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1、100G WDM/OTN的网络部署策略,武汉光华通信息咨询有限公司李文耀,100G WDM/OTN的部署要求10G/40G向100G WDM/OTN的演进100G WDM/OTN的网络规划与设计100G WDM/OTN的网络部署方案设备制造商100G WDM/OTN产品及解决方案100G WDM/OTN的网络测试,内容提要,100G传输应用场景,100G 传输应用场景跟目前10G/40G 类似城域核心网长途骨干网解决的主要问题解决核心路由器之间100G 客户端口的互连将低速客户业务STM-64/STM-256/10GE/40GE 等汇聚在100G 波长通道内传输，提高光纤带宽利用率,100G
2、应用场景,100G WDM/OTN的工程应用需求,传输距离需求长途骨干网要求：无电中继传输距离至少达10001500 km城域核心网要求：无电中继传输距离至少达300400 km传输容量需求长途骨干网：主流应用C波段已是80 波系统，因而100G WDM 系统必须支持50GHz 波长间隔，与现有10G波分系统相同城域应用：部分系统可以降低到100GHz 波长间隔 应用需求兼容现存的波分系统架构和设计规则可在现有光纤通信系统上进行升级，无需更换新型光纤或光放大器色散容限和偏振模色散容限不低于10G WDM 系统的容限组网需求：长途骨干网：至少可支持6个以上ROADM（可重构型光分插复用设备）级联
3、城域网：至少可支持20个以上ROADM级联成本需求100G波分系统相比10G在成本/速率/距离上应有优势100G WDM系统规模应用价格低于10个10G价格功耗100G波分系统相比10G在功耗/速率以及设备集成度上应有优势要完全实现以上需求，必须采用相干通信技术，加强系统消除传输损伤的能力100G信号速率对目前电芯片来说仍然太高，可通过多电平调制、偏振复用、多波并行传输等技术组合将100Gbps信号速率降为25G波特率或更低,10G/40G平滑升级到100G WDM/OTN的主要技术需求,传输距离大于1,500公里支持50GHz的通道间距色散（CD）容限 700ps/nm偏振模色散（PMD）容
4、限10ps（DGD）平均值信号透传能力大于10 个50GHz间距ROADM 节点信号透传能力大于24 个100GHz间距ROADM 节点不改变现有的DWDM通用设备及系统不影响业务的系统升级不对现有的DWDM通道信号产生重大串扰代价每通道功率小于+2dBm全波段可调谐的ITU标准50GHz 间距具有相干检测功能的100G PM-QPSK调制模式 可以满足上述要求,IP骨干网主要链路对传送网的要求,大量采用DWDM/OTN作为IP骨干设备之间的中继链路IP骨干流量增速每年高达56%80%，大致相当于5年带宽需求增加1020倍（中电信韦总）扁平化催生40G、100GE以及路由器集群技术的应用，相对
5、而言中电信最为迫切,IP城域网主要链路对传送网的要求,IP城域骨干网在城区范围内主要采用裸光纤承载骨干路由器、业务路由器之间的中继链路随着业务的增长，IP over WDM/OTN的模式应用越来越多。,40G与100G工程应用观点,观点140G只是过渡技术，其市场窗口期很小100G在2010年以后已快速发展，很快取代40G观点240G有较长的市场窗口期，即使100G出现也不意味着40G的消亡，100G性价比短期内还无法赶上40G，两者将共存相当长时间目前，单波长100G WDM传输产品出现，商用可期,100G工程应用的时间点,技术的选择取决于业务需求和性价比根据现有数据分析，如果按流量低方案增
6、长，骨干IP核心路由器互联的迫切100G需求在2014年以后才会出现，如果按流量高方案增长，则2012年工程建设就需要考虑100G的引入目前单波100G传输可以给出明确的性价比估计在40G基础上发展100G的难度要小于在10G基础上发展40G目前，100G WDM传输产品趋于成熟预期路由器40G接口将会有较长的存在时间（5年）,100G WDM/OTN的部署要求10G/40G向100G WDM/OTN的演进100G WDM/OTN的网络规划与设计100G WDM/OTN的网络部署方案设备制造商100G WDM/OTN产品及解决方案100G WDM/OTN的网络测试,内容提要,10G/40G/1
