400G及以上速率光传送标准进展
伴随数据中心网络的广泛建设和“东数西算”战略的推进，光网络的带宽需求以20%以上的高速率增长，驱动光传送网持续向更高速更大容量演进。
目前，单波100g/200g的波分系统已经在运营商骨干网络中规模商用，单波400g系统从城域网走向骨干网，成为业界关注和应用的重点。伴随400g光传送标准在各标准组织基本成熟，b400g成为各标准组织新的热点课题。
01光传送标准组织总览
光传送技术涉及的国际标准组织主要包括itu-t sg15、oif、ieee802.3以及各类msa（multi source agreement），各国际标准组织的分工及与光传送设备对应关系如图1所示。
图1 光传送设备涉及国际标准组织关系图
光传送的客户设备输出的100/200/400/ 800ge以太网接口规范由ieee802.3制定；波分设备与客户设备连接的客户侧光模块相关标准由oif/msa制定；波分设备涉及的业务信号封装和光传送系统，系统规范由itu-t sg15制定，其中itu-t sg15 q5涉及光纤，q6涉及波分系统和光器件，而q11规范otn的帧结构、映射等技术；线路侧光模块的实现由oif/msa制定。
光传送的国内标准组织主要为ccsa tc6 wg1和wg4工作组。wg1规范的波分设备具有很高的权威性，基本反映了国内三大运营商的需求和设备商的能力，而wg4主要规范不同速率不同应用的光模块标准。
02400g及以上速率光系统标准进展
oif近年来在400g和800g相干光系统标准化方面走在了各标准组织的前列。2022年，oif完成了400zr标准规范。目前正在进行800g lr和zr的规范，包含光系统参数、fec、dsp和otn映射等技术，预计2024年底完成。oif的标准进展对itu-t和ieee802.3的800g标准化的技术动向有着重要影响。
ieee802.3在以太网接口的规范方面有着绝对的权威性。ieee802.3正在规范800g/1.6t以太网接口，包括单通道100g和200g两种路线的不同传输距离接口。值得一提的是，2023年针对800g的10km应用是采用基于imdd（intensity modulation and direct detection）还是相干技术方案，在ieee802.3dj项目进行了多次激烈的讨论，最终802.3dj决定针对800g 10km设置两个项目目标，分别采用不同的技术方案。可以看到，随着单通道速率的提升，相干技术正在不断下沉和扩大其应用场景。
itu-t sg15 q6工作组自2018年发布100g dwdm规范后，在400g/800g的标准化方面进展缓慢。其根源是itu-t致力于规范多厂家兼容的dwdm系统，并试图寻找一种判定发射机质量的参数，而对于相干调制的dwdm系统，很难有满意的效果。2023年2月，在q6的会议上决定重新启动400g的标准化，并对800g的标准持开放态度。同时q6未来c+l扩展波段的需求在800g dwdm的应用得到认可，q6在400g和800g标准化中的作为值得期待。
ccsa tc6 wg1在400g光系统方面先后完成了《n×400g光波分复用（wdm）系统技术要求》《城域n×400g光波分复用（wdm）技术要求》《c波段扩展的光波分复用（wdm）系统技术要求》系列行标，涵盖400g骨干、城域以及扩展c波段的应用，调制格式主要规范了2×200gbit/s pm-16qam/pm-qpsk、400gbit/s pm-16qam。
同时随着dsp（digital signal processing）和高性能fec（forward error correction）技术的发展以及运营商的建网需求，这两年立项了《n×400gbit/s超长距离光波分复用（wdm）系统技术要求》和《城域n×800gbit/s光波分复用（wdm）系统技术要求》两项行标，将规范基于120gbd以上的qpsk调制格式的wdm光系统，并启动了800g城域网的研究，使得国内在长距离和高速dwdm标准化方面走在了前列。
而ccsa tc6 wg4近三年来先后完成了400g强度调制和相位调制两种技术的7项系列标准，并启动了800g光模块的标准化，来支撑光系统标准的应用需求。
03400g及b400g otn标准进展
itu-t sg15 q11工作组作为otn技术的主要标准制定者，在b400g otn标准上达成了分阶段讨论的共识，第一阶段主要聚焦于800g otn标准的制定，主要聚焦在如何承载800ge以太网业务和800g flexo接口技术等方面，预计在2023年年底完成相关标准的制定；第二阶段则聚焦在800g以上的otn接口技术，这将会作为2023年后标准讨论的一个重点。
在第一阶段的工作，itu-t sg15 q11已经达成了诸多共识。在承载ieee802.3规范的800ge客户业务方面，确定了oduflex（800g）速率以及800ge到otn映射的参考点，从800ge以太网接口恢复的2条257b格式的数据流，按照257b的粒度进行交织形成一条数据流。
