速成!30分钟了解100G传输

30分钟了解100G传输邓兴昌/58345WDM市场支持，传送网MOdengxingchang@这是一个基础内培材料，神马讲解词、有声都是浮云;看完你就懂了100G；不懂得话就再花30分钟再看一遍。完整的100G传输方案包括3个关键技术客户侧100GbE接口技术132100GbE封装映射技术100G线路传输技术MUXDEMUXREG3个标准组织联合定义接口封装传输客户侧IEEE802.3ba的100GE标准OTN映射提案和100G光接口100G电接口，标准长途传送标准1接口2封装3传输4竞争有3种100GbE接口100G

Base-CR10

10GbE×10(10m)铜缆接口100G

Base-LR4/ER4

25GbE×4λ

中短距离(3km、10km、40km)互联的SMFLAN接口SMF=SingleModeFiber100GBase-SR1010GbE×10λ

短距离(100m)互联的MMFLAN接口MMF=Multi-ModeFiber123144.75mm75mm14mmMoredetailsaboutCFPmoduleon

CFP光模块CentumForm-factorPluggableIEEE主要制定客户侧的网络接口和以太网相关映射标准。物理接口SC、LC、MPO或其它连接器148-Pin的电接口FAQ:怎么没有单个100GbE接口?主要是价格的原因。单模光纤和多模光纤上的一条40G以太网链路的费用大约是10G链路价格的6~7倍。一条100g以太网链路的费用是10G以太网接口的20倍左右。考虑到经济性因素，现阶段没有定义单个100GbE的接口。后续发展仍有可能会定义单通道100GbE以太网接口。据估计，100G的价格到2015年左右会被市场广泛接受。随着成本的降低，应用的障碍被消除，届时各标准组织可能会定义单通道100GbE接口。1接口2封装3传输4竞争100GbE封装映射技术100GE适配到OTN时，可映射到OTU4中，也可反向复用到OTU2/3之中。根据100GE接口的具体实现形式，存在多条封装映射路径。第一，100GE串行信号映射到ODU4。ODU4/OTU4的速率为112Gbps。第二，100GE串行信号反向复用到ODU2e、ODU2、ODU3。主要有ODU2e-10v反向复用和ODU2-11v或ODU3-3v反向复用两种方案。ITU-TQ11已经明确将对这两种封装映射路径进行标准化。采用GMP（GeneralMappingProtocol）映射方法在技术上可以实现。第三，100GE信号反向复用到10×10G或4×25G。这种方案将高速串行的100GE信号反向复用为10G或25G低速并行的信号。目前，ITU正在讨论承载Multi-lane100GE的问题，主要有Multi-lanePCS层汇聚再映射到OTN，以及比特透明独立映射两种解决方案。1接口2封装3传输4竞争100G线路传输有2种方案单波传输方案多波传输方案12100GbE100GbE100G2×50G(56Gbit/s)方案:如华为已商用的sDQPSK50G50G1.用偏振分束器，将激光分成X、Y两个垂直的偏振方向分离出y轴偏振信号2经过偏振分束器1激光信号(电磁波)分离出x轴偏振信号光信号传播方向光子的偏振方向3分离后的x、y信号主流技术:100G相干ePDM-QPSK原理1627长距离传输（光纤）43TxRx相干检测接收PDM-QPSK调制发送52.分别对x、y偏振方向上的光信号进行QPSK调制0011…0110…1110…1101…y方向100G信号码流经过“串行-并行”转换，变成4路28Gbit/s信号112Gbps/4=28Gbps0011010011011001…（112Gbit/s）π/43π/45π/47π/400011110不同的码流对应不同的相位。例如00时，选择0相位的信号；01的时候，选择π/2相位的信号一共有4个相位，所以叫做QPSK00常用“星座图”表示QPSKπ

=180o相位011011加90o相位偏移，形成正交调制3.偏振合波器将

x、y两个偏振方向上已经调制好的光信号合路到一根光纤上x偏振方向已经经过QPSK调制的信号y偏振方向已经经过QPSK调制的信号4.接收端将接收到的信号分离到

x、y两个偏振方向上分离出x轴偏振信号分离出y轴偏振信号5.相干接收，将

x、y两个偏振方向上的光信号转变为电流/电压信号12345451接收端本振激光器,通过锁相等技术，跟发送端激光器输出的信号同频同相(相干)。同样也分离出x、y偏振方向的信号相干接收，解除调制积分2

