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1、1,OPM在线光谱监测单元,OSNR,光功率准确度1dB,2,1 DWDM原理介绍,内容摘要,3,OTN的驱动力-未来承载网业务类型,话音业务：以2G、3G电路域网络为主要承载网络的移动话音业务 NGN软交换固定话音业务（VoIP）数据业务：基于移动或固定的数据业务基于GPRS、3G的分组域数据业务电信级以太网流媒体业务IPTV、HTV支持辅助通道业务：同步、信令和网管等支撑网所需电路VPN业务：企业信息化所需的通路,4,3G技术的演进,随着带宽需求的变化和技术的演进，3G传送发生改变：Node B的上行接口由E1STM-1FE，业务内核由ATMIP核心网带宽需求：10G10GE40G,5,传
2、输网的发展融合的多业务承载传送,TDM的逐步退出，IP的高速发展IP的物理接口形式多样：POS、FE/GE/10GE,6,IP业务对传送网的冲击,无线网络的IP化全业务运营后IP的流量突增：如中国电信预测：在未来5年之内，带宽将以每年50以上的速度增长到2010年干线带宽流量将达到50T以上，其中97%以上为数据带宽来源于普遍的业务以IP为载体All IPIP包以POS或Eth分组在传输网传送IP协议的开放与简洁，使宽带（2M）业务与接口大幅增多,宽带（含无线）流量,7,光传送网的关注,8,传送技术应对IP化的发展路线,IP over DWDM,IP over MSTP,IP over ROA
3、DM,IP over OTH,IP over PTN,IPOverTransport,9,IP化DWDM系统的要求,9,10,传送网演进路线选择,11,OTN网络,OTN 在子网内以全光形式传输，在子网的边界处采用光-电-光转换。子网通过3R再生器联接，从而构成一个大的光网络。为了满足全网的业务调度和监控管理，定义了G.709标准，规范OTN网的业务颗粒。,12,OTN-DWDM的发展、全光网的过渡,OTN提升了WDM系统的灵活性、可管理性，支持面向ASON的发展；OTN技术的提出降低了全光网的要求，是全光网发展的必经之路。,13,OTN体系结构,光传送网可分为光传输段（OTS）层、光复用段（
4、OMS）层和光通道（OCh）层。OTN与DWDM系统的区别在于，OTN系统以DWDM为基础平台，引入了基于ODUk的OCH层的功能。,14,14,光层和电层的完整结构，两层联合调度各层网络都有相应的管理监控机制各层都具有网络生存机制和GMPLS技术结合，具备网络的智能特性大颗粒的复用、交换和配置子波长级的业务调度、疏导和汇聚多层嵌套的TCM功能FEC透明性,OTN的优点,15,G.709接口OTN交叉光交叉：ROADM电交叉：电交叉设备（子速率ADM等子速率交叉模块）客户接口控制平面GMPLS,OTN节点设备实现的几个功能模块,15,16,16,G.709帧结构,光通路净荷单元OPU业务适配光
5、通路数据单元ODU串联连接监测光通路传送单元OTU传输性能改善采用定长帧结构2.5G：约2万帧/s10G:约8.2万帧/s40G:约33万帧/s,17,OTN复用结构,复用结构简单复用颗粒度大异步映射实现时钟载荷和时钟透传,18,OTU的FEC功能,通信网纠错方式：自动请求重发方式（ARQ）、向前纠错方式（FEC）和混合纠错（HEC）FEC发送端编码，收端解码利用带外冗余编码解决传输误码问题利用电层技术解决光层问题主要目的是提高系统OSNR容限FEC常用编码方式RS，BCH相关标准：G.709，G.975，G.975.1,19,FEC编解码,编码：1:111 0:000 如 1011:111
