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设计软件紧随光网络发展潮流
作者: 发布时间:2010-03-17 03:42:10 来源:《《光波通信》2010年2/3月

作者:Meghan Fuller Hanna,《Lightwave》资深编辑

随着网络变得越来越复杂,用于网络设计和模拟的工具软件也在不断发展。今天的软件正预示了明天网络技术发展的方向,包括高速传输能力、IP层与光物理层的融合以及光电技术的集成。

与测试、测量领域类似,光网络设计软件的开发者必须始终领先于当前的市场应用阶段。今天他们开发的软件是用来设计、建模和模拟在未来光通信领域会大展宏图的器件、系统和网络的。得益于目前的设计软件,我们能够推测,未来的光通信领域将会具备高速传输、IP层与光物理层融合和光电集成等特征。

器件设计非常行之有效,而软件开发商一直在开发新的能力和特征,这是对器件设计领域最直接的概括。例如,RSoft Design Group(www.rsoftdesign.com)最近刚刚引入了反射半导体光放大器(RSOA)的模型,而它正是实现双向WDM-PON系统的关键技术。但是设计软件市场目前的主要发展方向似乎更倾向于系统和网络设计。

高速传输能力pcm光波通信
Enrico Ghillino担任RSoft Design Group的光系统和网络主管。他相信系统级光子设计的最大趋势是“向100G系统发展。尤其是人们都希望能够用单个波长传输100Gbps信号”。

为了在单个波长内实现100Gbps的速率,设备制造商必须采用更先进的调制方式。这些方式包括正交频分复用(OFDM)、差分四相相移键控(DQPSK)、双二进制编码,以及偏振复用QPSK(PM-QPSK)。

pcm光波通信
图1:RSoft的OptiSim 5.1软件能够对各种先进调制格式建模,例如用于100Gbps网络的相干PM-QPSK。

“这是相干调制方式。”Ghillino解释道,“在接收端,本地振荡器和DSP单元负责对信息编码,同时补偿因传输产生的损伤。而DSP的加入使得整个接收端变得复杂。”

这个问题对像RSoft等软件开发商而言意味着软件的复杂性增加。DSP就是产生复杂的根源:在接收端记录误码数量时,为了估计预FEC误码率,必须提供数以百万比特的信息。“如果误码率等于10-4,就必须模拟大约100万比特的数据。”Ghillino解释道,“这对于大多数光系统模拟软件而言都是个大问题。不过OptSim采用了分步时域技术,能够产生模拟所需的非常非常长的比特序列。”

OptSim 5.1还具备基于训练序列的均衡算法、固定或自适应的光色散和电色散补偿以及Viterbi-Viterbi相位估计功能。Ghillino声称,以往经验显示,这些特征都是新软件必不可少的组成部分。

当然,也许100G永远也不会成为业界的宠儿。OPNET(www.opnet.com)的光传输网络模拟分部主任Marc Berry就说,大多数OPNET的客户仍然在思索部署40Gbps系统的必要性。“这要根据业务提供商和目前网络的情况,包括现在的网络带宽还有多少余量而定。他们甚至还在考虑是否要升级到下一代40G系统。”他称,100G“还没有决定性的需求。”

IP与光物理层的融合pcm光波通信
VPIsystems(www.vpisystems.com)的CTO王宇飞相信,随着WDM技术逐渐走向成熟,模拟软件的最大机遇将来自网络层。“十年以前,当人们谈及WDM时,它只是被看作一种从A点到B点的带宽传输通道。”他回忆道,“那时的光物理层还不发达。”

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图2:Optiwave的OptiSPICE光电子集成设计软件允许用户设计和模拟激光器驱动电路、跨阻放大器、光连接器、电子均衡器和其它光电子器件等。

不过,随着可重配置光上下复用器技术的出现,波长操作与频率不再相关,传输距离更长,那些限制因素也都逐渐消失了。“今天,WDM网络的运作方式与传统的SONET/SDH网络越来越相似,”王经理说,“这使得我们在WDM网络规划时的优化能力更强。假如WDM因过多的限制因素而只能作为传输技术,那么你根本无法在规划或优化WDM网络上做太多事情。”

