400G集成相干光接收机技术研究_20页_1mb

400G集成相干光接收机技术研究总结

核心内容概述

本研究聚焦于400G集成相干光接收机所涉及的关键技术，涵盖应用需求、标准进展、技术实现方案及市场情况。研究由烽火科技集团有限公司、中国信息通信研究院、深圳新飞通光电子技术有限公司、中兴通讯股份有限公司联合完成，项目负责人包括马卫东、胡毅、梁雪瑞、江毅，项目参加人包括赵文玉、武成宾、陈悦。

主要观点

400G应用需求

• 400G技术需求主要来源于IP骨干网、数据中心互联、行业专网等高带宽应用场景。
• 随着云计算、物联网、大数据等业务的增长，400G系统的商用部署正在加快。
• 2017年已有市场需求，2018年有望实现规模商用。
• 未来5G通信将推动光纤化和高容量光系统的发展。

400G标准进展

• IEEE 802.3bs：2014年3月立项，2017年底预计发布，定义了400G以太网客户侧接口标准。
• ITU-T：主要负责400G物理层和OTN逻辑层的标准化，G.709修订版已包含400G OTN逻辑结构。
• OIF：发布了一系列关于400G相干光模块的实施协议，包括100G集成相干接收机协议和高带宽集成相干光接收机协议（OIF-DPC-MRX-02.0），支持最高64Gbaud波特率。
• 国内标准：中国通信标准化协会（CCSA）TC6 WG1和WG4已开展400G标准化研究，与国际标准同步。

400G线路侧技术方案

• 单载波方案：采用64GBaud和16QAM调制格式，传输距离约200km，频谱效率较低。
• 双载波方案：分为16QAM、8QAM和QPSK三种调制格式，分别对应32GBaud、43GBaud和64GBaud波特率。其中，双载波16QAM方案较为成熟，适用于城域网；双载波QPSK方案技术难度大，成本高，但传输距离最长，适合干线传输。
• 四载波方案：采用QPSK调制格式，波特率32GBaud，传输距离长但频谱效率低。

400G集成相干光接收机技术发展趋势

• 集成相干光接收机向小型化、低功耗、可插拔和数字化控制方向发展。
• OIF已发布高带宽集成相干光接收机实施协议（OIF-DPC-MRX-02.0），支持64Gbaud波特率。
• 数字化控制接口（SPI）的应用有助于提升控制精度与系统灵活性。
• 未来400G集成相干光接收机将支持多种波特率（20Gbaud、30Gbaud、40Gbaud），以适应不同应用场景。

关键信息

标准进展

• OIF-DPC-MRX-02.0协议支持64Gbaud波特率，定义了三种电带宽等级（20GHz、30GHz、40GHz），对应不同波特率和调制格式。
• 国内尚未对高带宽集成相干光接收机进行标准立项，需加快标准化进程。

技术实现方案

• 单载波类型：使用1只 $2 \times 8$ 集成相干光接收机，传输距离约200km。
• 双载波类型：需2只 $2 \times 8$ 集成相干光接收机和1只 $1 \times 2$ 光分束器，支持多种调制格式，适用于城域和长距离传输。
• 四载波类型：需4只 $2 \times 8$ 集成相干光接收机和1只 $1 \times 4$ 光分束器，适用于长距离传输，但频谱效率较低。

市场概况

• 截至2017年10月，市场上已有多种支持400G的集成相干光接收机产品。
• 主要厂商包括Neophotonics、Finisar、Lumentum和富士通光器件。
• Neophotonics推出支持64Gbaud波特率和64QAM调制的微型内差式相干接收机，可实现80公里600Gbps传输。
• Finisar推出支持600Gbps传输的高带宽集成相干接收器。
• Lumentum推出双通道（双载波）集成相干光接收机，支持QPSK和QAM传输格式。
• 富士通推出双载波集成相干光接收机和单载波600Gbps集成相干接收机，符合OIF标准。

建议

• 国内应加快400G集成相干光接收机的标准化工作，以推动产业链协同发展。
• 重点支持高带宽、多载波集成相干光接收机的研发与应用，以适应不同传输距离和容量需求。
• 市场需进一步推广高带宽相干光接收机产品，提升传输性能和系统兼容性。

参考资料

• Cignal AI 2016半年度报告
• CIR 2016~2020年预测数据
• IEEE 802.3bs标准制定时间计划表
• OIF集成相干光接收机标准进展
• CCSA集成相干光接收机标准进展