6、000 111 111 解码：多数判决 如110:1 001:0 101 001 000 110 111 000 000 111 1 0 0 1,20,FEC间插,解决突发误码问题1011编码 111 000 111 111传输 111 001 001 111 解码1111 最大连续突发误码数：2比特解决方法：比特间插1011编码111 四间插1011 1011 1011传输 1011 000 0101 111 1011 111 解间插 101 010 101 111 解码1011 最大连续突发误码数：4比特G.709最大连续突发误码纠错数 RS(255,239)：64比特 16间插：1024
7、比特,21,可实验本地和远端网管对于上下波长和直通波长的配置，摆脱了大量手动跳纤的烦恼。ROADM三种技术实现方式：WB、PLC、WSSWB基于微机电系统MEMS技术。,ROADM-波长阻塞器WB,22,ROADM-集成光波导PLC,基于集成平面光波导PLC技术易于集成，成本低与WB同样用于2维节点可实现光功率的监测和动态均衡,23,多维ROADM的演进WSS模块,WSS最大可支持8光方向组网；WSS可以使用在下话端，也可以运用在上话端，还可以级联使用，甚至可以配置成光交叉设备。,23,24,OTH的优势与现状,交叉业务颗粒ODUk优势子速率调度和汇聚灵活，节约波长带宽资源采用OEO转换，消除
8、了色散、OSNR、非线性等物理因素的限制子速率业务的保护能力无波长冲突发展现状单子框结构OTU业务槽位：少交叉能力较小（320G、160G）可参与交叉的波长数量有限交叉业务颗粒小（2.5G以下）,24,25,OTH交叉实现,SDH交叉技术与WDM技术相结合交叉速率为串行2.5G或10G低于2.5G或10G采用子速率复用高于2.5G或10G采用反向复用,26,OTH现有和正在研究的复用结构,类SDH，异步映射/复用,2.5G,9.95G,10.3125G,40G,Clients,LowerOrderODU,HigherOrderODU,ODU1,ODU1,ODU2,ODU2,x4,ODU2e,O
9、DU3,x4,x16,112G,ODU4,ODU2e,x10,x40,ODU3,x2,x3*,x10,27,ROADM与OTH的关系,ROADM+G.709ROADM+G.709+OTHOTNOTH为通道层设备，对原有业务无影响；无需改变ROADM网络的线路设计。OTH+G.709ROADM+G.709+OTHOTNROADM为复用段层设备，升级中断业务；需要改变ROADM网络的线路设计。,27,28,PXC/OTH比较,PXC定位于波长级交叉，用于环相交节点OTH定位于子波长级交叉,29,29,OTN 的产品形态,光层的设备应用形态DWDM+G.709DWDM+G.709+ROADM电层的设
10、备应用形态OTH(O/E/O)完整的设备应用形态DWDM+G.709+ROADM+OTH,30,具有OTN接口的点到点系统ULH+2维ROADMOCP保护,OTN在省际干线的应用策略,31,环网相交节点采用多维ROADM进行环间任意波长业务调度边缘节点采用2维FOADM或ROADM实现任意波长业务上下波长业务采用OCP保护子波长业务采用OTH进行电层调度和保护,OTN在网络中的应用-省内干线,32,在电层采用OTH进行子波长共享保护在光层采用光通道共享保护面临PTN、MSTP的竞争,OTN在网络中的应用-城域网,33,40G WDM发展的需求,路由器40G POS接口的出现干线网络容限需求的极
11、速增长2003年：32*2.5G2005年：40*10G2007年：80*10G（波道使用率达50%以上）两年内扩容完毕40G业务承载的方式40G接口，40G波长40G接口，反向复用4*10G波长,33,34,技术难点,电域高速信号处理40G单波道速率色散容限骤降色度色散PMD光信噪比OSNR光纤非线性效应SPM、SRS、SBS、XPM,35,色散管理技术,精确的色散补偿技术40G的色散容限约为60ps/nm色散斜率引起残余色散,36,色度色散补偿,线路补偿C、L波段分别补偿通道补偿每通路精确补偿,37,PMD考虑,与10G比较DGD容限下降了4倍1dB功率代价的平均容限DGD:=5psG.6
