40G經(jīng)過十余年的發(fā)展，其技術、標準、測試等各個方面的已逐步成熟，與此同時，40G接口的出現(xiàn)提出了高速傳輸需求。隨著應用場景日漸清晰，基于40Gb/s的DWDM系統(tǒng)已經(jīng)從試驗向商用發(fā)展。

　　當40Gbit/s技術初次被提出時，人們驚異于它的高速，符合SDH體系4倍增長的線路速率。10Gbit/s技術已經(jīng)在20世紀90年代成功商用，對于40Gbit/s速率本身懷疑不多，但是在發(fā)展初期對于40Gbit/s的應用場景，主要設備類型，需要解決的關鍵技術等多方面存在著很多爭論。

十年磨礪

　　40Gb/s技術的研究與開發(fā)已經(jīng)有十年左右的時間了。在電信業(yè)高速發(fā)展期間，為了更早地搶占市場和技術先機，芯片和設備制造商就開始了40Gb/s技術的研究。作為設備研發(fā)的基礎，為了克服40Gbit/s技術在光電方面的限制，器件制造商在初期進行了多方面聯(lián)合，如2002年9月，Inphi和u2t合作開發(fā)40Gb/s接收機;在2002年初，AlcatelOptronics、CyOptics和Oki合作開發(fā)基于40Gb/s的電吸收調(diào)制器;2002年3月，包括Corning、JDSUniphase、LaserComm、PhotonEx和MicrowaveConcepts等在內(nèi)的10家公司成立了40G協(xié)作組織，正是伴隨著這些協(xié)作和聯(lián)合，40Gbit/s的器件技術逐步成熟，為設備研發(fā)奠定了基礎。

　　從設備和系統(tǒng)研發(fā)的角度來看，從1998年開始，40Gb/s系統(tǒng)就逐步進入實驗室實驗與現(xiàn)場試驗階段，而從1998年到2002年之間，雖然電信業(yè)經(jīng)歷了從繁榮到蕭條的發(fā)展階段，但對于40Gb/s技術的研究與開發(fā)，絕大多數(shù)設備商、芯片制造商和電信運營商都沒有放棄，例如2000年6月，Qwest與北電網(wǎng)絡宣布了全球第一個承載商用業(yè)務的40Gb/s現(xiàn)場網(wǎng)絡開通，該網(wǎng)絡全長700公里;另外Lucent、Siemens、Alcatel也分別在北美、歐洲進行了40Gb/s的現(xiàn)場實驗。發(fā)展到今天，國內(nèi)外主要傳輸設備制造商都相繼推出了基于40Gb/s的DWDM系統(tǒng)，并在國內(nèi)進行了多種類型的試驗。

　　由于40Gbit/sSDH設備的應用需求和場景不是很明確，早期有些廠家提供了SDH設備，如Lucent的LambdaUnite和Marconi的MSH256(分插復用器ADM)和MSH-E(數(shù)字交叉連接設備DXC)等，烽火通信也在國家高科技計劃的支持下研發(fā)了40Gb/sSDH設備，這些研發(fā)和經(jīng)驗的積累對于后期基于40Gb/s的DWDM系統(tǒng)的相繼出現(xiàn)和成功研發(fā)奠定了很好的基礎。

　　隨著網(wǎng)絡業(yè)務帶寬的快速增長，大容量的傳輸需求日漸明顯，尤其是路由器40G接口的出現(xiàn)和長距離傳輸需求凸現(xiàn)之后，傳送網(wǎng)提供40Gb/s的傳輸能力成為必須，40Gb/sWDM系統(tǒng)的傳送需求日趨明顯，在干線和城域等層面呈現(xiàn)出多樣化的需求?；仡?0Gb/s技術的發(fā)展，經(jīng)過十年的磨礪，技術已經(jīng)成熟，應用場景日漸清晰，將迎來進一步的發(fā)展

一次技術革命

　　雖然40Gbit/s技術具備眾多優(yōu)勢，但在光域和電域具體實現(xiàn)時均面臨著諸多障礙。電域最顯著的便是要突破材料的電子速率處理瓶頸，這就促使研究人員采用新型材料或者改進集成技術來研制基于40Gbit/s速率的核心處理芯片，如采用InP或者SiGe材料的成幀器、復用/解復用器等。而在光域，限制40Gbit/s技術應用的因素更多，最主要的方面包括CD、PMD、非線性效應、OSNR等。若與10Gbit/s系統(tǒng)的傳輸限制因素作簡單量級比較，那么40Gbit/s系統(tǒng)的CD容限和PMD容限便分別為10Gbit/s系統(tǒng)的1/16和為1/4，OSNR容限值要提高6dB，這在一定程度上增加了40Gbit/s技術商用的難度。

