從40Gbit/s高速傳輸技術的發展歷程來看，單通道40Gbit/s技術在1995～1996年左右出現，40Gbit/sWDM技術在2001年左右創造了傳輸容量10Tbit/s量級的新記錄，隨后陷入低谷。40Gbit/s技術在2004～2006年左右又開始升溫，并出現局部試商用，同時路由器逐漸出現40Gbit/sPOS接口，40Gbit/sWDM技術在2007～2008年的發展非常活躍，出現多種調制編碼，多廠家支持40Gbit/s WDM設備，國內外對于40Gbit/s WDM系統的應用也日益增多，業務需求日益明顯，預計在明年會有更多的40Gbit/s WDM系統的應用出現。伴隨著業務量的增長，40GE和100GE的逐步標準化，從2004年左右，100Gbit/s的技術逐步開始出現，并受到了廣泛的關注，以下將從標準和技術應用等角度對于100Gbit/s高速傳輸技術的發展進行分析。

100Gbit/s相關標準化工作

100Gbit/s的標準化工作在多個標準組織同時進行，包括IEEE、ITU-T和OIF等，他們各自所關心的問題又有所不同。

1.IEEE

IEEE802.3ba是IEEE關于40Gbit/s和100Gbit/s以太網的專門研究組，他們的目標是為40Gbit/s和100Gbit/s的以太網增加更高速率的PHY選項，有許多串行和并行的選項，包括與ITU-T的傳輸速率匹配等問題都會在這里進行討論，這個項目計劃2010年6月完成，如圖1所示。今年會議上對于100G有關項目達成的共識是為OTN的后續發展提供必要的支持，主要在于傳輸速率和ODU容器容量的選擇，以便OTN能夠很好地滿足100GE的承載需求，要支持MAC數據速率為100Gbit/s，同時提供支持100Gbit/s運行的物理層規范，主要的結果如下：

圖1  IEEE高速以太網項目的標準化時間表

100GE的編碼速率為103.125Gbit/s±100ppm，以下傳輸需求需要滿足：

（1）銅纜上至少傳輸10m～10×10Gbit/s(基于10GBASE-KR)

（2）多模光纖上至少傳輸100m～10×10Gbit/s在每個方向的10根光纖上

（3）單模光纖上至少傳輸10km～4×25Gbit/s～1.3DWDM(800GHz間隔)

（4）單模光纖上至少傳輸40km～4×25Gbit/s～1.3DWDM(800GHz間隔)

IEEE會進一步研究相關的100GE接口傳輸問題，對于在多模光纖上是否需要傳輸更長的距離也在進一步討論中，同時希望ITU-T定義合適的容器來承載100GE以太網信號。

2.ITU-T

ITU-TSG15是在光傳送領域有較大影響力的國際標準化組織，目前它在進行物理層傳輸和OTN等多方面的標準化工作，與100Gbit/s有關的問題集中在ODU4/OTU4速率的定義方面，由于OTN技術和標準的發展超前與以太網技術，在當時的標準當中沒有充分考慮對于GE、10GE等以太網業務的適配和承載，采用了一些超頻的方式來解決問題，隨著40GE和100GE標準化的進行，OTN的高階容器的速率定義與以太網業務的速率兼容，能夠更好滿足傳送需求，對于OTU4的比特速率有3種建議，分別是111.8Gbit/s、112.8Gbit/s和111.6Gbit/s，主要的需求體現在采用一個速率能足以承載所有已知的客戶信號并且能夠使用合理的復用器達到標準的SDH時鐘，同時也希望在可能的情況下盡可能選擇112Gbit/s以下的速率，因此OTU4的速率選擇為111.809973Gbit/s(=255/227×2.488320Gbit/s×40)。經過討論，同意OTU4的速率必須要使用FEC，并開展了相關的研究，同時根據IEEE的傳輸需求，同意開展研究4×28Gbit/sDWDM配置下通路間隔為800GHz的應用代碼來支持OTU4應用傳輸10km和40km的需求。

3．OIF

OIF主要定義電接口標準。OIF在10Gbit/s、25Gbit/s等速率上提供了相關電接口規范，可以用于IEEE相關高速以太網傳輸，同時，OIF于2008年9月左右開始研究100Gbit/s長距離DWDM傳輸項目，該項目遵從ITU-T定義的112Gbit/s傳輸速率，采用DP-QPSK和相關接收機結合的技術來開展100Gbit/s長距離傳輸的研究，主要分為兩個階段：第一階段是定義框架，會進行功能方面的分解，同時伴隨接口定義等；第二階段是針對某些特定的方面進行研究。目前已經定義了3個方面，分別是光子集成、FEC和模塊的電子工藝等方面，這3個方面都會圍繞選定的DP-QPSK調制方式開展。

