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摘 要：100G技术已成为目前高速光通信技术的研究焦点，本文分别从关键技术，应用现状，存在技术挑战等方面分别对100G进行了分析与探讨，并对100G技术的后续发展进行了展望。
关键词：100G；关键技术；应用分析
1 引言
当前光纤通信业正处于一个令人激动的创新与变革期。正值我国宽带发展步入高速增长期，“宽带中国战略”实施办法及细则呼之欲出，运营商也已纷纷制定了雄心勃勃的规划并积极引入创新技术以推进转型步伐，从接入网到骨干网各个层面的突破即将在我国上演。
电信权威资讯机构Ovum发布最新100G市场研究报告：2012年第二季度，100G市场规模同比增长227%。尽管通信市场受全球经济低迷影响，但100G在强大市场需求驱动下实现高速增长。新型的100G技术已逐渐成为超高速业务接入与传送的热点技术与此相关的国际标准化组织设备与器件厂商仪表厂商研究机构等都已参与到100G技术的研究之中。100G技术拥有精确色度色散CD与偏振模PMD补偿均衡，而提高光信噪比OSNR容限，降低非线性效应影响等依然是100G技术所面临的必须解决的关键问题。本文主要在介绍100G技术发展现状的基础上对于100G关键技术及其应用等相关问题展开了深入分析，对100G技术的后续发展进行了探讨。
2 100G关键技术
和40G技术类似，除了支持现有通路间隔，如（100GHz，50GHz）和尽量提高频谱利用率之外，100G的关键技术主要体现在调制编码与复用，色度色散容限，偏振模色散容限，OSNR容限，非线性效应容限，FEC等多个方面。
（1）调制编码与复用
从实现方式上来看，100G的调制格式和复用方式相对40G而言类型更为丰富，除了基于偏振复用结合多相位调制的调制方式，如偏振复用四相相移键控（PDM-DQPSK）之外，还包括更多级相位和幅度调制的调制码型，如8/16相相移键控（8PSK/16PSK16/32/64）级正交幅度调制（16QAM/32QAM/64QAM）
等，以及基于低速子波复用的正交频分复用OFDM这些编码同时也可以和偏振复用技术结合，组合类型非常丰富。从调制编码的解调来看，目前主要可采用两种方式，即直接解调和相干解调，其中相干解调主要采用数字信号处理DSP技术来实现，显著降低了相干通信中对于激光器特性的要求。
（2）色度色散容限
100G技术的色度色散容限主要依赖于两种途径解决，一是采用多级调制降低波特率，从而等效提高色散容限；二是采用数字电域的信号处理进行色散均衡，而40G则可以选择多种方式解决（也包含100G技术采用的方式），典型的如采用传统色散补偿结合可调色散的方式。传统逐段进行色散补偿的方式在100G基于DSP进行色散均衡的系统中并不需要，在线路中逐段引入色散补偿将对系统性能造成一定的影响。
（3）偏振模色散容限
PMD容限，与CD容限提高的解决思路类似，100G技术主要采用多级调制或者多级调制结合电域的信号处理进行PMD均衡，如采用PM-（D）QPSK直接检测，差分群时延最大值可达到10ps左右而采用相干检测时可达到75ps左右。由于100G信号比特速率非常高，采用线路直接进行PMD补偿的实时处理要求很高，具体实现可能性和必要性有待进一步研究。
（4）OSNR容限
OSNR容限是100G技术的另外一个关键参数。数对于相同的调制格式100G相对于40Gbit/s的OSNR容限要求要提升4dB左右，这对于系统实际研发而言挑战性很大。目前，采用不同调制格式的OSNR容限差异较大，但相同的调制格式采用相干接收后可显著提升OSNR容限12dB以上。具体容限值由于不同文献可能采用不同的参考定义和具体物理实现，其相对值仅有参考意义。
3 100G技术应用现状
尽管全球经济的不景气导致电信行业投资更为理性，但在爆炸性增长的数据流量以及由此导致的“增量不增收”困局面前，运营商对100G光传输技术的青睐正日益升温。100G在全球范围已经迅速由实验室转入现网测试，更有不少运营商开始小规模部署。就在2012年第一季度，其市场规模首次单季超过1亿美元，阶段性地达到1.41亿美元。
