Theo các số liệu điều tra vào đầu những năm 2000, tăng trƣởng lƣu lƣợng của internet ở mức từ 70-150% một năm [22]; kể từ năm 2006, tỉ lệ này nằm ở mức 40- 50% [23]. Rõ ràng với mức độ tăng trƣởng đó thì hệ thống mạng sử dụng tốc độ 10 Gb/s sẽ không đáp ứng đƣợc. Nhiều nhà khai thác mạng lớn đã lập kế hoạch mở rộng một cách đáng kể năng lực mạng lƣới để đáp ứng nhu cầu tăng trƣởng của lƣu lƣợng IP. Theo số liệu của hãng nghiên cứu thị trƣờng Dell’ Oro thì các sản phẩm truyền dẫn có tốc độ 100 Gb/s sẽ phát triển mạnh từ sau năm 2012 với tổng giá trị sản phẩm khoảng 30 triệu USD và sẽ đạt khoảng 500 triệu USD vào năm 2014 [24]. Còn hãng nghiên cứu thị trƣờng Heavy Reading thì dự báo thị phần các ứng dụng có tốc độ kênh từ 40 Gb/s đến 100 Gb/s sẽ chiếm hơn phân nửa (55%) vào năm 2013, trong đó ứng dụng 40 Gb/s chiếm 26% và 100 Gb/s là 29%; gần phân nửa thị trƣờng còn lại (45%) là của các ứng dụng 10 Gb/s [24]. Hình 3.1 thể hiện xu hƣớng phát triển về tốc độ truyền dẫn trên các hệ thống mạng DWDM [25].
Vào ngày 14/12/2009, Verizon tuyên bố trở thành nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đầu tiên thành công trong việc đƣa vào thƣơng mại hóa hệ thống 100 Gb/s. Hệ thống này đƣợc triển khai trên mạng lõi châu Âu, nối giữa Paris và Frankfurt (893 km), là sự hợp tác giữa Nortel và Verizon [26]. Lần lƣợt Nortel (bây giờ là Ciena), Alcatel-Lucent, Huawei, Fujitsu, ZTE đã thành công trong việc cung cấp giải pháp thƣơng mại sẵn có cho công nghệ 100 Gb/s. Việc triển
khai thành công công nghệ 100 Gb/s trên cơ sở hạ tầng mạng quang sử dụng cho công nghệ 10 Gb/s, đã đánh dấu một bƣớc phát triển mới trong mạng DWDM Coherent. Ngoài việc nâng cao năng lực truyền dẫn của hệ thống, công nghệ 100 Gb/s sẽ làm đơn giản hóa hệ thống mạng, cho phép truyền trực tiếp 100 GbE (IEEE P802.3ba) giữa các bộ định tuyến tốc độ cao (ví dụ nhƣ T1600 của Juniper) qua mạng lõi DWDM mà không cần Transponder [27].
1T 500G 100G 40G 10G 2,5G 1995 2000 2005 2010 2015 C o h er en t S u p er C h a n n el s Tách sóng trực tiếp Tách sóng Coherent
Hình 3.1 Xu hướng phát triển tốc độ bit trên một kênh DWDM
Tuy nhiên việc đƣa vào thƣơng mại rộng rãi công nghệ 100 Gb/s vẫn còn gặp nhiều khó khăn, do mức độ phức tạp của công nghệ cũng nhƣ giá thành của sản phẩm. Chúng ta đã từng đƣợc chứng kiến khoảng thời gian kéo dài hơn 7 năm kể từ khi ra mắt sản phẩm 40 Gb/s đầu tiên cho tới khi chúng đƣợc thƣơng mại hóa rộng rãi trên thế giới. Có ba nguyên nhân dẫn đến thời gian đƣa sản phẩm ra thị trƣờng kéo dài:
Thứ nhất, do những dự báo về sự bùng nổ dung lƣợng internet thiếu chính xác. Ví dụ: vào cuối năm 2005, John Chambers (giám đốc điều hành của Cisco) cho rằng mức tăng trƣởng lƣu lƣợng truy cập internet đã tăng khoảng 100% mỗi năm và có thể hƣớng tới 300-500% mỗi năm [23]. Nhƣng trên thực tế mức tăng chỉ ở khoảng 40-50% mỗi năm.
Thứ hai, công nghệ 40 Gb/s phức tạp hơn nhiều so với công nghệ 10 Gb/s và không dễ để có sự hòa hợp giữa hai công nghệ này.
Thứ ba, sự thiếu hụt của các tiêu chuẩn để chuẩn hóa công nghệ 40 Gb/s dẫn đến việc có quá nhiều công nghệ 40 Gb/s trong khi lại thiếu nguồn tài chính cho các công nghệ này.