12、55光纤PMDQ指标G.655A/B：0.5ps/km1/2 G.655C：0.2ps/km1/2 最大传输距离L=(/PMDQ)2=900km实际线路PDM指标一般可达0.15ps/km1/2以下。,38,1 DWDM原理介绍,内容摘要,39,平台概貌,统一平台兼容性设计光层调度电层调度全方位业务支持开销的完善海量传输超长距,40,下一代WDM/OTN设备总体架构,41,传送平面架构,42,维度规划,价格因素,ROADM的补充,WSS for n=2 and n3WB for n=2 ROADM,当n3 ROADM，WB价格不占优势,可调OTU,VOA,低成本的再生.,光层调度：ROADM的
13、考虑,WB、PLC、WSS,烽火公司提供全套的解决方案构建动态光层网络,技术限制,距离考虑,业务需求,PLC 不适用 50 GHz 间隔,PLC 不适用于长途 LH,Until 2009:GbE灵活调度After 2009:10 GbE灵活调度,+,Tunable laser,43,快速功率均衡-减少开通维护量,ROADM、OTU多重单波长功率控制技术，让网络开通维护更简单,2023年2月,ROADM,OMU,ODU,OTU,OTU,OTU,ODU,44,REG,Turnable,Turnable,ROADM,EMS,SNMS,ROADM,ROADM,SNCP保护，安全可靠,业务调度能力强大且
14、灵活自如,端到端配置，快捷迅速,GE ADM,Turnable,烽火通信OTN解决方案,45,灵活的电层交叉,可实现子波长任意端口间的调度和保护,46,子波长业务承载方案,SDH高阶VC承载成熟的技术；大量商用的产品和芯片。GMP承载全面解决子波长承载问题；技术和标准均不成熟。TMUX盘兼容STM16/64和ODU1/2复用，可从VC承载升级到GMP承载,(a)VC承载,(b)GMP承载,47,波长级业务承载方案,STM64/256、POS口，直接转发到OTU2/3；10GE LAN支持GFP映射到OTU2/3或超频到OTU2/3e；支持STM64/10GE LAN在OTU3/3e上混传；10
15、0GE,48,安西,武威,酒泉,包头,绥德,扎兰屯,满洲里,乌兰浩特,赤峰,二连浩特,齐齐哈尔,牡丹江,延吉,承德,烟台,青岛,连云港,靖江,徐州,芜湖,宁波,温州,金华,九江,赣州,深圳,惠州,东莞,湛江,凭祥,桂林,梧州,大理,兴义,渝北,达川,邻水,怀化,襄樊,江陵,黄冈,南阳,三门峡,开封,西乡,汉中,侯马,霍尔果斯,六盘水,抚远,同江,佳木斯,双鸭山,钦州,吐鲁番,库尔勒,若羌,花土沟,丹东,无锡,苏州,阳江,珠海,厦门,伊春,烽火通信WDM部分国家干线分布,格尔木,楚雄,芒康,南平,衡水,唐山,秦皇岛,阜新,大连,张家口,通辽,白城,建三江,榆林,大同,北海,信阳,安阳,漳州,三明
16、,龙岩,南通,衡阳,汕头,宜昌,玉林,贵港,49,新业务发展趋势和带宽需求分布,视 频 业 务,宽 带 业 务,语 音 业 务,IPTV,会议电视全球眼,VPN,Internet宽带接入,专线,固定语音,移动语音,网络融合,6X,2004,业务发展的两大趋势：TDM IP、固定 移动；预计2008年，TDM 与 IP业务带宽需求的比例是 1：4；带宽成为一种商业资源，通过规模化、精细化运作贡献价值；,2008,50,运营商面临的带宽困惑,宽带业务渗透率曲线,宽带业务渗透率与带宽收益曲线,宽带建设对运营商是“双刃剑”，增加收益的同时，隐含巨大威胁；一方面，带宽的规模扩展保障的宽带业务的增长需要另
17、方面，过剩、廉价的带宽会加剧多元化竞争，降低每Bit收益；,51,电信业务网络的安索夫模型分析,现网大部分业务没有区分高端、低端用户；对低端用户的采取高标准、超额服务，对高端用户则提供公众质量的服务；电信服务的利润中心是商业客户服务，目前光网络和IP网都在向其中渗透。,52,承载网融合的演进思路,53,主流运营商承载网演进历程,Packet业务增长急剧消耗带宽，下一代光传输网络是基于Packet传送的网络。,光网络技术应用发展趋势,影响光网络技术选择的6对矛盾等式带宽轻载 VS 效率覆盖距离 VS 密度业务统一 VS 区分保护静态 VS 动态调度粒度 VS 容量成本CAPEX VS TCO,光