整个业界对于100G技术的广泛看好，其原因取决于多个方面，但其高度统一的技术标准有效确保了整个产业链上下游的发展前景。黄晓庆也指出，无论是过去的40G还是10G，都没有现在100G这么高度一致的标准体系。目前ITU-T、IEEE、OIF、CCSA等国际国内标准已经成熟：IEEE，100GEL1/L2、IEEE802.3ba完稿；ITU-T，100GOTNL1/L2、G.709、G.959.1完稿；OIF，100G模塊/FEC/发射机/接收机标准完稿；CCSA，今年年内亦将发布100G系统技术要求。
进入2012年以来，全球运营商引入100G技术的热情不断上涨。一份来自Infonetics的报告显示，在其所调研的全球21家无线及综合业务电信运营商现任的采购决策者中，95%的受访者均计划部署100GE接口，同时绝大多数不会部署40GE。从国内三家运营商的动作来看，今年三家都会陆续开启100G的系统测试，对100G的钟情程度可见一斑。
中国电信北京研究院高级工程师李俊杰透露，中国电信骨干传送网100G传输需求已显现，主要的业务驱动来源于骨干IP网100GE中继电路，同时也是骨干传送网自身发展的需求，同时按照中国电信的规划，今年也将开启100G的现网应用试点，同时2013年逐步引入商用。黄晓庆也明确指出，100G已经基本成熟，目前已接近应用节点，而中国移动可以跨越40G，直接上100G。中国联通目前也在加紧100G的相关测试工作。
相比早期各厂家对于100G高速传输特性的大肆渲染，目前运营商对于100G所带来的价值有了更确切的判断。李俊杰指出，100G将带来大管道、低时延、ETH友好、光纤光缆强适应、高集成/低成本等显著利好。 4 100G技术在光传送网中面临的挑战
（1）是功耗。包括系统功耗、DSP芯片功耗、OTN电交叉芯片功耗、光模块功耗都需要进一步地下降。目前100G系统80个波长满配共需约2万瓦，包括DSP、电交叉、光模块、风扇用电等，而光模块方面，虽然其能耗不算太大，然而要扩大下一代光模块的使用规模，还需要降低它的功率。
（2）是集成度。大量的激光器、放大器、波分复用、发射机/接收机等进行高度集成，可进一步控制成本，100G将为光电路、光电集成等领域带来更多的发展机遇。目前光子集成电路、Siliconphotonics都是较好的新技术，兼具高集成和低成本的优势，利于大规模生产。
（3）缺乏有效的测试手段。100G采用偏振复用，且信号光谱较宽，只能采用关断激光器方法，无法进行实时测试，且部分重要指标只能通过厂家网管读取，同时在线测试仪表亦非常匮乏，无法实现业务在线测试OSNR。
（4）面向网络的OMC管理向面向用户的OSS管理演进。随着业务融合技术和智能管道技术的大量使用，如何快速有效地进行物理资源调配，很可能成为运营商未来很重要的一项工作。传统的控制平面、管理平面难以满足这一需求，需要逐渐走向控制平面、管理平面、传输平面三为一体的新型网络配置方式。
5 结论
随着100GE标准正式确定，100GWDM长距传输的需求后续会逐步出现，主要解决100G信号在省际和省内干线层面的1000公里以内甚至更长的传输需求。但是在干线网络上，由于目前基于40Gb/s速率的路由器和传输系统已经大规模部署，部分解决了端口容量和端口数量的问题，预计基于100Gb/s的长距传送在近2～3年内将不是主要需求，相信在这个时间窗口内100G长距传输技术存在的主要技术瓶颈也会逐步攻克，并迎来容量大幅提高的100GWDM时代的来临。
参考文献：
[1]IEEE802.3ba-2010.40Gb/sand100Gb/sEthernet[S].2010.
[2]ITU-TG.709.InterfacesfortheOpticalTransportNetwork（OTN）[S].2
009.
[3]趙文玉，张海，汤瑞，等.OTN关键技术及应用策略探讨[J].电信网技术，2010（11）：50-54.
