OTN网络规划和设计.ppt

otn网络规划和设计 目录 otn网络概述otn网络规划要素otn网络设计流程 目录 1 otn网络概述1 1otn网元类型1 2信号流 otn网元类型 光终端复用站otm opticalterminalmultiplexer 光线路放大站ola opticallineamplifier 光分插复用站oadm opticaladd dropmultiplexer foadm fixedopticaladd dropmultiplexer roadm reconfigurableopticaladd dropmultiplexer 电中继站reg regenerator 信号流 otm 客户侧信号 1 40 m40 obu1 oau1 otn 1 40 信号流 ola 1 40 m40 obu1 oau1 otn 1 40 客户侧信号 信号流 foadm 串行oadm 信号流 foadm 并行oadm fiu fiu oa oa oa oa m40 m40 otu otu otu otu 信号流 roadm roam roam 信号流 roadm wsd9 rmu9 信号流 reg 注意 使用中继型otu对信号进行电中继再生 目录 otn网络概述otn网络规划要素otn网络设计流程 otn网络规划基本要素 光功率 色散 光信噪比 dhdjgdjdj otn网络 非线性效应 组网基本要素 基本概念 光传送段ots opticaltransmissionsection 光复用段oms opticalmultiplexsection 光通道och opticalchannel 说明 常用的传输级数 transmittinghop 光放跨段 opticalamplifierspan 与光传送段ots是同一概念 都是指由一段光纤以及两段光放组成的最小的光传送单元 目录 2 otn网络规划要素2 1光功率预算2 2色散2 3光信噪比2 4非线性效应 光功率预算 光纤损耗 db p输出 dbm p输入 dbm 距离 km xa db km a 损耗系数在1550nm窗口 g 652和g 655光纤的损耗系数 a 0 22db km p输出 p输入 距离l km 色散 光纤的色散分为两种 色度色散偏振模色散pmd polarizationmodedispersion 色散 色度色散 色散 色度色散 ps nm 距离 km x色散系数 ps nm km g 652光纤 色散系数 17ps nm kmg 655光纤 色散系数 4 5ps nm km实际工程中主要考虑色度色散 在长距离传输的情况下 采用色散补偿模块 dcm 进行色散补偿 oms 距离l km 色散 偏振模色散pmd 快轴 慢轴 时延 信号 光功率 时间 快轴 慢轴 信号传送方向 色散 dgd ps xpmd系数 ps km1 2 dgd 差分群时延 differentialgroupdelay 10ps 2500km 1 2x0 2ps km1 2对于10gbit s以下的系统 偏振模色散的影响没有色度色散那么显著 光信噪比 osnr db 10 xlog p信号 dbm p噪声 dbm osnr 光信噪比 opticalsignaltonoiseratio ase 放大的自发辐射 amplifiedspontaneousemission nf 噪声系数 noisefigure 光信噪比 光信噪比 itu tg 692建议给出 在单位频率间隔下 光放大器的ase噪声光功率 单位 mw 为 nsp 自发噪声因子 nsp 1g 放大器增益h 普朗克常数 6 626x10 34ws2 光频率 单位 hz itu tg 692建议给出 放大器的噪声系数 单位 db 为 in 放大器的输入耦合损耗 单位 db 光信噪比 itu tg 692建议给出 如果级联的每个放大器输出的总光功率相同 并且放大器增益远大于1 那么osnr可以近似为 pout 单通道的输出光功率 单位 dbm l 放大器之间的段损耗 单位 db nf 噪声系数 单位 db 0 光信号带宽n 链路中的段数 并假设每一段的损耗相同在1550nm波段 0 1nm带宽内 10log h 0 58dbm 光信噪比 案例 5个光传送段 l 20db g 20db nf 7 7db pout 4dbm pin 16dbmosnr pout l nf 10logn 58pase 58 nf g 非线性效应 受激拉曼散射srs stimulatedramanscattering受激布里渊散射sbs stimulatedbrillouinscattering四波混频fwm four wavemixing自相位调制spm self phasemodulation交叉相位调制xpm cross phasemodulation 非线性效应 受激拉曼散射 受激布里渊散射 非线性效应 四波混频 自相位调制 交叉相位调制 非线性效应 怎样抑制非线性效应 使用高性能的光纤作为传输媒质 控制信号光功率 良好的色散管理 先进的光源技术 目录 otn网络概述otn网络规划要素otn网络设计流程 otn网络设计的主要步骤 站点类型和位置 otm oadm ola reg 合波 分波器 dcm 放大器 组网图 子架配置 输入 输出 规划和设计 otn网络设计所需要的最少信息 系统容量 初始容量 最终容量 未来不断业务扩容时的最大容量 业务需求 10gb s系统 还是2 5gb s系统 业务矩阵 以及业务保护要求 光纤类型 g 652 g 655 g 653 每一段的光纤长度和计算损耗的原则站点类型 otm ola oadm 其它要求和限制注意 在进行网络设计之前 