阿尔卡特朗讯400G“武装”网络 PSE开辟100G+时代

智慧棒

互联网和数据业务伊始，网络带宽需求便无休增长，近来更是每2-3年就翻倍。带宽激增的推手既有固网接入的“光进铜退”，又有移动互联网的井喷;既有爆炸增长的视频业务，也有云计算转型和大量数据中心的整合。国内运营商对这些促使因素了然于胸，也明确知道自己需要合理的网络规划来满足带宽增长。他们已经开始加速演进传输网络的步伐，从现在的10G和40G升级到100G，满足人们对速率的热切需求。
阿尔卡特朗讯2012年推出的400G光业务引擎(PSE)中引入了软判决、超高速数模转换、滑码抑制和波长整型等多项新技术，不但能直接支持200G/400G速率，而且将100G的传送距离提升到3000公里，并进一步降低了功耗(30%)和提高了系统的集成度(30%)。阿尔卡特朗讯不但继续引领100G市场，而且开始实现100G+商用。
突破“零和博弈”
运营商对这些带宽增长因素既熟悉又头痛，包括移动数据、视频流和社交媒体;移动设备、各种应用和互动性业务。为了满足每2-3年就会加倍的带宽需求，他们不得不努力升级网络容量。虽然运营商可以不断扩容，他们很清楚的认识到网络的扩展性有着自身的限制。运营商所面对的不仅仅是带宽的挑战——保证今天的网络能够处理现在和未来可以预见的带宽需求，还有成本挑战——他们为了扩容网络所进行的大量投资与获得的回报并不一致。随着云业务的普遍化和要求的带宽越来越高，这种成本与带宽“零和博弈”的影响变得更加深远，需要传输网络为承载云业务做出相应的改变。运营商既需要保证他们的传输网络能够扩展带宽来满足带宽要求，还要通过采用最具有经济性和灵活性的方式来实现回报最大化，并通过减少电源消耗和设备空间来降低成本。
阿尔卡特朗讯100G和超100G+
深刻理解到运营商所面临的压力，阿尔卡特朗讯早在2005年就开始了对100G高速传输技术的研究。在2007年，阿尔卡特朗讯与Verzion进行了业界第一次100G现网传输，跨越Tampa和Miami两个城市504公里的距离。这一现网试验允许阿尔卡特朗讯继续优化解决方案，并于2009年和西班牙的Telefonica实施了世界上第一个基于单载波100G相干光检测技术的现网试验，实现了与10G和40G信号同时传输1088公里。一年后，在2010年，阿尔卡特朗讯发布了业界第一个商用单载波100G相干光检测解决方案。
100G技术的商用为受数据爆炸困扰的运营商提供了喘息的机会。但是，认识到带宽需求会随着数据爆炸继续提升，阿尔卡特朗讯并未止步于100G，并继续通过研发来：1)强化现有100G解决方案的速率、性能和效率;2)实现从100G到200G/400G的平滑演进。
在2012年，阿尔卡特朗讯发布了业界第一块具有400G光电处理能力的芯片-400G光业务引擎(PSE)。通过这一行业突破性技术，阿尔卡特朗讯不但可以把传输速度平滑升级到到200G或400G，还可以优化现有100G的功耗和空间，并增强100G的传输距离和性能。在同年，阿尔卡特朗讯与德国电信(DT)进行了基于400G光业务引擎(PSE)的第一个400G现网试验，传输的距离长达734公里。在2013年3月，阿尔卡特朗讯与法国电信(FT/Orange)实现了世界上基于400G光业务引擎(PSE)的第一个现网部署。
“武装”网络
400G光业务引擎(PSE)既是阿尔卡特朗讯贝尔实验室的智慧结晶，也是阿尔卡特朗讯总结大量相干光检测100G实际部署经验的实践成果。作为为1830 PSS光子业务交叉机特别研发的光电芯片，400G光业务引擎可以根据运营商的要求以各种方式应用于实际组网中。当配置为支持100G时，它不但通过优化性能把传输距离在没有任何电中继的情况下扩展50%(从2000公里到3000公里)，还可以把功耗和体积减少30%。这样就允许运营商最大限度的利用各种光纤的频谱带宽，并减少在速率和传输距离之间的妥协。当配置为支持200G/400G时，它不但可以把光纤容量提升2.6倍，还可以把功耗降低33%。
400G光业务引擎
一般情况下，光电业务引擎决定了传输设备的速率、板卡密度、系统容量、功耗、传输距离和性能。在研发过程中，400G光业务引擎(PSE)专注于最基本的网络属性：在保证1830 PSS光子业务交换机扩展性的同时增大每块板卡的带宽并降低功耗。
400G光业务引擎采用了超过100个阿尔卡特朗讯的专利技术。它既包括新的调制方案，也有更加高级的数据处理技术(DSP);既有更快的数模转换模块，也有新型的判决技术。高级的数据处理技术(DSP)能够支持波长整形，从而提高光谱利用率并增强对非线性效应的忍耐能力。
当配置为支持200G时，400G光业务引擎(PSE)可以保证1830 PSS光子业务交叉机支持88个50GHz的光波;当配置为支持400G时，400G光业务引擎(PSE)可以保证1830 PSS光子业务交叉机支持44个100GHz的光波。这两种配置都与ITU的50GHz光谱间隔相兼容，从而取消了额外部署灵活栅栏技术的必要性。
400G光业务引擎(PSE)同时支持BPSK，QPSK和16 QAM的调制方案，和极具创新的解调方案。与一般芯片以固定或静态的方式解调信号不同，400G光业务引擎(PSE)根据实际情况动态解调信号。通过软判决和更高的符合率，400G光业务引擎能够大大提升传输速率，提高信噪比，并提供对非线性效应更好的容忍度。
在接收端，400G光业务引擎既包含有强化的算法来对色散进行补偿，也支持高级的滑码抑制技术。这样不但可以提升网络弹性和优化对突发性错误的恢复能力，还可以在零代价的情况下消除相移效应。该引擎同时也能为色散提供预补偿，从而提升对非线性效应的容忍度和传输距离。
通过对滤波器的配置，400G光业务引擎(PSE)可以将光波调整为任意形状，把传输100G的光谱带宽缩小到37.5GHz。这样以来光谱利用率就能够提升25%。在此基础上采用阿尔卡特朗讯的灵活栅栏技术能够把光纤的容量从8.8T提升到11.7T。如果采用200G或者400G技术，光纤的容量能够从8.8T提升到23T。
面向未来的解决方案
带宽的需求从未停止。伴随着移动设备的普遍化、视频业务的流行化和社交网络的深入化，人们对带宽的需求只会持续增加。这必将使得运营商在成本与容量的“零和博弈”中受到更大的挑战。
阿尔卡特朗讯的400G光业务引擎(PSE)不但能够迅速帮助运营商将传输速度在现在100G的基础上提升2倍或者4倍，还能够大幅降低功耗和体积。作为AON睿智光网络的重要组成部分，400G光业务引擎(PSE)还能够让运营商加速部署云业务、移动业务和视频业务，实现最终用户和云端应用的无缝连接，从而充分发掘其传输网络的潜力。最为业内唯一一家实现100G到200G/400G平滑演进的厂商，阿尔卡特朗讯能够保证运营商在演进网络的过程中最大限度的保护投资。