[4]张海懿.100G光传送时代渐行渐近[N].人民邮电报，2010-11-26.
关键词：100G；关键技术；应用分析
1 引言
当前光纤通信业正处于一个令人激动的创新与变革期。正值我国宽带发展步入高速增长期，“宽带中国战略”实施办法及细则呼之欲出，运营商也已纷纷制定了雄心勃勃的规划并积极引入创新技术以推进转型步伐，从接入网到骨干网各个层面的突破即将在我国上演。
电信权威资讯机构Ovum发布最新100G市场研究报告：2012年第二季度，100G市场规模同比增长227%。尽管通信市场受全球经济低迷影响，但100G在强大市场需求驱动下实现高速增长。新型的100G技术已逐渐成为超高速业务接入与传送的热点技术与此相关的国际标准化组织设备与器件厂商仪表厂商研究机构等都已参与到100G技术的研究之中。100G技术拥有精确色度色散CD与偏振模PMD补偿均衡，而提高光信噪比OSNR容限，降低非线性效应影响等依然是100G技术所面临的必须解决的关键问题。本文主要在介绍100G技术发展现状的基础上对于100G关键技术及其应用等相关问题展开了深入分析，对100G技术的后续发展进行了探讨。
2 100G关键技术
和40G技术类似，除了支持现有通路间隔，如（100GHz，50GHz）和尽量提高频谱利用率之外，100G的关键技术主要体现在调制编码与复用，色度色散容限，偏振模色散容限，OSNR容限，非线性效应容限，FEC等多个方面。
（1）调制编码与复用
从实现方式上来看，100G的调制格式和复用方式相对40G而言类型更为丰富，除了基于偏振复用结合多相位调制的调制方式，如偏振复用四相相移键控（PDM-DQPSK）之外，还包括更多级相位和幅度调制的调制码型，如8/16相相移键控（8PSK/16PSK16/32/64）级正交幅度调制（16QAM/32QAM/64QAM）
等，以及基于低速子波复用的正交频分复用OFDM这些编码同时也可以和偏振复用技术结合，组合类型非常丰富。从调制编码的解调来看，目前主要可采用两种方式，即直接解调和相干解调，其中相干解调主要采用数字信号处理DSP技术来实现，显著降低了相干通信中对于激光器特性的要求。
（2）色度色散容限
100G技术的色度色散容限主要依赖于两种途径解决，一是采用多级调制降低波特率，从而等效提高色散容限；二是采用数字电域的信号处理进行色散均衡，而40G则可以选择多种方式解决（也包含100G技术采用的方式），典型的如采用传统色散补偿结合可调色散的方式。传统逐段进行色散补偿的方式在100G基于DSP进行色散均衡的系统中并不需要，在线路中逐段引入色散补偿将对系统性能造成一定的影响。
（3）偏振模色散容限
PMD容限，与CD容限提高的解决思路类似，100G技术主要采用多级调制或者多级调制结合电域的信号处理进行PMD均衡，如采用PM-（D）QPSK直接检测，差分群时延最大值可达到10ps左右而采用相干检测时可达到75ps左右。由于100G信号比特速率非常高，采用线路直接进行PMD补偿的实时处理要求很高，具体实现可能性和必要性有待进一步研究。
（4）OSNR容限
OSNR容限是100G技术的另外一个关键参数。数对于相同的调制格式100G相对于40Gbit/s的OSNR容限要求要提升4dB左右，这对于系统实际研发而言挑战性很大。目前，采用不同调制格式的OSNR容限差异较大，但相同的调制格式采用相干接收后可显著提升OSNR容限12dB以上。具体容限值由于不同文献可能采用不同的参考定义和具体物理实现，其相对值仅有参考意义。
3 100G技术应用现状
尽管全球经济的不景气导致电信行业投资更为理性，但在爆炸性增长的数据流量以及由此导致的“增量不增收”困局面前，运营商对100G光传输技术的青睐正日益升温。100G在全球范围已经迅速由实验室转入现网测试，更有不少运营商开始小规模部署。就在2012年第一季度，其市场规模首次单季超过1亿美元，阶段性地达到1.41亿美元。
