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光网络现状及发展趋势 中国电子科技集团公司第三十四研究所2012年7月 光网络现状及发展趋势 Part PartI 提高容量是光网络发展首要任务分组传送技术成为网络建设主流光网络智能化是重要发展方向FTTH建设发展依然强劲 传输大容量 业务分组化 体系智能化 接入宽带化 流量是光网络的发展之源 主导业务 随着信息社会的不断发展 人们对信息服务的需求量与日俱增 近期P2P 网络视频和移动互联网等数据业务的快速增长已经造成了 带宽饥渴 潜在流量 云计算 三网融合 物联网业务形成潜在的驱动力 流量是光网络的发展之源 根据中国电信的预测 在未来5年之内 网络带宽将以每年35 50 的速度增长 到2015年 干线带宽流量将从2011年的25T增加到80T 125T 其中97 以上为数据带宽 我们知道扩宽马路和增加道路同样重要 因此提高现有和新建光传输线路的容量是今后光网络发展的首要任务 提高容量解决途径 提高单通道传输速率 SDH OTN增加通道数目 提高容量解决途径 DWDM波长间隔从100GHz减少至50GHz 25GHz DWDM波长覆盖范围从C波段扩展到S C L波段 DWDM波长数目从32 40个递增到160 256个 最多为1022个 目前商用波长数最多可支持160波 减少波长间隔 增大波长覆盖范围 提高容量解决途径 SDH40Gbit s技术由成熟走向应用 于2009年前后铺开采用技术难点 色度色散补偿 偏振模色散补偿 高光信噪比 调制格式选择 封装技术 交换机和路由器接口技术等 技术措施 DQPSK DP QPSK DRZ DPSK ODB调制技术 超级带外FEC编码技术等 单波长SDH承载信号从10G到40G过渡 提高容量解决途径 IEEE802 3baD20定义了100GbE和40GbE客户接口ITU TSG15G 709OTU 4定义了112Gbps速率 映射 复用方式OIFSFI S定义了4 20Lanes宽泛的接口 LDPCFEC算法100G于2011年已开始商用部署 将在5年内成为骨干波分部署的主流技术 400G样机已经在OFC2012上成功发布 融合形态的设备满足运营商对性能 成本 低碳的诉求 POTN MS OTN实现了L0 L1 L2的完美融合 OTN100G标准及趋势 提高容量解决途径 调制技术PDM DP 偏振复用 降低50 Baud rate 缺点是偏振导致的BERFluctuation较明显 D QPSK 正交相位调制 降低50 Baud rate 非线性效应严重 入纤功率受限OFDM 有效克服CD PMD影响PM QPSK被选为最优的100G的商用解决方案接收技术平衡接收 DPSK DQPSK相干接收 QPSK QAM OFDM相干检测 数字信号处理 SD FEC补偿线性损伤 OTN100G关键技术进展 链路 2013年最大段落容量达12T 100G需求开始主导 2015年左右进入规模应用 透明化 OTN的引入将极大地改进网络的透明性 有利于统一的端到端OTN物理传送和管理层建立 双平面传输架构 40G 100G将长期共存 建网时应合理选择40G 100G 获取最佳建网性价比 提高容量解决途径 OTN100G部署应用模式 随着传输技术的不断进展 预计未来10 15年单通道速率将达到Tbit s量级 干线节点容量将达到Pbit s量级 烽火2011年8月发布一项研究成果C波段16个波 1 92T 波实现传输总容量为30 7Tbit s 是当时国内所见报道的最大传输容量 同时也是当时国际C波段Tb s级波分复用技术最高水平 超高速 Tbit级展望 为什么要引入分组传送技术 在电信业务IP化趋势推动下 传输网承载业务从以TDM为主向以IP为主转变 