　　為了克服40Gbit/s的傳輸限制，目前已經(jīng)具備多種技術可以選擇，如采用新型的調(diào)制碼型(CS-RZ/PSBT/DPSK/DQPSK等)、超強FEC、單/多通路色散精確補償、電域色散補償和采用喇曼放大器等。選擇這些技術中的一種或幾種組合，就可以大大增強40Gbit/s信號的傳輸距離。

　　鑒于實際應用需求程度和設備成本等因素，現(xiàn)有10Gbit/sWDM系統(tǒng)主要采用強度調(diào)制的NRZ編碼格式。初期的40Gbit/s系統(tǒng)也基本上采用NRZ/RZ的編碼格式，隨著40Gbit/s關鍵技術的逐漸解決，WDM系統(tǒng)采用多種傳輸碼型的傳輸試驗和商用系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，如除了強度調(diào)制兩電平的NRZ、歸零(RZ)(如50%占空比RZ，載波抑制歸零(CS-RZ)等)、三電平的光雙二進制(ODB)/相位整形二進制傳輸(PSBT)(ODB和PSBT特性類似)之外，還包括基于相位調(diào)制的差分相移鍵控(DPSK)和差分四相相移鍵控(DQPSK)、結合偏振復用(PM)的調(diào)制技術(如雙極性-四相相移鍵控(DP-DPSK))等。

　　基于調(diào)制碼型與系統(tǒng)傳輸能力的關鍵度量參數(shù)，如表，主要從背靠背OSNR靈敏度、色散容限、PMD容限、非等方面分析和比較NRZ、ODB/PSBT、RZ-DSPK、RZ-DQPSK和DP-DPSK等五種碼型的差異，其中部分參數(shù)與具體測試條件、參考誤碼率、噪聲分辨率等密切相關，表中僅從各種碼型的相對容限和能力來進行比較，并以NRZ的能力作為基準參考。

　　根據(jù)碼型具體特征，若不考慮50GHz通路間隔的應用需求，NRZ可用于局內(nèi)、短距和600Km左右的長距，而ODB/PSBT可用于600Km左右的長距，其他幾種可用于600Km以上長距。若考慮40Gbit/s系統(tǒng)也支持50GHz通路間隔，根據(jù)碼型具體特征，那么實際應用時可選擇ODB/PSBT、RZ-DQPSK和DP-QPSK等，其他碼型在50GHz通路間隔應用時系統(tǒng)代價較大，一般很難滿足系統(tǒng)性能要求。

　　40Gbit/s的FEC芯片在2005年左右才逐步成熟，之前研發(fā)的系統(tǒng)由于沒有解決FEC芯片，要么采用替代方式，在10G速率上加FEC然后復用實現(xiàn)，要么是僅采用帶內(nèi)FEC，系統(tǒng)的傳輸距離和性能受到很大的影響，目前芯片和設備都已經(jīng)能夠支持超強FEC，不僅可以延長傳輸距離，而且在一定距離傳輸系統(tǒng)上，可以避免實施昂貴復雜的有源PMD補償。

技術標準和測試儀表的發(fā)展

　　從標準規(guī)范方面來看。40Gbit/s的國際標準目前主要由ITU-T和OIF來完成。ITU-T已經(jīng)制定了多項與40Gbit/s有關的標準，如G.707、G.783、G.709、G.798、G.959.1、G.693、G.696.1和G.8251等等，涉及40Gbit/s技術的網(wǎng)絡接口、設備功能特性、物理層接口和抖動特性等多個方面。目前規(guī)范中一些參數(shù)指標如多通路物理層參數(shù)、STM-256抖動等尚未完善，正在進一步的研究之中。OIF主要規(guī)范與40Gbit/s有關的電層處理標準，目前已經(jīng)完成了SFI-4/5、SPI-3/4/5、SxI-5、TFI-5、VSR-4-01/02/03/04/05和VSR-5-01等規(guī)范的制定，同時也完成了與MSA相關的規(guī)范。國內(nèi)的CCSA也已經(jīng)啟動了40Gbit/s設備與器件相關標準和技術報告的研究工作。

　　從測試儀表方面來看，初期的40G儀表提供的廠家少，體積大，組成復雜，需要多個儀表搭建環(huán)境，功能少，目前功能已經(jīng)逐步完善，也逐步實現(xiàn)小型化。

　　40Gbit/s技術經(jīng)過十余年的發(fā)展，從技術、標準、測試等各個方面的逐步成熟，采用先進的技術克服了40Gb/s的傳輸限制，具有相關的標準和一定的測試手段，為40Gbit/s技術的大規(guī)模應用奠定了基礎，從應用的角度，40G接口出現(xiàn)也逐步提出了高速傳輸需求，因此，基于40Gb/s的DWDM系統(tǒng)也逐步從試驗向進一步商用發(fā)展。