整个业界对于100G技术的广泛看好，其原因取决于多个方面，但其高度统一的技术标准有效确保了整个产业链上下游的发展前景。黄晓庆也指出，无论是过去的40G还是10G，都没有现在100G这么高度一致的标准体系。目前ITU-T、IEEE、OIF、CCSA等国际国内标准已经成熟：IEEE，100GEL1/L2、IEEE802.3ba完稿；ITU-T，100GOTNL1/L2、G.709、G.959.1完稿；OIF，100G模塊/FEC/发射机/接收机标准完稿；CCSA，今年年内亦将发布100G系统技术要求。
进入2012年以来，全球运营商引入100G技术的热情不断上涨。一份来自Infonetics的报告显示，在其所调研的全球21家无线及综合业务电信运营商现任的采购决策者中，95%的受访者均计划部署100GE接口，同时绝大多数不会部署40GE。从国内三家运营商的动作来看，今年三家都会陆续开启100G的系统测试，对100G的钟情程度可见一斑。
中国电信北京研究院高级工程师李俊杰透露，中国电信骨干传送网100G传输需求已显现，主要的业务驱动来源于骨干IP网100GE中继电路，同时也是骨干传送网自身发展的需求，同时按照中国电信的规划，今年也将开启100G的现网应用试点，同时2013年逐步引入商用。黄晓庆也明确指出，100G已经基本成熟，目前已接近应用节点，而中国移动可以跨越40G，直接上100G。中国联通目前也在加紧100G的相关测试工作。
相比早期各厂家对于100G高速传输特性的大肆渲染，目前运营商对于100G所带来的价值有了更确切的判断。李俊杰指出，100G将带来大管道、低时延、ETH友好、光纤光缆强适应、高集成/低成本等显著利好。 4 100G技术在光传送网中面临的挑战
（1）是功耗。包括系统功耗、DSP芯片功耗、OTN电交叉芯片功耗、光模块功耗都需要进一步地下降。目前100G系统80个波长满配共需约2万瓦，包括DSP、电交叉、光模块、风扇用电等，而光模块方面，虽然其能耗不算太大，然而要扩大下一代光模块的使用规模，还需要降低它的功率。
（2）是集成度。大量的激光器、放大器、波分复用、发射机/接收机等进行高度集成，可进一步控制成本，100G将为光电路、光电集成等领域带来更多的发展机遇。目前光子集成电路、Siliconphotonics都是较好的新技术，兼具高集成和低成本的优势，利于大规模生产。
（3）缺乏有效的测试手段。100G采用偏振复用，且信号光谱较宽，只能采用关断激光器方法，无法进行实时测试，且部分重要指标只能通过厂家网管读取，同时在线测试仪表亦非常匮乏，无法实现业务在线测试OSNR。
（4）面向网络的OMC管理向面向用户的OSS管理演进。随着业务融合技术和智能管道技术的大量使用，如何快速有效地进行物理资源调配，很可能成为运营商未来很重要的一项工作。传统的控制平面、管理平面难以满足这一需求，需要逐渐走向控制平面、管理平面、传输平面三为一体的新型网络配置方式。
5 结论
随着100GE标准正式确定，100GWDM长距传输的需求后续会逐步出现，主要解决100G信号在省际和省内干线层面的1000公里以内甚至更长的传输需求。但是在干线网络上，由于目前基于40Gb/s速率的路由器和传输系统已经大规模部署，部分解决了端口容量和端口数量的问题，预计基于100Gb/s的长距传送在近2～3年内将不是主要需求，相信在这个时间窗口内100G长距传输技术存在的主要技术瓶颈也会逐步攻克，并迎来容量大幅提高的100GWDM时代的来临。
参考文献：
[1]IEEE802.3ba-2010.40Gb/sand100Gb/sEthernet[S].2010.
[2]ITU-TG.709.InterfacesfortheOpticalTransportNetwork（OTN）[S].2
009.
[3]趙文玉，张海，汤瑞，等.OTN关键技术及应用策略探讨[J].电信网技术，2010（11）：50-54.
[4]张海懿.100G光传送时代渐行渐近[N].人民邮电报，2010-11-26.