隨著互聯網和智能手機的普及，數據流量呈爆炸式成長，為了滿足不斷飆升的通信需求,100Gbit/s相干光纖系統順勢產生。

100Gbit/s超高速光纖傳輸系統全面商用

日本NTT、日本電氣、富士通、三菱電機株式會社公司等受日本總務省委托，研發出了100Gbit/s光纖傳輸系統。它可以用到WDM的骨干光纖網及海底光纜網絡中，同時也可用在超高速數據專線網中，為客戶提供超高速數據專線服務。

因100Gbit/s光通信系統必須使用數字相干光通信技術才能實現，這就要求對超高速信號進行處理，因此超高速數字信號處理電路就成為必須的選擇。日本產官學聯合開發出的超高速光通信信號處理芯片,對光通信大容量化及日本光通信產業的發展做出了貢獻。

日本的大規模集成電路研發是通過聯合方式進行的。首先，將100Gbit/s光通信系統的功能模塊劃分成“信號編碼糾錯處理單元”、“多路復用單元”、“100Gbit/s光端機單元”、“色散補償單元”和”傳輸路徑評估單元”等，各個單元分別由參研單位獨立負責，分工進行;其次，功能塊之間主要信號耦合由NTT負責，在開發過程中如果功能模塊之間需要協作時,NTT負責協調;***，在功能模塊間設置內存(RAM),用檢測信號進行檢查,哪個模塊出現故障,就視為不合格。

大規模集成電路在國際電聯也是個大課題。如由ITU-T制訂的OTN標準與辦公室或家庭等計算機網絡使用的以太網不能很好匹配。但到2008年前后,100G OTN的標準化工作開始，***決定采用創新的數字相干系統技術，OTN的下行接口配備了10G以太網接口，使10G以太網與10G OTN得以匹配。

現在應用程序服務提供商和內容提供商在東京、大阪、名古屋、橫濱、札幌、仙臺、京都、神戶、廣島、福岡等主要城市中都在使用視頻、在線游戲、云計算等技術，數據流激增。100Gbit/s的以太網出現適應了數據流激增的形勢。據日本媒體報道，2013年1月23日,亞洲互聯網服務提供商NTT Com公司，在骨干光纖網上推出100Gbit/s以太網用戶界面，用于公司的互聯網超高速接入服務。當***速率不超過10Gbit/s時，為固定費率;超過10Gbit/s時,超過部分按信息量計費。與傳統使用的多條10Gbit/s以太網電路服務相比，成本可節省約20%。現在日本的100Gbit/s光纖系統商用已經相當成熟。

400Gbit/s光纖實驗系統推出

目前，日本市場上100Gbit/s光傳輸系統已經開始商用，然而，隨著大數據和M2M的普及，客戶對數據的多樣性需求增強，對網絡速度要求不斷提高，對服務期待值不斷膨脹，將來要處理的數據量會遠遠超出預期，并且網絡上的業務量波動變化巨大。為了應對這些難題，就需讓光骨干網絡進一步超高速率化。然而，現在的光傳輸技術既需要超高速率化，又要確保光傳輸性能必然是困難的，并且隨著網絡中信息量增長，電信設備的功率消耗也會顯著增加。為了實現高容量且低功耗的光纖傳輸，構建靈活的網絡，探尋新的光傳輸系統解決方案勢在必行。超高速率、低能耗、兼備靈活性的400Gbit/s光纖網絡，就成了人們追求的目標。

NTT、NEC、富士通三家公司受日本總務省委托，分別從2009年開始研發“超高速光網絡邊緣節點”，于2010年～2011年又研發“100Gbit/s數字相干光通信系統”，至2012年已將其商用。三家公司于2012年再次接受日本總務省委托，共同研發“超高速、低功耗的光網絡技術”，最終在2014年10月推出了單信道400Gbit/s的數字相干傳輸技術的實驗系統。

單信道400Gbit/s的數字相干傳輸技術的實驗系統分為3種情況，單信道速率200Gbit/s～400Gbit/s，WDM采用60個信道，用4值的正交相移鍵控調制(QPSK)方式，在10000Km長的光纖實驗線路上，傳輸速率達到了12.4Tbit/s;采用8值的正交振幅調制(QAM)方式，在5600Km長的光纖實驗線路上，傳輸速率達到了18.5Tbit/s;采用16值的正交振幅調制(QAM)方式，在2000Km長的光纖實驗線路上，傳輸速率達到了24.8Tbit/s。

除了在100Gbit/s系統上采用4值正交相移鍵控調制(QPSK)外，為了擴大容量還采用了8值正交振幅調制(QAM)和16值的正交振幅調制(QAM)，并由稱為副載波多路復用的奈奎斯特濾波的頻帶壓縮技術進行組合應用。特別是，根據光傳輸路徑的性能、線路質量,選擇適當的調制方式，并采用了包含8值正交振幅調制(QAM)等在內的電子電路算法。

400Gbit/s的數字相干傳輸技術的實驗系統通過使用非線性光學效應的補償功能，實現了信號數字反向處理。此外，根據光纖中每個波長傳播延遲不同，可以估算出在10000km時光纖的波長色散，并采取了高性能的MSSC-LDPC糾錯碼技術延長傳輸距離。綜合這些元素，在海底光傳輸模式下實驗距離***達到了10000km，陸地光傳輸模式下實驗距離***達到了3000km。實驗中一個波道傳輸速率***可達400Gbit/s,如果在一根光纖中采用60高密度波分復用，則這根光纖就可實現24Tbit/s(400Gbit/s×60)的傳輸能力。

依據本次實驗成果，結合色度色散、偏振模色散高性能的補償技術，可讓傳輸距離傳輸提高1倍以上、功耗削減一半，并通過自適應調制技術，構筑成靈活的網絡。如圖1。

圖1.400Gbit/s光纖實驗系統