骨干传送网架构的演进 超100G和香农极限

　　纵观骨干传送网架构的发展，是一系列技术进步的组合，而不是单点的演进。光领域技术更迭的长周期特性，导致了必须依赖电领域的快速技术进步来促进整体技术的发展。这也就是我们前面提到的 "钟摆"模式。在可以看到的未来，这个趋势还会更加明显。下文，我们再进一步阐述骨干传送网在线路技术、交换技术和软件技术等领域的发展。

　　3、线路技术的发展，超100G和香农极限

　　骨干网线路技术一度沿着SDH 155M→622M→2.5G→10G，DWDM 2.5G→10G→40G→100G的规律发展。当单波速率超过100G后，规则开始改变。近20年来，业界一直致力于提升单波速率和缩小单波谱宽，以换取在光纤可用频谱内最大的传送带宽，并通过编码、调制、补偿等技术的进步来克服衰耗、色散、PMD、OSNR等的物理层性能影响。

　　实际上，抛开错综复杂的技术，骨干传送网的本质是在指定的频谱和距离内传送更多的信息。而这受香农定理的制约。【香农定理：描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、信号噪声功率比之间的关系。在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输率Rmax与信道带宽B，信噪比S/N关系为： Rmax=B*Log2(1+S/N)。】因此，要提升传送容量，要么使用更多的频谱，要么降低对噪声的容忍程度。在光纤传送系统内，当前100G系统使用50GHz的谱宽，采用PDM-QPSK调制，在2000km传送距离上的频谱效率约2b/Hz。如果要提升至200G，在同样谱宽的效率就需要达到4b/Hz，需采用更高阶的调制如16QAM，传送距离相应会缩短至约1500km以满足OSNR的要求，这也符合香农定理的约束。在当前商用的技术条件下，4b/Hz的传送效率已经开始逼近香农极限。要传送更高的速率，要么用更宽的频谱，要么传更近的距离，最终取得一个平衡。当前我们已经看到运营商在进行单波长2T的传送实验，在375GHz的谱宽内传送2T信号，采用16QAM的编码，在约1500km光纤内获得了C波段21T的容量。