7、00G对比分析,演进路径一:采用沿用目前10G系统，跨过40G直接建设100G的方式本方案的演进受带宽和投资两大关键因素主导。既需要考虑10G系统能够承载日益增长的带宽需求，又需要考虑100G商用化的程度，是否具备规模建设的经济性。综合考虑，按照需求增长模型，2015年的10G系统将承载较大压力，且各机构普遍认可2015年是100G具备规模建设的时间点，因此选择2015年规模建设100G系统，并且在2014年开始建设100G试验网（对中国移动的建议）演进路径二:采用规模建设40G系统，平稳演进至100G的方式本方案由于较早建设40G，因此带宽增长给网络带来的压力较小，演进路径主要受投资因素主导
8、。需要衡量100G相对40G的投资经济性。综合考虑，2017年是比较保守认可的大规模建设100G的时间点，且按照模型价格估算，2012年40G端口每G比特单价接近10G，2013年将低于10G；而2017年100G端口每G比特单价将低于40G，因此可以选择2012年建设40G系统，2017年建设100G系统,演进路径,从结果曲线分析，演进路径二的初始投资略高于路径一，但最终两个路径的投资趋于一致从数据分析，路径二初始投资略高的原因是：2012年40G与10G相比，每G比特单价略高，但是从2013年开始低于10G，因此这之后在40G系统上投资更具性价比；而路径一由于需求带宽压力，需要较早建设10
9、0G，而在100G商用初期，每G比特单价高于40G,40G系统目前的成本略高于10G，在1,2年内随着技术成熟，两个路径的投资将基本趋于一致,定量分析-投资对比（按成本单价）,从结果曲线分析，演进路径二的投资整体明显低于路径一。在2014年两个路径投资差距达到最大，随后略微接近，最终投资差距保持一致。从数据分析，目前40G系统的平均成本单价虽高于10G，但厂家为了推广产品，新建40G系统的平均单价实际低于10G，因此路径二由于较早引入40G系统具有较大的投资优势，这种优势持续扩大，直到路径一建设更具性价比的100G系统，差距开始缩小，但随后两年随着100G成熟，路径二开始建设100G，两路径每
10、年投资开始保持一致。需要特别说明的是，相对来说，成本单价遵从技术发展的规律，相对客观可预测；而采购单价更多的是遵从商务的需要，有较大的偶然性和不确定性。,从采购价格来看,40G系统更具有优势,因此路径二较早引入40G降低了建网投资。,定量分析-投资对比（按采购单价）,从结果曲线分析，演进路径二的功耗明显低于路径一。从数据分析，每G比特功耗由优向劣依次是40G、100G、10G，因此路径二由40G向100G过渡的路径总功耗最低。,随着高速率系统的成熟，其单位功耗更低，较早建设高速率系统的总耗能更小。,定量分析-功耗对比,从结果曲线分析，演进路径二的空间占用略高于路径一。从数据分析，每机架容量由多
11、向少依次是100G、40G、10G，且100G的单价容量远大于40G和10G，因此刚开始路径二由于较早建设40G，具有一定空间优势，但路径一较早引入100G后，空间占用大大缩小。,现阶段40G系统比10G系统占地略少。但此项对比受厂家设备更新换代影响较大，因此偶然性较大,定量分析-占地空间对比,演进路径一在100G建成之前容量有限，但组网结构清晰灵活；演进路径二网络容量大，需考虑业务合理分担,演进路径一开始阶段网络容量小，扩容到一定总容量后需要叠加系统，对于40G业务可以通过混传实现；100G系统建成后，容量较大，支持多业务承载，组网灵活,演进路径二建设40G系统，网络容量大，能够满足需求到1
