随着云计算、大数据、高清视频等新业务的不断涌现,以及5G业务即将开始试商用布局,网络带宽压力不断增加,运营商对单纤容量提出更高要求。相比于当前部署的100G系统,400G技术具备大带宽、低时延、低功耗等优势,部署400G系统来满足带宽需求已是大势所趋。

那么,400G在OTN(Optical Transport Network,光传送网)网络中是如何应用的?要想解答这个问题,我们先了解400G在OTN网络的三种传输方案。

  • 2x200G 传输方案
  • 4x100G 传输方案
  • 1x400G 传输方案

对比上述的三种传输方案,都有各自的特点和应用场景。目前,应用最广泛的是***种2x200G传输方案,基于200G PM-16QAM双载波调制技术,通过数字相干接收机,实现500 km无电中继的传输,应用于城域网和骨干网。

下面,我们以2x200G传输方案为例,介绍400G系统的关键技术。

PM-16QAM技术

  • PM-16QAM是高阶码型调制格式。
  • PM指把一个光信号分离成2个偏振方向,再把信号调制到这两个偏振方向进行传输。相当于对数据做了“1分为2”的处理,速率降低一半。
  • 16QAM指一个符号表示4个数字bit,相当于对数据做了1分为4的处理,速率降低了1/4。

同理,QPSK指一个符号表示2个数字bit,相当于对数据做了1分为2的处理,速率降低了1/2。64QAM指一个符号表示6个数字bit,相当于对数据做了1分为6的处理,速率降低了1/6。

双载波光源技术

  • 单载波只用一个频率点;多载波用几个频点来传送信息,如果n个频率给一个用户传送信息,则速率可以提高n倍。
  • 400G双载波通过DSP进行信号处理,将1个400G分为2路200G PM-16QAM信号,1路200G占用37.5 GHz频谱,这样400G只需要75 GHz频谱,达到5.33 bit/s/Hz的频谱效率。

从现阶段电路技术来说,100G已接近“电子瓶颈”的极限。如果速率再高,引起的信号损耗、功率耗散、电磁辐射(干扰)和阻抗匹配等问题难以解决,即使解决则要花费非常大的代价,而400G通过PM-16QAM技术和双载波光源技术可以降低电层处理的速率(即波特率),把400G高速率降到低速率进行传输。

这样,400G(448 Gbit/s)的信号,实际上处理的数据波特率为448÷2(双载波)÷2(PM)÷4(16QAM)=28G Baud。

可变栅格ROADM技术

实现光信号在线路上的灵活封装和智能调度。

  • 可变栅格指信道间隔是可配置的,支持从37.5 GHz开始,以12.5 GHz为步长的间隔。
  • 可变栅格兼容固定间隔的50 GHz和100 GHz的波长栅格。
  • 业务单板支持12.5 GHz的波长调谐,合分波单板支持12.5 GHz可变栅格配置,根据信号大小灵活封装。
  • 通过ROADM对光信号进行可重构,实现光信号的智能调度。

SD-FEC算法

SD-FEC软判决算法采用15%~25%码字开销,来提升系统信噪比,实现长距离传输需求。

  • 第二代SD-FEC软判决算法采用25%码字开销,比***代采用更强的纠错编码,进一步提升传输性能。
  • 支持***代SD-FEC算法(15%)和第二代SD-FEC算法(25%)的切换。

400G技术大幅提升了OTN网络的传输带宽和距离,使得OTN网络实现大带宽长距离无中继传输,为OTN网络在5G商用中起到重要支撑作用。

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文中涉及的缩略语:

  • PM-16QAM(Polarization-Multiplexed 16-Quadrature Amplitude Modulation,偏振复用16阶正交振幅调制)
  • QPSK(Quadrature Phase Shift Keying,四相移相键控/正交移相键控)
  • 64QAM(64 Quadrature Amplitude Modulation,64种符号的正交幅度调制)
  • DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器)
  • ROADM(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer,可重构光分插复用器)
  • SD-FEC(Soft Decision Forward Error Correction,软判决前向纠错)
责任编辑:赵宁宁 来源: 中兴文档
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