同时为了解决257b带来的对齐和mttfpa（mean time to false packet acceptance）问题，将oduflex 4×3808行净荷划分为整数倍的257b块和38bit的填充，其中32bit用于承载crc32完成相关错误标记功能。为了简化oduflex和以太接口时钟的倍频关系，还需要对该条257b数据流进行速率补偿，以弥补在800ge以太网处理中删除的am速率。
对比400ge而言，为了节省传输带宽，并拉近以太业务速率和otn速率之间的差距，加大以太业务和otn速率使用相同模块的可能，800ge到otn映射参考点由66b码流变更为257b码流。从800ge pma接口到otn传输网的处理功能如图2所示。
图2 800ge到otn的处理功能示意图
在flexo接口技术方面，根据传输距离不同，区分为flexo-x-rs短距接口和flexo-x-d长距接口。其中flexo-x-rs短距接口在g.709.1规范，主要用于域内和域间互联，传输距离通常在40km以下。flexo-x-d接口在g.709.3规范，主要用于相干接口长距互联，传输距离通常为100~450km。
在短距接口标准方面，确定先修订g.709.1，定义通用flexo-8帧结构、速率、开销和映射技术，同时也为了其他标准组织如oif或openroadm更方便地进行相关帧结构的引用。由于b100g flexo能够很好地支持到800g速率，确定800g flexo接口继续重用基于1280×5140的flexo帧结构。其中新增的相关映射技术包括以太业务直接映射复用到flexo-xe的路径。该业务路径相较于传统b100g的映射复用路径减少oduflex通道层和otucn复用段，允许复用多路100ge/200ge/400ge或者1路800ge映射直接到flexo-xe。
在长距接口标准方面，相较于400g flexo接口而言，随着单端口800g的传输带宽增加，在传输相同的距离的前提下，对光器件和模块的要求更严苛，所以在原来flexo-x-do全速率接口上增加降速接口flexo-xe-do接口，除了减少otn复用层次外同时还降低了flexo-x-do接口dsp帧导频信号插入频率。这种接口主要适用于点对点的以太业务复用传输，而不支持otucn或oduflex传输，对比于oif 800zr接口，可通过flexo 3r再生功能扩展传输距离。
总体而言，400g速率的光传送标准在国内外标准组织基本完成，基于128gbd以上的qpsk调制的dwdm长距应用是标准的重点；而b400g以上速率包括800g乃至1.6t成为itu-t、oif、ieee802.3和ccsa等国内外标准组织的研究热点，调制格式、映射技术、扩展c+l光系统、高性能fec等将成为标准化的关键技术。
来源：《中兴通讯技术（简讯）》2023年6月/第六期
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ieee802.3在以太网接口的规范方面有着绝对的权威性。ieee802.3正在规范800g/1.6t以太网接口，包括单通道100g和200g两种路线的不同传输距离接口。值得一提的是，2023年针对800g的10km应用是采用基于imdd（intensity modulation and direct detection）还是相干技术方案，在ieee802.3dj项目进行了多次激烈的讨论，最终802.3dj决定针对800g 10km设置两个项目目标，分别采用不同的技术方案。可以看到，随着单通道速率的提升，相干技术正在不断下沉和扩大其应用场景。
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在长距接口标准方面，相较于400g flexo接口而言，随着单端口800g的传输带宽增加，在传输相同的距离的前提下，对光器件和模块的要求更严苛，所以在原来flexo-x-do全速率接口上增加降速接口flexo-xe-do接口，除了减少otn复用层次外同时还降低了flexo-x-do接口dsp帧导频信号插入频率。这种接口主要适用于点对点的以太业务复用传输，而不支持otucn或oduflex传输，对比于oif 800zr接口，可通过flexo 3r再生功能扩展传输距离。
总体而言，400g速率的光传送标准在国内外标准组织基本完成，基于128gbd以上的qpsk调制的dwdm长距应用是标准的重点；而b400g以上速率包括800g乃至1.6t成为itu-t、oif、ieee802.3和ccsa等国内外标准组织的研究热点，调制格式、映射技术、扩展c+l光系统、高性能fec等将成为标准化的关键技术。
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