12、00G的引入，40G以下业务通过电交叉灵活实现，但由于单波道容量大且维护困难，需要考虑业务的分担,定性分析-网络容量和组网灵活性,演进路径二需要建立新的维护体系，未来和100G的共存也需要两套体系。如果建设相干40G系统，则可以降低维护压力。,演进路径一在100G系统前使用10G系统，色散不敏感可配置OLP，可在线检测OSNR，沿用现有维护体系无需采购仪表和培训；100G系统需建立新的维护体系,演进路径二建设40G系统（DQPSK），对色散敏感无法OLP，增大维护工作量，需要建立新体系培训人员采购仪表；100G系统和40G的维护需要两套体系,定性分析-维护便利性,Strength,Weakne
13、ss,Opportunity,Threat,SWOT,网络总容量大40G产品成熟,CAPEX、OPEX提高,应对带宽爆发增长从容引入100G,网络多出一个层面40G系统成为过渡,演进路径二的SWOT分析,定性分析-机遇和风险,在预期带宽增速较快的地区，尽早进入40G系统，具备较优的经济性和较低的配套资源消耗。在预期带宽增速较缓的地区，采取观望态度能够避免新建系统的风险。,演进路径对比结论,100G WDM/OTN的部署要求10G/40G向100G WDM/OTN的演进100G WDM/OTN的网络规划与设计100G WDM/OTN的网络部署方案设备制造商100G WDM/OTN产品及解决方案1
14、00G WDM/OTN的网络测试,内容提要,网络混传解决方案,100G和现网兼容传输需要考虑评估几个主要影响因素系统的OSNR容限CD/PMD容限非线性影响混传场景主要有以下三种 相干100G（PDM-QPSK）和非相干10G/40G既有系统混传相干100G和相干40G系统的混传非相干100G（OPFDM）和非相干10G/40G混传,相干100G和非相干10G/40G既有系统混传,相干100G（PDM-QPSK）和非相干10G/40G既有系统混传具备相干接收端的100G解决方案可以给网络带来诸多好处节省DCM模块，光层规划更加简单等具备相干接收端的100G和原有的系统，特别是10G非相干混传时
15、，原系统的DCM模块对相干系统会带来多少影响一直是一个顾虑实验室测试表明，非相干系统对相干系统额外的OSNR上的代价不高于0.5dB，影响较小相干100G的入纤光功率可达到12dBm，和现有的10G系统接近只需OSNR参数能同时满足100G和10G的设计要求，即可实现兼容混传,相干100G和相干40G系统混传,40G相干系统，目前业界有两种主流编码技术一种采用2相位调制PDM-BPSK码速率为21.5Gbps入纤功率和100G相干、10G系统接近是最容易平滑混传的解决方案另一种40G相干采用4相位调制PDM-QPSK码速率为11.25Gbps抗非线性较弱入纤功率较低和100G相干兼容混传代价较
16、大在混传场景时需要慎重设计,非相干100G和非相干10G/40G混传,非相干100G（OPFDM）和非相干10G/40G混传非相干100G的光层设计参数和既有10G/40G系统接近，影响代价较小只要在OSNR同时满足设计的前提下即可实现混传,3000公里，刷新100G波分测试记录,24跨段(2423dB),总长达到3000kmG.652光纤，125km/23dB,42/40G DQPSK,38/40G DQPSK,39/40G DQPSK,41/40G DQPSK,40/100G QPSK,42/40G DQPSK,38/40G DQPSK,39/40G DQPSK,41/40G DQPSK,
17、40/100G QPSK,100G与40G DQPSK 混传系统组网配置,树立新的里程碑,3,000 km!创造新的纪录！平滑混传。从现网40G系统平滑升级到100G；8T超大容量。80波系统容量最大可至8T(100G/波 80波)。,100G与40G DQPSK 混传系统组网配置,ROADM应用局限,色散补偿：组大网时对色散补偿技术要求很高，增加了网络复杂度和成本PMD：随着信号速率提升，PMD受限距离急剧减小波长冲突：节点较多时波长使用受限（通过RWA算法进行网络优化）,相干检测技术优势,相干接收机在电域实现通道损伤补偿，提高对PMD和CD的容忍度，简化传输通道补偿设计，减少对光色散补偿器
