100G是當前光傳輸網絡的主流技術，我國已建成世界上最大規模的100G WDM/OTN商用傳輸網絡。在“寬帶中國”戰略及“互聯網+”行動計劃的持續推動下，移動互聯網、雲計算、物聯網等業務迅速發展，由此導致的流量激增使得作為網絡基礎的光傳輸網面臨更大的帶寬壓力。400G是超高速大容量光傳輸網的重要演進方向，能夠進一步提升網絡帶寬並降低每比特傳輸成本。
技術路線各異，產品逐步成熟
400G繼承了100G採用的偏振複用、相干接收、數字信號處理等關鍵技術。然而，相比於業內統一的100G傳輸解決方案，400G存在多種技術路線。通常來講，採用更多的子載波、更高的波特率、更高階的調製格式，均可以提升傳輸速率。目前，400G實現方式主要基於雙載波和單載波兩種方案，且各方案存在多種編碼調製方式的競爭，如表所示。其中，傳輸距離為採用n×22 dB多跨段G.652光纖且滿足OSNR餘量場景下的無電中繼距離。對於不同的技術方案，其光信噪比、無電中繼傳輸距離等光層性能指標以及系統容量、成本具有顯著差異。
基於2×200G超級通路技術方案的雙載波400G系統採用PM-QPSK、PM-8QAM或PM-16QAM編碼方式。2014年中國移動完成了國內首個雙載波400G（2×200G）現網試點測試，驗證其傳輸性能。經過近年來光模塊、芯片等核心器件及算法的發展，國內主流傳輸廠商均已支持雙載波400G方案，並且產品逐漸成熟、性能大幅提升。中國移動以標準引領為抓手，加速新技術成熟落地，於2017年率先在國內實現了雙載波400G商用，適用於城域傳輸場景。
單載波400G技術的研究和標準化工作也同期啟動。相比於雙載波方案，單載波400G採用更高階的調製格式，如PM-16QAM、PM-32QAM和PM-64QAM，需要更高的光信噪比，更易受到激光器相位噪聲和光纖非線性效應的影響。中國移動於2018年初完成了國內首次單載波400G實驗室一階段測試，驗證了華為、中興和上海諾基亞貝爾單載波400G商用產品的性能和成熟度，涉及單機指標、單跨/多跨系統指標、網管功能等測試項目。測試結果顯示，參測設備測試期間性能穩定，單載波400G可以進一步提升系統容量，但是，無電中繼傳輸距離顯著降低。
表 400G技術路線及相關指標
推動關鍵技術，多維度提升傳輸能力
400G技術持續演進空間大，可從芯片模塊、基礎資源等方面共同提升系統性能。在2018年OFC大會上，概率星座整形技術成為目前業界關注和研究的熱點。該技術將等概率信源轉化成非等概率信源，通過壓縮熵編碼提升傳輸性能。國內主流傳輸設備廠商已具備支持該技術的產品，後續需重點研究和驗證對於不同編碼方案的性能提升。除了新型調製技術以外，傳輸媒質指標的提升也有助於提高系統的傳輸性能。
G.654.E光纖具有超低損耗、大有效面積的特點，從而降低光纖損耗和非線性效應、提升系統無電中繼傳輸距離。中國移動在2014年雙載波400G現網試點測試和2018年單載波400G實驗室測試中，驗證了不同種類光纖下多種碼型的傳輸性能。數據顯示，相比於G.652光纖，各方案在G.654.E光纖中的傳輸性能均有不同程度的提升。針對光纖廠商G.654.E產品指標的差異化情況，建議典型損耗值小於0.17dB/km、有效面積為130μm2。業界要通過標準制定，推動G.654.E光纖關鍵指標的收斂；此外，還要關注G.654.E與G.652光纖熔接損耗問題，綜合考慮G.654.E光纖的部署策略。
中國移動正根據雙載波和單載波400G系統性能，研究適用場景、推動標準制定、收斂技術路線，進一步合力推動產業發展，著力提升系統關鍵性能指標。
作者：中國移動研究院 李允博 王東張德朝 趙陽 王磊 李晗
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