綜合以上來看，IEEE主要定義高速以太網的相關規范，也就是100Gbit/s的客戶信號的相關要求，包括速率等方面會對傳輸標準產生影響；OIF規范相關的電接口，對于IEEE采用何種電接口的方式進行內部傳送有較大影響，同時它也開展了針對DP-QPSK碼型的100Gbit/s長距傳輸研究；而ITU-T作為傳送領域一直以來較為強勢的標準組織，它定義了OTU4的速率，保證了未來100GE作為客戶信號映射進OTN的兼容性，同時開展了相關光波分傳輸接口和FEC等方面的研究工作，但是從某種角度來說，它也受到OIF開展的相關長距離傳輸標準研究的挑戰。可以預見，這幾個標準組織關于100Gbit/s的標準化工作都會互相促進，在合作和競爭的環境下更快地推進。

40Gbit/s和100Gbit/s的應用需求

40Gbit/sDWDM系統的大規模商用的推動力是由于IP業務的迅猛增長，路由器上高速40Gbit/sPOS接口的出現，從總體來看，40Gbit/s的需求在未來的1～2年會逐步擴大，目前幾乎所有的傳輸設備制造廠商都已經有了相關產品，針對不同傳輸距離和不同波長數的應用，有多種碼型的系統可以提供使用。

針對100Gbit/s的傳輸需求來看，主要還是未來可能出現的100GE或者相應的POS接口的出現，100GE的標準化還在進行當中，預計2010年能夠正式成為標準。但是很多設備制造商已經從5年甚至更早以前開始，最近兩年全球各大運營商也對此表現出極大的興趣，近期相關會議報道的100Gbit/s波分復用系統試驗如表2所示。同時Verizon在2007年采用阿爾卡特朗訊的設備進行了504km的傳輸試驗，2008年采用諾基亞西門子的設備進行了1040km的長途現場傳輸試驗。北電也在國際會議上報道采用統一平臺，同時傳輸10Gbit/s、40Gbit/s和100Gbit/s的信號，通道間隔為50GHz，并達到100km以上的傳輸距離。國內設備制造商華為也在2008年宣稱研制出100Gbit/s波分樣機，適合長距離傳輸，可實現長達2000km的無電中繼傳輸。

表2  近兩年會議報道的100Gbit/s波分復用系統試驗

目前國內運營商已經開始了40Gbit/sDWDM系統的試驗和商用，對于100Gbit/s的長距離傳輸也保持了非常大的興趣和關注，但是可以相信100Gbit/s的傳輸需求還會在今后的2～3年中逐步發展，這期間不會對40Gbit/s的傳輸造成替代性的威脅。

從40Gbit/s向100Gbit/s平滑過渡的問題，從技術上來說，100Gbit/s傳輸所面臨的物理傳輸限制更加嚴峻，無論是色度色散、偏振模色散、非線性效應、背靠背OSNR容限等都更加難以達到，與40Gbit/s采用多種多樣的碼型相比，100Gbit/s大家更為關注偏振復用、相干接收、多相位調制和OFDM等技術以克服物理傳輸的限制。因此簡單地討論40Gbit/s和100Gbit/s的平滑過渡是不現實的，必須在系統的設計和研發初期就考慮到演進的需求，同時在技術的采用方面進行統一的考慮，才可能在商用階段真正達到平滑過渡，這也是運營商在網絡初期應用中比較希望能夠提供的功能，同時40Gbit/s和100Gbit/s系統的兼容也能夠部分地減少40Gbit/s生命周期對于40Gbit/s波分系統應用在業界的影響

隨著40Gbit/sDWDM系統的商用，100GE以太網等的規范和對于業務的預測，也催生了業界對于100Gbit/s傳輸需求的關注，ITU-T、IEEE和OIF等標準組織都開展了100GE或者100Gbit/s傳送等方面的標準和研究工作，設備制造商和運營商也對于100Gbit/s技術的研究和應用給予了較高的熱情，近兩年開展了各種試驗，證明100Gbit/s傳輸成為現實的可能性，相信隨著技術和標準的不斷發展，特別是業務網絡傳輸需求的擴展，100Gbit/s技術將在今后的2～3年內逐步發展起來。

注：本文得到國家863項目“面向業務的新型全光網絡結構與關鍵技術研究”（編號：2006AA01Z250）和國家自然科學基金項目“面向下一代互聯網的光傳送網系統測量與分析”（編號：90604031）的資助。