18、和低PMD光纤的依赖色度色散容限（EOL）50000ps/nm（不需要线路色散补偿）PMD容限（EOL）35ps,物理受限,全光网演进,相干检测技术解决了ROADM物理受限的问题，网络朝“全光网”方向演进,100G 系统设计考虑点（1）全光网,低 成 本 大 容 量 调 度 方 案,100G 系统设计考虑点（2）100G OTN,多级IP/MPLS网络，业务从源到宿要经过多级，导致大量中转业务，核心路由器容量需求不断攀升；P-OTN通过标签识别，实现“旁路”功能，节约核心路由器的接口数量，降低对容量的要求，大量节省整个网络的CAPEX。,路由器旁路,100G 系统设计考虑点（3）P-OTN,P
19、M-QPSK信号B2B OSNR容限,根据现有资料，各方存在较大差异学术文章提供的理论极限：112G速率，Pre-FEC BER1E-3，13dBNEC Lab提供的离线测试数据：112G速率，Pre-FEC BER1E-3，15.8dB华为提供的离线测试结果：112G速率，Pre-FEC BER2E-3，14.814.9dBOpnext在OFC2010上公布的在线系统（FPGA搭建的实验系统）测试结果：126G速率，Pre-FEC BER2E-3，17dB上海贝尔（阿朗）观点：16dB爱立信观点：1516dB基本判断（商用设备）112G速率（7%FEC OH+硬判决）：B2B OSNR容限应
20、该在1516dB之间，优化目标是15dB以内126G速率（20%FEC OH+软判决）：尚无法判断，有望在14dB左右或者接近13dB,100G WDM/OTN的部署要求10G/40G向100G WDM/OTN的演进100G WDM/OTN的网络规划与设计100G WDM/OTN的网络部署方案设备制造商100G WDM/OTN产品及解决方案100G WDM/OTN的网络测试,内容提要,100G技术在城域网的应用场景,对骨干层接口城域网作为骨干网连接的两个连接端点用户，路由器引入了100G端口，骨干网势必要出100G传输城域网接口核心层部分采用100G端口收敛来自汇聚层、接入层的GE，10GE和
21、40GE城域网中核心网部分的路由器有可能直接采用100GE端口互联,40GE/100GE 接口标准:802.3ba,城域WDM网络100G技术选择,场景一：基于10G OTN网络的扩容升级,在现有10G网络上，新增100G线卡，通过OTN交叉，将支路小颗粒业务汇聚到100G线卡上，从而实现10G OTN网络到100G的扩容改造改造后的网络，可以支持多业务接入，同时传输容量增大到原有网络的10倍,场景二：基于40G OTN网络的平滑升级,在现有40G网络上，可以新增100G线卡，实现100G业务在40G网络的平滑扩容,场景三：新建100G网络,对于新建100G网络，建议直接建设DCM Free的
22、纯相干网络，优点是：网络延时小，网络结构更简单，成本低 通过多业务承载OTN实现小颗粒业务在100G相干网络的全业务接入,100GE的城域网典型架构,100GE光纤直驱和传输系统承载的比较,城域网业务种类繁多，环境差异较大，因此100GE直趋，传输系统承载100G都存在应用场景。,100G WDM/OTN的部署要求10G/40G向100G WDM/OTN的演进100G WDM/OTN的网络规划与设计100G WDM/OTN的网络部署方案设备制造商100G WDM/OTN产品及解决方案100G WDM/OTN的网络测试,内容提要,各厂商100G WDM/OTN设备解决方案,上海贝尔（阿朗）201
23、0年6月9日发布第一代100G WDM传输产品，支持1626和1830两款设备采用Coherent PM-QPSK方案，7%FEC OH+硬判决已宣布DT、日本软银等几个运营商的订单华为2010Q4 6800/8800 V1R6：sDQPSK采用当前40G系统的FEC方案100GHz间隔，期望规格15/2022dB for G.6522011Q4 6800/8800 V1R7：Coherent PM-QPSK预计7%FEC OH+硬判决，性能优于40G系统的FEC方案50GHz间隔，期望规格1522dB for G.652烽火2011年底：Coherent PM-QPSKFEC方案：软判决（S