18、网络技术应用趋势是螺旋式上升，网络转型勇气 VS 耐心。,55,40G 波分传送应用中的关键技术,对 40G 波分系统的考虑：必须采用与10G 波分一致的系统跨段设计，适应现有的光缆、站址和系统距离；采用先进的编码技术和色散补偿技术，获得与10G 波分相当的传输距离；针对40G编码调制，保持波长间隔为50GHz/100GHz（与10G波长间隔一致）；采用PMDC（色散补偿器）和针对每个信道的TDC（可调色散补偿）配合，增加系统色散容限；,56,ASON 在光传送网中的应用定位,57,ASON 对IP 网络的性能优化（一）,IP/MPLS 基于链路可达性创建工作、保护路由的，网络侧的带宽通常是统
19、计复用的；即使全网高度轻载的时候，也不能完全保证在特定故障下部分线路的业务恢复带宽足够；LCAS 可以使剩余的部分正常 VC4，或预制恢复的部分VC4仍然可用，容忍以上故障。,CORE,POP Inner Core,PE,EDGE,P Router,PE,P Router,P Router,P Router,ASON,GbE10GbE,GbE/10GbE,GbE/10GbE,GbE/10GbE,当网络已无带宽可以提供给故障业务作恢复,当业务故障VC4 重路由失效,当业务因单独一个VC4不能恢复而所有VC4启动OSPF恢复，时延过长（200ms）,58,UNI,UNI,ASON 对IP 网络的性
20、能优化（二）,CORE,POP Inner Core,PE,EDGE,P Router,PE,P Router,P Router,P Router,ASON,UNI,UNI,Router 所需带宽通过UNI接口灵活提供，不需要IP层从新构建带宽连接；Router 失效后，可以直接通过UNI向传输网申请足够的恢复带宽；,59,城域承载和接入技术的发展,随着宽带向用户延伸，城域网接入层进一步细分；引入层面对海量用户，要求接入灵活和便捷，关注有线/无线资源和接入成本；配线层含有无源或免维护含义，其作用是低成本实现宽带向末端覆盖和延伸；接入层作用是收集分散的宽带业务，必须提高接入层网络容量，避免形成瓶
21、颈；,60,Metro DWDM实现DSLAM回传，提供大带宽IP传送，及SAN专线。,传统运营商城域传送网的结构规划和演进,MSTP是目前最适合灰度网络演进的技术，平滑从TDM/ATM向Packet演进；MSTP是在现网SDH上叠加MSTP特性，节省成本的同时，实现小带宽IP业务接入；现网MSTP扩容，低成本实现大客户点到点的Packet专线；MSTP实现小容量POP点接入，简化IP网络，节约光纤；DSLAM回传和移动基站接入；Metro DWDM 适合大带宽IP业务的传送，它提供低成本海量带宽，节约光纤；,城域骨干网Metro SDH/DWDM,ESCON,Metro DWDM 多业务汇聚
22、环,ASON,ASON,ESCON,GbE,GbE,MSTP 汇聚环,MSTP 接入环,GbE,GbE,MSTP实现远端小容量DSLAM上行端口汇聚,IPTV的BTV业务在Layer 1实现组播，VOD 在Layer 2 实现单播转发。,61,WDM 面向纯 IP 运营的绿地规划,WDM应用的驱动力:城域光纤匮乏、枯竭大本地网传输距离过长宽带、低成本、海量带宽新业务（波长专线/SAN）WDM面向IP 运营的绿地规划思路：随着 IP 快速兴起，WDM互连的主要对象已从SDH变成Router；WDM 传送网可独立规划和建设：长途骨干 城域骨干 城域接入；城域初期的拓扑仍可采用环型，随着光缆完善和技