面向TDM业务设计的SDH传输网技术已不能很好地支撑数据IP业务的传送需求 主要体现在 基于固定的VC容器作为传送单位 粒度大 种类少 适配分组业务的效率低 难以动态共享 基于电路连接传送业务 配置复杂 实现数据业务所要求的全互联成本昂贵并难以维护 业务种类简单 难以满足新型动态数据业务的要求 光网络呈现分组化趋势 SDH MSTP PTN P OTN 分组传送技术 PTN 特点 在以IP为内核 以太网为外部表现形式的业务层和光传输媒质间设置的一个层面 融合现有光传送网和IP MPLS Ethernet网络的特点 针对分组业务流量的突发性和统计复用传送的要求而设计 实现对分组化多业务的高效传送 高QOS保障 良好的统计复用能力 全面的OAM管理 端到端的可视化 网络的灵活扩展以及可靠性等优点能让传统的IP业务得到充分的保障 实现运营商对业务的精细化运作 制定有差别的服务 PTN既能为整个电信网络向IP化 宽带化演进提供支持 又可以有效降低全网IP化 宽带化的建设和运维成本 PTN主流技术 T MPLST MPLS选择了MPLS体系中有利于数据业务传送的一些特征 抛弃了IETF为MPLS定义的繁复的控制协议族 简化了数据平面 去掉了不必要的转发处理 并增加了ITU T传送风格的保护倒换和OAM功能 PBB TE基于传统以太网技术 在IEEE802 1q 802 1ad 等技术基础上进行扩展 采用传统的以太网封装方式承载上层业务 关闭了MAC地址学习 广播 生成树协议等传统功能 通过网管系统或控制协议进行连接配置和管理 避免了广播流量的泛滥并提高了网络可靠性 PTN技术发展现状 OAMG 8113 1在国际标准化中取得重大进展基本完成G 8114向G 8113 1的设备升级运维管理 运维效率与SDH持平业务部署板块化业务割接智能化网络加减点向导化版本升级远程批量化时间同步 光纤不对称补偿 提高工程进度90 以上 PTN组网模式 PTN与SDH MSTP混合组网依托原有的SDH网络 从现有业务需求的接入点发起 由SDH和PTN混合组网逐步向着全PTN组网演进的模式 PTN与SDH MSTP独立组网从接入层到核心层全部采用PTN设备 单独新建分组传送平面 与SDH现网长期共存 单独规划 共同维护的模式 DWDM OTN与PTN联合组网 P OTN 核心骨干层由DWDM OTN组建 汇聚层和接入层节点以双节点带环的方式挂接在上级网络节点上 PTN应用情况 2009年分组传输网络将首先在城域网络中得到应用 将分组业务承载逐步从传统的SDH网络中解脱出来 目前 PTN已经在全球规模部署 成为城域网的主流技术 中国在PTN标准 技术和应用方面都成为全球引领 OAM和保护标准化任重道远 LTE和集客专线承载新需求为PTN注入新的生命力 积极推进L3PTN 40GPTN 低成本10G GEPTN成熟 光网络体系智能化发展趋势 传统的光网络的业务配置一般都采用人工的方式进行 不但耗时费力 而且极容易出错 另外 随着数据业务的急剧增长 数据业务对于光网络传送带宽提出了动态分配的要求 以便充分地利用传送带宽 因此 自动交换光网络 ASON 应运而生 ASON的出现改变了光网络带宽资源静态管理局面 提高了网络配置灵活性和资源利用率 使得光网络向智能化动态组网转变 ASON在光传送网络中引入了控制平面的概念 其核心是实现光网络资源的实时 动态按需分配 完成光路径的自动提供和保护恢复 智能控制的引入丰富了光网络内涵 控制平面 管理平面 智能光网络的两种技术体制 基于SDH的ASON技术网络节点设备最大交叉容量可达1 28Tbit s 典型倒换时间远小于50ms 在我国和国际上也都已经有了许多应用的实例 但是尚缺乏大规模网络的应用经验 特别是各种连接功能的应用缺乏实例 从技术层面上看 可以支持Ethernet