Chúng ta đã có bài học với công nghệ 40 Gb/s và do đó không thể để lặp lại những lỗi nhƣ trên khi triển khai các công nghệ 100 Gb/s. Các tiêu chuẩn về công nghệ 100 Gb/s đã đƣợc thực hiện bởi ba tổ chức tiêu chuẩn chính là IEEE, ITU và OIF
trong nửa đầu năm 2010 và đây là tiền đề cho việc triển khai rộng khắp các ứng dụng 100 Gb/s. Thêm vào đó, 100 Gb/s có thể kế thừa các đặc tính của công nghệ 40 Gb/s. Một số nhà khai thác mạng thậm chí đã không ngần ngại bỏ qua 40 Gb/s, đi thẳng lên xây dựng các mạng 100 Gb/s để nhanh chóng đƣa các tiêu chuẩn và công nghệ 100 Gb/s vào thực tiễn.
Mặc dù vậy, cần phải xem xét kỹ hơn sự chín muồi của 100 Gb/s về mặt tiêu chuẩn, công nghệ và hiệu quả chi phí. Các tiêu chuẩn công nghệ cho 100 GbE (100 Gb/s Ethernet) đã đƣợc hoàn thiện vào giữa năm 2010, tuy nhiên các tiêu chuẩn cho các module 100 Gb/s quang và 100 Gb/s DWDM vẫn cần thêm thời gian để hoàn thiện. Bên cạnh đó, về mặt công nghệ, toàn bộ ngành công nghiệp 100 Gb/s là hoàn toàn mới. Do vậy sau khi các tiêu chuẩn đƣợc phê duyệt thì ngành công nghiệp bao gồm sản xuất chip, sản xuất các module hệ thống, các thành phần khác cho công nghệ này vẫn cần thêm một khoảng thời gian nữa để ổn định và trƣởng thành. Chúng ta cần phải cẩn thận để không lặp lại các thiếu sót đã mắc phải khi triển khai công nghệ 40 Gb/s dẫn tới một chuỗi các giá trị 40 Gb/s còn đang dang giở nhƣ hiện nay.
Thêm vào đó, xét một cách lâu dài thì 100 Gb/s là khá đắt. Các nhân tố này đang kết hợp tạo ảnh hƣởng tới kế hoạch thƣơng mại hóa 100 Gb/s. Mặc dù thời điểm đƣa các công nghệ 100 Gb/s ra thị trƣờng đƣợc cho là sẽ ngắn hơn nhiều so với 40 Gb/s, song một quá trình xử lý dài của phát triển thị trƣờng và công nghệ vẫn là cần thiết trƣớc khi chính thức tung ra thị trƣờng. Điều đó có nghĩa là 100 Gb/s sẽ cùng tồn tại với 40 Gb/s trong một khoảng thời gian tƣơng đối dài. Xét một cách tổng quan các nhân tố thì thời điểm đầu năm 2013 sẽ là thích hợp cho thƣơng mại hóa 100 Gb/s rộng rãi. Các nhà khai thác mạng cần tính toán và cân nhắc kỹ về hiệu quả chi phí và mức tăng trƣởng dung lƣợng trên mạng lƣới trƣớc khi triển khai công nghệ 100 Gb/s.
Về mặt công nghệ cho truyền tải 100 Gb/s đƣờng dài, chủ yếu là kỹ thuật điều chế và giải điều chế, kỹ thuật mã sửa lỗi trƣớc FEC (Forward Error Correction), kỹ thuật xử lý tín hiệu số và các công nghệ truyền tải đƣờng dài. Công nghệ điều chế tiên tiến là cần thiết cho việc thực hiện truyền tải DWDM dung lƣợng cao và khoảng cách xa. Một số hãng lớn trên thế giới đã nghiên cứu các vấn đề này, ví dụ Huawei đã phát triển các kỹ thuật điều chế tiên tiến nhƣ sDQPSK, oPDM-DQPSK và ePDM-QPSK. Điều chế sDQPSK sử dụng công nghệ kiểm soát phân cực để giảm tác động phi tuyến trong hệ thống DWDM tốc độ cao, cho phép hệ thống truyền tín hiệu trên khoảng cách 1200 km [28]. Bằng việc thực thi phần cứng kết hợp với các thuật toán tiên tiến, công nghệ oPDM-DQPSK tạo điều kiện theo dõi một cách nhanh chóng phân cực quang và giúp truyền tải tới 80 bƣớc sóng tín hiệu tại 100 Gb/s. Các đặc tính tiên tiến của công nghệ ePDM-QPSK có thể kể đến nhƣ kỹ thuật tách sóng Coherent, bộ chuyển đổi tín hiệu tƣơng tự – số tốc độ cao, bộ xử lý tín hiệu số tốc độ cao. Do tính miễn nhiễm với tán sắc và phi tuyến cao nên công nghệ ePDM-QPSK có thể truyền tải lên tới 80 bƣớc sóng của tín hiệu tại 100 Gb/s qua khoảng cách 1500 km [28].