23、术成熟进一步演进为MESH；用户前置设备所需的高速接口（GE）可直接接入到WDM网络。,KPN 荷兰皇家电信网络结构,WDM从点到点向MESH组网演进是趋势；ROADMGE ADM将会将波分网络从骨干推向边缘，从环网推向MESH；,62,第二代Metro WDM特征：静态OADM环网评述：分带设计光层，静态网络，带宽管理能力有限,第三代Metro WDM 特征：ROADM、x-ADM评述：光层管理，重构网络，不中断业务升级；电层交叉，灵活业务适配；更强大的数据业务处理能力（二层交换）,第四代Metro WDM 特征：OTN+WXC+GMPLS(ASON)评述：具备资源自识别Mesh组网，智能特
24、性，波长路由，OTN交叉、光和数据网络充分融合,1997,1998-2000,2004-2006,2008-2010,Metro WDM 网络演进趋势,第一代Metro WDM 特征：点到点的复用和解复用 评述：对长途WDM的简单移植，只是解决了大容量传送问题，组网能力弱,动态化，OTN化，智能化,63,电信设计注意要点工程配置举例,64,WDM系统网络设计需要解决的问题,1、站址、站型的选择2、系统容量与波段的确定3、放大器的配置4、色散补偿模块的配置5、波道规划与OSNR计算6、OTU的选择7、业务的保护,限制光纤系统传输的三个主要因素：衰耗、色散和信噪比（事实上还包含光纤非线性等其他因素
25、的影响）,65,WDM系统网络设计输入参数,66,WDM系统网络设计,根据实际电信业务需求、地理位置的分布和设备能力来规划网络拓仆结构 需要上下业务的站点设置为 OTM 站或 OADM 站。根据设备传输能力，在 OTM 站之间设置必要的 OLA 站、REG 站或 OEQ 站,第二原则：OLA,OLA站根据光放接收灵敏度和复用段OSNR值、地理许可和特殊要求来设置,第三原则：REG,REG站根据复用段的OSNR、DGD值来设置,第四原则：OEQ,OEQ站根据复用段距离和跨段数量来设置,站址、站型选择的四项基本原则,HOW TO DO,第一原则：OTM,67,D,172Km48.6dB,C,LA,
26、75Km24.7dB,25Km9.6dB,LA,LA,114Km29.4dB,E,中间不能加站,D,172Km48.6dB,C,LA,75Km24.7dB,25Km9.6dB,114Km29.4dB,E,中间不能加站,REG,REG,WDM系统网络设计,原则：OLA站根据光放接收灵敏度和复用段OSNR值、地理许可和特殊要求来设置,68,长途传送导致各波功率差异问题：各波功率不均衡 不同波长光纤损耗不同：衰减谱不平坦，拉曼效应 放大器增益谱不绝对平坦 器件的穿通插损存在通道差异，如Mux/DeMux,OADM等 非线性效应导致光功率向长波长转移结论：必须均衡传输中的功率不均衡问题,WDM系统网络
27、设计,原则：OEQ站根据复用段距离和跨段数量来设置,69,预均衡具有两种实现方式：OTU内置VOA，合波器采用一般的AWG模块；OTU没有VOA，合波器采用VMUX模块。均衡站具有两种实现方式：DGE（动态增益均衡器）方式，优点是成本低，缺点是调节范围窄，精度低；VMUX技术：调节范围宽，精度高，但成本高。,解决功率不均衡问题,WDM系统网络设计,原则：OEQ站根据复用段距离和跨段数量来设置,70,光放大器的配置：同时满足功率原则、DCM插损补偿原则、非线性抑止原则,功率原则：放大器的配置必须满足光放段的衰耗需要（经线路衰耗后仍能满足放大器接收灵敏度）和接收器件的需要（放大输出后可以被后一级设
28、备接收）。,WDM系统网络设计,功率关注点,线路衰耗,OTU,合波器,分波器,OTU,发送光功率,光放段接收光功率,线路衰耗,OTU发送光功率,发送光功率,光放段接收光功率,发送光功率,光放段接收光功率,OTU接收光功率,71,根据OSNR调整光放器的配置,WDM系统网络设计,当OSNR偏小，需要提高其值，就可以：,（1）将发送端放大器更换为更高功率输出的放大器,（2）在线放站或接收端采用Raman放大器,72,色散受限距离=色散容限/色散系数,实际补偿色散=再生段距离色散系数色散容限+色散冗余量G.652上实际补偿距离=实际再生段距离色散受限距离（30km）+距离冗余量（1030km）G.6
