在100Gb/s正式商用之前,业界主要关注点集中在100Gb/s设备研制、传输性能提升、集成度和功耗进一步优化等方面。伴随着100Gb/s设备商用节奏加快,业界逐渐把超高速光传输技术攻关和新产品研制的重点聚焦在超100Gb/s(由于长距传输线路具体速率暂未确定,故采用超100Gb/s笼统表示)的未来发展上。国内的三大光传输设备商从2012年左右开始逐步发布了400Gb/s、1Tb/s等速率实验室样机或正在开展产品研制,部分在国外运营商进行了现网试验,阿朗公司去年甚至推出了基于2载波、400Gb/s 速率、传输距离可达500km量级的超高速传输板卡,同时今年在法国电信Orange进行商用试验。另外中国电信、中国移动等国内运营商后期均有在实验室或现网进行400Gb/s技术测试验证的计划。从目前公开报道的信息来看,国内外主要光传输设备商现阶段主研的超100Gb/s商用样机主要集中在400Gb/s速率,设备研制难题包括调制格式、复用方式、子载波选择、数字信号处理算法及实现、前向纠错等,力求研制成功低单位成本及能耗、高集成度并满足实际应用需求(包括传输距离、谱效等等)的商用化产品,而更高速率的超100Gb/s设备尚处于实验室研究或模型样机研制阶段。
超100Gb/s主要涉及短距离互联(客户侧)和长距离传输(线路侧)。客户侧技术方面,鉴于IEEE已经把速率定位于400GE,超100Gb/s客户侧的技术选择主要围绕400Gb/s进行,截至今年8月IEEE 802.3 400GE项目组已召开了3次会议,目前讨论的重点依然是关键技术路线的选择,典型如电层通道速率、光层通道速率、FEC(前向纠错编码)选择等等。参考100Gb/s低成本实现讨论方案(802.3bm项目,单模光纤方案目前暂未获通过)并结合未来可预见技术发展等,400GE接口有多种实现方案,包括25Gb/s、50/56Gb/s不同的电接口速率、脉冲幅度调制(PAM-n)和离散多载波(DMT)等多种基于不同波特率的光接口调制复用方式等等。
无论是超100Gb/s客户侧还是线路侧,在终技术路线选择时面临的关键问题,就是如何让性能和成本尽可能在特定阶段接近某种平衡,譬如超100Gb/s客户侧接口就是应用需求要求低成本实现的明显例子。客户侧传输距离短因而存在多种实现方案,这将导致出现评估哪种方案成本更低的难题,IEEE 802.3bm项目中100GE单模光纤的多种低成本方案目前仍然没有达成共识就是例证。另外,线路侧技术选择主要面临的就是如何权衡传输距离和频谱效率的取舍,但同时频谱效率又会变相地转化到比特成本上,因此实际上也是性能与成本之间的平衡问题。
虽然40Gb/s和100Gb/s尤其是100Gb/s技术研究及终商用实现方案选择经验为超100Gb/s技术的未来发展提供了很好的参考,但由于超100Gb/s传输速率一般至少要提升4倍或10倍,相应参与光电信号处理的光学器件和微电子器件工作带宽显著提升,超100Gb/s在后续发展方面还面临诸多挑战。
虽然目前400Gb/s已经出现了商用试验案例,但纵观应用需求、技术路线、标准规范、设备研制等多方因素,超100Gb/s整体上尚处发展初期,后续演进存在多种可能。,从客户侧应用需求来看,由于传输速率标准已经确定为400GE,目前国外大量的400GE超高速光互联驱动主要来源于大型和超大型数据中心建设,而我国超100Gb/s首要应用需求则可能出现在干线网络,因此400GE技术将同时面临100~500m、2~10km、40km等多种应用需求,这将导致后续标准方案更多、方案间竞争更为激烈,终接口目标距离和传输技术选择有待业界共同推动。第二,从线路侧速率选择来看,目前客户侧选择400GE意味着线路侧速率至少是400Gb/s或者更高(包括速率灵活可配置方式)。由于现有方案实现的线路侧400Gb/s技术在传输距离和频谱效率上尚未达成有效平衡,终线路侧速率的选择将由带宽需求驱动的节奏(如带宽增速快,应用需求周期短等)、应用场景(如干线或城域等)、技术突破(如出现重大技术创新等)多种因素确定,但近2~3年的设备样机研制或现网试验则将主要以400Gb/s为主。第三,从线路侧技术选择上来看,除了继承100Gb/s关键技术本质之外,采用基于奈奎斯特和OFDM等多子载波进行反向复用是目前看到可能使用的新技术点,但100Gb/s具体调制格式(如DP-16QAM、DP-QPSK以及其他更复杂的混合调制等)与具体线路传输技术的选择目前尚未明晰,有待业界后续进一步推动。
未来潜在的超宽带应用和技术革新等驱动超100Gb/s成为高速光传输研究热点。从整体发展上来看,超100Gb/s尚处于发展初期,目前尚未确定关键技术特性,但未来2~3年传输产品研制则以400Gb/s速率为主,后续演进存在多种可能性,这对于我国而言也是进一步提升超高速光通信技术及产品国际竞争力的绝佳机会。