24、D-FEC），期望规格1622dB,各厂商100G WDM/OTN设备解决方案(续),中兴2010Q4：oPM-DQPSKsDQPSK采用当前40G系统的FEC方案（7%FEC OH+硬判决）50GHz间隔，希望规格822dB2011Q4：Coherent PM-QPSK预计20%FEC OH+软判决，期望规格121622dB爱立信2011年中：Coherent PM-QPSK预计20%FEC OH+软判决，未提供期望规格诺西2011年7月：Coherent PM-QPSK预计20%FEC OH+软判决，期望规格2022dB without DCM forG.652,在Telefonica的8
25、0波10Gbps的现网上进行，链路无电中继传输距离长达1022km，基于华为OSN 6800 WDM/OTN传送平台，经过20跳9维ROADM和2个MUX/DEMUX级联，实现10Gbps/40Gbps/100Gbps混合传输，原10G现网业务均正常运行。,测试,商用,在KPN(荷兰皇家电信集团)现有泛欧波分网络上伦敦和阿姆斯特丹之间部署相干100G业务，实现了新增100G业务和现网10G/40G业务的混传，跨越了G.652和G.655两种不同标准的光纤，100G业务无电中继传送总长达613公里，对现有业务没有影响。,2011年6月华为和中国电信合作在江苏省骨干网络上成功部署端到端100G业务
26、，为长三角地区两大重要城市南京和无锡之间建立100G的传送链接，稳定承载于江苏省干OTN网络上。,2011年6月中兴和中国电信上海研究院国内首次采用标准PM-QPSK调制方式的100G OTN产品ZXONE 8000测试，包括OTU4包封处理及大容量电交叉等测试内容。,华为、中兴100G工程应用情况,2009年12月西班牙Telefonica 100G现网测试，路由马德里-卡塞雷斯-塞维利亚-马德里，全长1088公里。,2010年6月德国T-Systems100G商用，使用Alcatel-Lucent 7750 SR 和1830 PSS同时部署IP和传输100G，支持新型的基于云的业务、协作的
27、应用和大文件的交换。,2010年6月上海高速视频业务100G传送平台。,西班牙,德国,上海,测试,商用,上海贝尔阿尔卡特100G工程应用情况,除华为、中兴标有“差分接收”的码型之外，其余均为相干接收；相干接收码型本质都是PM-QPSK。以上相关指标均由厂家提供。,各厂商100G WDM/OTN产品比较,100G WDM/OTN的部署要求10G/40G向100G WDM/OTN的演进100G WDM/OTN的网络规划与设计100G WDM/OTN的网络部署方案设备制造商100G WDM/OTN产品及解决方案100G WDM/OTN的网络测试,内容提要,100G 传统波分测什么？,OSNR容限,色
28、散容限,PMD,系统长期BER以及增减波对BER影响,OTU保护特性,验证波分系统无电中继最大距离传输能力,验证波分系统复杂组网支持的能力,验证波分系统对具有随机特性的DGD(差分群时延)容忍能力(影响无电中继最大距离).,验证波分系统稳定性，可维护，可规模部署的能力,验证波分系统对保护的支持能力.,充分验证640KM、960KM、1280KM、1600km不同距离下、G.652/G.655光纤情况下各厂商系统的性能,100G OTN还需要测什么？,调度颗粒,调度容量,OTN独有保护特性,OTN运维特性,验证OTN波分系统不同调度颗粒调度特性,验证OTN波分系统在不同调度颗粒下的调度容量,验证OTN波分系统独有的SNCP保护特性,验证OTN波分系统丰富的运维特性,原理：通过星座图求EVM，对比EVM眼模可反映发射机性能，以及pre-FEC指标；优势：准备反应性能+可以在线测量缺点：测量设备昂贵+需要定义EVM眼模,主要问题,由于采用偏振分集，100G DP-QPSK 无法采用偏振分离法在线测量OSNR由于采用相位分集，OSNR 不能反映真实系统性能,热点讨论：EVM,采用星座图误差矢量幅度（EVM:Error Vector Magnitude）作为评价相位调制发射机性能极限指标,100G系统在线性能监测,谢谢！,