29、55上实际补偿距离=实际再生段距离色散受限距离（100km）+距离冗余量（3050km）,线路上某点的色散量计算方法：,色散量该点前面的光纤长度光纤色散系数该点前面的补偿模块的色散量（为负值）,WDM系统网络设计,73,1、根据业务保护情况选择双发选收或单发单收OTU，根据传输距离要求选择长距OTU或短距OTU。2、在一个复用段内，根据该段的OSNR选择，选择能在此OSNR下正常工作的OTU类型。3、根据OTU的接收功率，选择OTU接收光口类型；根据OTU需要的发送功率，选择其发送光口类型。4、在一个复用段内，其二端OTM/OADM应配置相同类型的OTU，保证发送时采用的信号编码与解码采用的方
30、式相同；中继OTU采用对应的OTU。5、对于跨多个复用段的信号，如果各段使用的OTU的编码方式不同，则需要逐段终结信号为G.957的信号，再将其上到下一段的发送OTU上；如果各段使用的OTU编码方式相同，则采用对应的中继OTU，或不使用中继OTU，而直接串接方式联通信号通道。,OTU配置的几个基本原则,WDM系统网络设计,74,1、根据业务保护情况选择双发选收或单发单收OTU，根据传输距离要求选择长距OTU或短距OTU。对于长途波分，一般不需此选择步骤（特殊情况下需要）。对于城域波分，则一般需要进行此步骤的选择。（1）如果在某站上下的某一业务需要走不同的路由，实行线路保护方式，则需要为该业务选
31、择双发选收OTU转换，其他不需要实行线路保护方式的业务则选用单发单收OTU转换。（2）长距和短距选择：对于2.5G业务，OTU传输距离（规格再生段距离）一般有170km、320/360km、640km三种，按实际距离。对双发选收的单板，按2路由的较长距离考虑。,OTU配置的基本原则一,WDM系统网络设计,75,2、在一个复用段内，根据该段的OSNR选择，选择能在此OSNR下正常工作的上下业务的OTU。,WDM系统网络设计,OTU配置的基本原则二,76,WDM系统网络设计举例,AOTM,1,70kmOSNR:26dB,BOADM,COADM,DOADM,AOTM,210kmOSNR:24dB,2
32、10kmOSNR:26dB,LWF,70kmOSNR:26dB,LWF,LWF,LWF,LWF,LWF,LWF,LWF,3,4,LWC,2,LWC,LWC,LWC,LWC,LWC,LWC,LWC,LWC,LWC,LWC,LWC,业务规划,站点规划,LA,LA,LA,A,B,C,D,OLA1,OLA2,OLA3,LA,OLA4,70km22dB,70km23dB,70km22dB,70km22dB,70km22dB,70km22dB,70km22dB,70km22dB,光跳站,光纤类型:G.652,490kmOSNR:21dB,280kmOSNR:22dB,280kmOSNR:22dB,490k
33、mOSNR:21dB,MR4,MR4,MR4,MR4,MR4,MR4,77,WDM系统网络设计举例,光放配置,OBU03,A,凤凰,OBU03,OAU01,复用段距离70Km OSNR：26dB/26dB,OLA1,OAU01,OAU01,OLA2,C,D,M40,D40,B,OAU01,OBU03,OAU01,MR4,MR4,70Km22dB,复用段距离70Km OSNR：26dB/26dB,OAU01,OBU03,C,OAU01,OBU03,OAU01,MR4,MR4,C,A,C,A,OLA3,OAU01,OAU01,OLA4,C,D,OAU01,C,OAU01,D,OBU03,D,OAU01,OBU03,OAU01,MR4,MR4,C,C,A,OAU01,OBU03,M40,D40,70Km23dB,70Km22dB,70Km22dB,70Km22dB,70Km22dB,70Km22dB,70Km22dB,C,D,A,C,C,OAU01,C,C,跳站,复用段距离210Km OSNR：24dB/24dB,复用段距离210Km OSNR：24dB/24dB,A,