接收到的x偏振方向的光信号SinωtCosωts(t)=√2Cos(ωt+θ)π/23本地激光器x偏振方向的光信号积分=

Isinωtdt

=

-

QI、Q解调由ADC、DSP处理6.ADC

高精度模拟-数字转换，将电流/电压信号变成0101…数字码流

华为100G相干采用高性能的ADC模块，采样精度高达56GSample/s，所以支持单波100G（采样带宽要≥2倍信号带宽。而做PDM-QPSK，需要调制信号速率在28G）。业界有一个DC-DP-QPSK方案采用双子载波方案，主要是这里的ADC模块精度不高，只能达到28GSample/s所致；7.DSP

高速数字处理，去除色散、噪声、非线性等干扰因素，还原从发端的发出的100G信号

前面的1～6个环节，如PDM-QPSK调制、相干接收等，都是采用商用器件。如果不是采购特别差的器件，各厂家的性能都是差不多的。影响最终性能的就在第7个环节DSP，各厂家采用了不同的（专利）算法。

算法的优劣很难用语言或者形象来形容。

通过实验、测试结果比拼，可以直接对比得知各厂家最终实现结果的好坏。ehanced

Polarizationdivisionmultiplexing-QuadraturePhaseShiftKeying增强型偏振模复用四相移键控FAQ-1:什么是PDM调制1.光信号光子有很多振动方向，光子的振动方向垂直于传播方向。t信号传播方向光子振动方向2.通过偏振分束器，将激光分离成x、y两个垂直方向上的光信号。其它振动方向上的光信号被滤除。X、Y两个方向就是光的偏振方向。输入信号

I

Q输出信号相位θ0

00

11

11

0π/43π/45π/47π/428Gb/sDataPre-coderPre-coder28Gb/sDataΣFAQ-2:什么是QPSK调制π/2x偏振方向的光信号SinωtCosωtIQ+-s(t)=I*Cosωt-Q*Sinωt=√2Cos(ωt+θ)IQ00011110映射关系转为图形(星座图)把信号矢量端点的分布图称为星座图。星座图完整、清晰的表达了数字调制的映射关系，因此很多书中提到数字调制时经常只是画一个星座图完事，不作过多描述。数字调制也因此常被称为“星座调制”。码流IQQPSKθFAQ-3:为神马要弄PDM、QPSK?目的是为了降低电层处理的速率。从现阶段电路技术来说，40Gbit/s已接近“电子瓶颈”的极限。速率再高，引起的信号损耗、功率耗散、电磁辐射（干扰）和阻抗匹配等问题难以解决；即使解决，则要花费非常大的代价。PDM，把1个光信号分离成2个偏振方向，再把信号调制到这两个偏振方向上。相当于对数据做了“1分为2”的处理，速率降低一半；QPSK，一个相位就表示2个数字bit，也相当于对数据做了“1分为2”的处理，速率降低一半；以上，100G（112Gbit/s）的信号，实际上，处理时的数据波特率仅为

112÷2÷2=28G

Baud。Baud（波特率，发音/ˈbɔːd/,缩写“Bd”)是数据通信速度的表示单位，表示设备（如调制解调器）每秒中发生信号变化的次数。在低速的Modem(调制解调器)中，此速度与传输速度(bps)是一致的，故常被混淆。事实上，可以应用编码技术使1

Baud（即信号变化）表示2bit或更多bit。在现今的高速调制技术中，由于载波的每次变化可以传送多个比特数据，使得波特与传输速度不同FAQ-4:什么是相干？相干光两束满足相干条件的光称为相干光。相干条件(CoherentCondition)：这两束光在相遇区域：①振动方向相同；②振动频率相同；③相位相同或相位差保持恒定。两束相干的光在相遇的区域内会产生干涉现象。40G/100G相干传输技术如何实现相干？在40G、100G相干方案中，在接收端选用与发送端激光器相同中心波长的的激光器（同频）。再通过同步电路处理，使接收端的相位保持与发送端相同（同相），从而形成相干条件。为什么要相干？产生相干条件后，可以比较方便的还原出经过“相位调制”的信号。可以不可以不要相干？可以。例如华为已经商用的sDQPSK技术就是在接收端采用“直接接收”的机制。只是采用相干接收，性能会更好。FAQ-5:恢复QPSK调制数据I、Q是1或0的bit序列。从上面可以看出，信号解调与接收到的信号的幅度（强度）没有什么关系。也就是说，即使信号经过长距离传输后，叠加一些干扰、噪声等因素，只要在接收端还能识别出相位关系，那么就可以恢复出数据。这也是为什么相干技术拥有更好的色散、PMD、非线性、OSNR的原因。积分接收到的x偏振方向的光信号SinωtCosωtπ/2本地激光器x偏振方向的光信号积分=

Isinωtdt

=

-

QI、Q解调由ADC、DSP处理原始的I、Q信号能否被正确恢复的关键。要提取出28GBaud的信号，对高速的