400G OTN网络技术探讨

随着云计算、大数据、高清视频等新业务的不断涌现，以及5G业务即将开始试商用布局，网络带宽压力不断增加，运营商对单纤容量提出更高要求。相比于当前部署的100G系统，400G技术具备大带宽、低时延、低功耗等优势，部署400G系统来满足带宽需求已是大势所趋。

那么，400G在OTN(Optical Transport Network，光传送网)网络中是如何应用的?要想解答这个问题，我们先了解400G在OTN网络的三种传输方案。

• 2x200G 传输方案
• 4x100G 传输方案
• 1x400G 传输方案

对比上述的三种传输方案，都有各自的特点和应用场景。目前，应用最广泛的是第一种2x200G传输方案，基于200G PM-16QAM双载波调制技术，通过数字相干接收机，实现500 km无电中继的传输，应用于城域网和骨干网。

下面，我们以2x200G传输方案为例，介绍400G系统的关键技术。

PM-16QAM技术

• PM-16QAM是高阶码型调制格式。
• PM指把一个光信号分离成2个偏振方向，再把信号调制到这两个偏振方向进行传输。相当于对数据做了“1分为2”的处理，速率降低一半。
• 16QAM指一个符号表示4个数字bit，相当于对数据做了1分为4的处理，速率降低了1/4。

同理，QPSK指一个符号表示2个数字bit，相当于对数据做了1分为2的处理，速率降低了1/2。64QAM指一个符号表示6个数字bit，相当于对数据做了1分为6的处理，速率降低了1/6。

双载波光源技术

• 单载波只用一个频率点;多载波用几个频点来传送信息，如果n个频率给一个用户传送信息，则速率可以提高n倍。
• 400G双载波通过DSP进行信号处理，将1个400G分为2路200G PM-16QAM信号，1路200G占用37.5 GHz频谱，这样400G只需要75 GHz频谱，达到5.33 bit/s/Hz的频谱效率。

从现阶段电路技术来说，100G已接近“电子瓶颈”的极限。如果速率再高，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，而400G通过PM-16QAM技术和双载波光源技术可以降低电层处理的速率(即波特率)，把400G高速率降到低速率进行传输。

这样，400G(448 Gbit/s)的信号，实际上处理的数据波特率为448÷2(双载波)÷2(PM)÷4(16QAM)=28G Baud。

可变栅格ROADM技术

实现光信号在线路上的灵活封装和智能调度。

• 可变栅格指信道间隔是可配置的，支持从37.5 GHz开始，以12.5 GHz为步长的间隔。
• 可变栅格兼容固定间隔的50 GHz和100 GHz的波长栅格。
• 业务单板支持12.5 GHz的波长调谐，合分波单板支持12.5 GHz可变栅格配置，根据信号大小灵活封装。
• 通过ROADM对光信号进行可重构，实现光信号的智能调度。

SD-FEC算法

SD-FEC软判决算法采用15%~25%码字开销，来提升系统信噪比，实现长距离传输需求。

• 第二代SD-FEC软判决算法采用25%码字开销，比第一代采用更强的纠错编码，进一步提升传输性能。
• 支持第一代SD-FEC算法(15%)和第二代SD-FEC算法(25%)的切换。

400G技术大幅提升了OTN网络的传输带宽和距离，使得OTN网络实现大带宽长距离无中继传输，为OTN网络在5G商用中起到重要支撑作用。

文中涉及的缩略语：

• PM-16QAM(Polarization-Multiplexed 16-Quadrature Amplitude Modulation，偏振复用16阶正交振幅调制)
• QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，四相移相键控/正交移相键控)
• 64QAM(64 Quadrature Amplitude Modulation，64种符号的正交幅度调制)
• DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)
• ROADM(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer，可重构光分插复用器)
• SD-FEC(Soft Decision Forward Error Correction，软判决前向纠错)

（编辑：晋中站长网）

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