IP ATM FR V 35等各类数据业务 可以认为是ASON与MSTP的完美结合 有些ASON还具有40Gbit s接口能力 使其传输容量大大提高 可适应网络的长期发展需求 智能光网络的两种技术体制 基于OTN的ASON技术结合OTN技术综合SDH以及WDM的优点 可在光层及电层实现波长及子波长业务的交叉调度 实现业务的接入 封装 映射 复用 级联 保护与恢复 管理及维护 形成一个以大颗粒宽带业务传送为特征的大容量传送网络 具有智能光网络的优势 即动态分配和灵活控制带宽资源 快速生成业务 根据客户需求提供不同保护与恢复方式 提供网络动态扩容能力 提高网络资源利用率 提供更便捷的网络维护 加强网络安全可靠性和弹性 电层面的交叉主要是ODUk的交叉 交叉能力可能超过2 56Tbit s 光层面的交叉主要是波长交叉 由于每个波长的容量可以是10Gbit s和40Gbit s 所以交叉容量可以高达6 4Tbit s 12 8Tbit s 智能光网络的引入措施 在现有光传送网的基础上采用重叠网的形式构建ASON光网络 即先在大的节点上引入ASON智能节点设备 在智能光节点之间构成网状网 在长途网中引入ASON时 可以考虑 自下而上 的演进策略 即先在局部网络范围内引入ASON 然后根据技术发展情况将多个局部ASON互联起来 最终实现在整个网络上ASON光网络的部署 在城域范围引入ASON 可以采用 自上而下 的演进策略 即先在城域骨干层引入ASON 然后逐步向汇聚层和接入层延伸 最终在整个城域范围内实现ASON光网络的部署 智能光网络建设有待解决的问题 多厂商环境大规模组网时的互联互通难以解决 现阶段运营商引入ASON只能有两种选择 一是继续等待完全标准化 二是现在就建设ASON网络不同区域引入采用路径计算单元的域间互通设备 ASON的安全性问题较为突出 数据业务的信令和路由协议都是基于IP网络的原有协议扩展而来 而且在具体使用时也是采用IP包来传送 这样IP技术潜在的不安全特性对于ASON网络的安全性威胁很大 ASON网络的稳定性也需要时间来考验 实际ASON产品性能与理论宣称上的差异性问题 目前 已部署的某些ASON光网络所启动的 智能 功能往往很少 依然主要依赖人工配置与管理 FTTH发展的新动力 各国都把宽带战略作为拉动经济发展的重要措施 经历了2009 2010年的快速发展 全球FTTH的发展依然强劲 我国在3G和 三网融合 的推动下 FTTX发展已经走在世界前列 但普及率仍然很低 FTTH是实现宽带战略的基础 宽带中国 战略必将促进FTTH的进一步发展 光纤到户 FTTH 网络结构 光纤接入已大规模推广应用 2011年全球FTTX覆盖用户3 6亿 其中中国FTTX增长最快 2011年底 中国FTTH覆盖的家庭数已达到4500万户 宽带普及提速工程2012年的目标是新增FTTH覆盖家庭超过3500万户 其中中国电信新增光纤入户2500万户 总数达5500万户以上 中国联通新增FTTH接入家庭超过1000万户 中国移动新增FTTH覆盖家庭超过180万户 FTTH的技术现状 光纤化进一步向用户延伸 表现形式主要有FTTH FTTN DSL FTTB LAN等EPON GPON仍然是FTTX的主要技术选择 GPON用于FTTH趋势加快10GPON产业链成熟 各地试点加快 助力带宽升级10GEPON 820 3av 2009 9已发布 互通规范 SIEPON 2012 6发布 未来支持向NGPON2演进 对称 非对称两种模式 三大电信运营商组织多次设备测试 多地开始试点 10GGPON G 987 G 988 2010 6已发布 未来支持向NGPON2演进 FTTH部署关键问题 FTTB与FTTH的发展未来以FTTH为主 FTTB为辅 长期共存 互补发展FTTHODN组网模式新建区域采用