而且,现在网络工程师还采用OTN等协议,引入了子波长技术。VPIsystems的软件允许用户在WDM和OTN之间规划频率。王经理声称,目前客户正在希望支持包交换技术,包括运营级以太网、PBB-TE和MPLS-TP等。“现在客户讨论的网络包括三个层次,以太网或MPLS-TP位于顶层,然后是OTN,位于底层的是WDM。”他解释道,“他们把这三个层、三种技术集成到一台物理设备中,并称其为‘上帝的盒子’。”

OPNET的产品营销主管Peter Arjis也认为,网络融合已经成为目前市场发展的大趋势。“当我们与服务提供商谈论目前的光网络规划时,总会不自觉地谈到IP/MPLS网络。”他说,“而谈到IP/MPLS网络时,就总会有人指出这些光网络技术现在都纠结在一起。因此必须从业务角度出发,把这些技术放在一起进行统一规划和管理。”

Arjis还说,业务提供商正在自己的组织内自行开展这种融合。目前,处理IP业务的网络和光网络之间已经没有明显的区别,而这种融合已经对软件工具提出了要求。过去业务提供商比较封闭,他们不习惯于借助外部工具,而只是使用内部工具。“他们设法使用各种数据。”Arjis说,“现在由于各种技术相互依赖,不采用软件工具的话很难完成设计。而这些工具正是模拟了不同网络层次的协作,以及业务如何在其上运行。”

OPNET提供了两个软件模块,一个是用于光网络的SP Guru Transport Planner,另一个是用于IP/MPLS网络的SP Guru Network Planner。它们可以分开独立运行,也可以在IP和光网络融合规划时同时运行。

VPIsystems的王经理也认为用手工的方法设计这种融合网络的难度非常大。设备制造商与运营商一样,同样需要设计软件完成这样的工作——而且他们的需求非常急迫。他声称已经看到有些客户发布了第一或第二版融合产品,而目前他们正在寻找支持这些产品的设计软件。“这就是我们已经在研发这类软件的原因。”他说。

光电子集成pcm光波通信
Optiwave Systems Inc(www.optiwave.com)的工作人员希望能够为迅速增长的光电子集成市场提供所需的设计软件。

“将光子和电子集成在一起非常有趣。我们发现业界对光电子集成器件设计软件的需求与日俱增。”Optiwave的光系统主管Jackson Klein说,“系统设计工具在单独采用光子或电子器件时都会工作正常。但如果要为VCSEL激光器设计外围电路或跨阻放大器,现有的软件就无法完成任务。”他说:“你不得不使用各自独立的SPICE软件和系统设计软件。”

SPICE是集成电路专用模拟程序的首字母缩写,主要来源于相对成熟的电子设计自动化(EDA)。Optiwave为新的设计软件起名为“OptiSPICE”,不仅能够将光子和电子器件集成分析,还能用来设计各种分立器件,包括二极管、晶体管、BJT、MOSFET,以及激光二极管、光纤和光电二极管等。

RSoft最近也在其OptSim 5.1软件中嵌入了SPICE模块,称作SPICE定制器件(CCS)模型,以实现光电子集成模拟。

Optiwave的Klein相信,同时模拟光子和电子器件的能力将同时吸引需要引入电子电路的光子工程师和偶尔要引入光子器件的电子工程师。“在上个月的DAC 2009(设计自动化大会)上,我们是众多EDA展商中唯一的一个光设计软件提供商。”他说,“很多人跑来告诉我们说,‘我们终于等到有人尝试带来新的设计工具了。’EDA市场非常成熟,几乎找不到新的事物。而这正是我们试图带去的东西。”

在展会的最后一天,设计与模拟软件开发商展望了未来的技术发展趋势,近期主要是高速网络、IP和光网络集成,而长期将是更为复杂的光电子集成技术的发展。

“目前人们使用的软件可能领先的并不多。”Klein沉思道,“而要不断为未来的需求开发新软件,其挑战非常大。譬如现在,我们必须引入激光器模块,而人们可能在未来五年都不会去使用它。人们还只是在头脑中想象的时候,我们就已经对其展开研发了。”

  
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