100G技术、标准及应用研究
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2020-10-17
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100G技术、标准及应用研究技术、标准及应用研究
移动互联网、云计算、物联网等未来潜在高带宽应用驱动超高速光传输技术快速发展。借助于40Gb/s技术发展
的经验教训和研究基础，业界最终倾向于100Gb/s选择偏振复用、QPSK调制码型、基于DSP的相干技术等关键
技术，结束了40Gb/s时代多国演义局面，在主导技术路线上趋于统一。
移动互联网、云计算、物联网等未来潜在高带宽应用驱动超高速光传输技术快速发展。借助于40Gb/s技术发展的经验教训和
研究基础，业界最终倾向于
1 概述概述
随着云计算、物联网、新型互联网等未来宽带传送需求的强力驱动，100Gb/s已经逐渐从幕后的技术研究走向了商用前
台，尤其是最近两年国内发展更为迅速。从2011年年底开始，中国电信、中国移动、中国联通三大运营商依次开展并整体上
完成了100Gb/s技术首次实验室规模测试验证，其间华为、中兴、烽火、上海贝尔、诺西等公司参与了100Gb/s传输设备的测
试，Cisco、Juniper、华为、上海贝尔等参与了路由器设备的测试，中国移动与工信部电信研究院合作更是进行了路由器和传
输设备的100Gb/s现网试点测试，这些测试验证为100Gb/s设备在商用前功能、性能、稳定性等评估奠定了坚实基础。从
100Gb/s标准化进展来看，国内标准化组织中国通信标准化协会（CCSA）、国际电信联盟（ITU-T）、国际电气电子工程师
学会（IEEE）、光互联论坛（OIF）等均得了明显进展。100Gb/s技术和标准最新进展进一步推动了100Gb/s技术步入商用化
的进程，如何合理部署100Gb/s成为业界关注的焦点。本文将在介绍100Gb/s关键技术、设备及应用现状、标准化进展的最新
信息基础上，对于未来如何合理部署100Gb/s技术提出相应建议。
2 100G关键技术关键技术
和40Gb/s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，100Gb/s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、
（1）调制编码与复用
从实现方式上来看，100Gb/s的调制格式和复用方式相对40Gb/s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－（差分）四相相移键控（PDM-（D）QPSK）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/16PSK），16/32/64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）等。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。另外，从调制编码的解调来看，目前主要
可采用两种方式，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，这就显著降低了相干通
信中对于激光器特性的要求。
综合目前系统性能要求、相应功能的实现复杂性和性价比等多种因素考虑，目前对于100Gb/s传输商用设备，业界一般选
择的长距传输码型为采用相干接收的PDM-（D）QPSK。另外，由于模数转换器（DAC）和DSP芯片等处理技术涉及超高速
电路处理技术，多个厂商于2011年后半年才普遍实现基于100Gb/s信号的实时相干接收处理（阿尔卡特-朗讯公司研发实时处
理芯片产品提前实现了1~2年）。
（2）色度色散容限
100Gb/s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40Gb/s技术根据调制码型可以选择多种方式解决（也包含100Gb/s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100Gb/s基于DSP进行色散均衡的系
统中并不需要，而且在线路中逐段引入色散补偿将对于系统性能造成一定的影响，如图1所示。
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