必须提供这些信息 统一的端到端管理 metro regionalcore access metroaggregation lh ulhdotn cpe 初始选择 选择设备类型 osn6800 metro6100cotn dotn bws1600g 1600adotn 100 600km8波 upto5000km160 192波 0 80km8波 1500 3000km40 80波 总线inesssubscriber residentialsubscriber osn900a bcotn dotn osn3800 metro6040cotn dotn 初始选择 osc还是esc 必须配置osc的场合 需要配置公务电话 无业务上下的ola站点 支持otn波长ason功能 提供otn光层管理开销 支持owsp保护 必须配置esc的场合 cotn系统 单跨超过52db的跨段 初始选择 osc还是esc 光监控信道独立于业务信道需使用fiu和sc1 sc2单板 通过波长转换板将监控信息合入业务信道中传输 特性 适合复杂组网能够监控任何站点 降低投资成本 不必使用fiu和sc1 sc2单板 降低光通道的功率预算 不必考虑fiu的插损 优点 成本高需考虑fiu的插损 只适用于简单组网使用esc不能监控ola站点 缺点 光监控信道osc opticalsupervisorychannel 电监控信道esc electricsupervisorychannel 初始选择 合波器 分波器 首先 按照客户要求确定oadm roadm otm ola站点类型 其次 确定有业务上下的节点 oadm roadm otm 的合波器和分波器 小于8波时 一般选择mr2或mr4 称为串行oadm 大于8波时 一般选择m40 v40和d40 称为otm 并行oadm 如果要求波长可动态重配置 必须配置roadm roam 应用于普通的二维调度节点 wsd9 rmu9 主要运用于环间节点的多维调度 目录 3 otn网络设计流程3 1光功率预算3 2色散预算3 3规划跨段规格3 4光信噪比预算3 5规划非线性要求3 6规划otu3 7单长跨段 lhp 光功率预算 6种计算光纤线路衰耗的模型 1 如果已经详细给出了光纤线路计算的模型 包括光纤衰减的计算要求和余量考虑原则 按照如下公式进行计算 线路衰耗 光纤线路计算的模型要求 fiu插损fiu差损 0 9db 2 如果只给出了光纤线路的实际测试损耗 没有考虑其它因素 线路衰耗 光纤实际衰减 3db光纤老化余量如果存在 3db的余量 fiu插损在功率计算时不考虑 3 如果客户给出的光纤终了参数值作为光纤的插损 线路衰耗 光纤终了值 fiu插损 光功率预算 6种计算光纤线路衰耗的模型 4 如果给出了各站点间光缆线路的实际距离和每段光缆线路的光纤衰耗系数 按照客户给出的光纤计算 不再考虑过多的余量 线路衰耗 实际距离x光纤衰耗系数 fiu插损 5 如果只给出了光纤距离和光纤类型 没有给出其他参数 线路衰耗 光纤长度x0 22db km默认光纤衰耗系数 3db光纤老化余量 光纤跳转站点的衰耗光纤跳转站点的衰耗 0 5db 站 若没有光纤转接站 无需考虑 6 对距离很短的光纤定义 当光纤跨段小于40km 如果没有满足公式1 4的要求 考虑一定程度的光纤余量 线路衰耗 光纤长度x0 22db km 1 5db光纤老化余量 光纤跳转站点的衰耗 fiu插损 光功率预算 案例 线路衰耗 光纤长度x默认光纤衰耗系数 光纤老化余量 光纤跳转站点的衰耗 fiu插损其中 光纤长度 90km 默认光纤衰耗系数 0 22db km 光纤老化余量 3db 根据以上公式可以计算出线路衰耗为 线路衰耗 90kmx0 22db km 3db 22 8db 光功率均衡预算 在线路的传输工程之中 由于器件 单板和光纤对于不同波长产生的损耗或者增益不一致 以及光纤之中的一些非线性效应 导致经过一定距离的传输之后 各个不同波长之间功率差异增大 导致下游光放收到不同单波的输入功率不等 从而导致收端不同单波产生的不同信噪比 当功率差异过大时 功率过低的单波 经过系统传输之后的信噪比明显低于高功率的单波 此时为满足最差单波的开通要求 需要等效提高原信噪比容限 由此产生的差异 也称之为 功率均衡信噪比代价 简称 均衡代价 光功率均衡的作用主要是在线路之中起到调节不同波长之间的功率 控制不同波长之间的功率差异的作用 请思考 哪些站点对单波功率起到预均衡作用 具有光功率均衡作用站点配置原则 实际上还是有很多线路中的其他类型站点 可以对穿通波长起到等效oeq的作用 比方otm和reg以及roadm站点等等 这些可能等效的oeq站点在线路之中是否能够起到线路oeq站点的功能 还取决于站点的位置 也就是位于线路之中的顺序 具有光功率均衡作用站点配置原则 色散预算 色散受限距离 km 色散容限 ps nm 色散系数 ps nm km 对于2 5gb s系统 当光复用段距离小于640km g 652光纤 或2133km g 655光纤 时 不需要配置dcm 色散预算 dcm的规格 a b c d e f 20km 40km 80km 100km 120km 60km 色散预算 dcm的参数 色散预算 dcm的位置在哪里 dcm能够放在opu obu之前 或放在oau的pa和ba模块之间 绝不允许放在拉曼放大板之前 注意 dcm的单波输入光功率必须小于 3dbm 色散预算 色散补偿的基本原则 分段补偿 系统的残余色散必须在otu的残余色散要求范围之内 残余色散 km 光复用段距离 km dcm色散补偿总距离 km 40g网络色散预算 累计残余色散值是一个相对差值 是整个再生段线路的累计色散补偿值相对于累计色散值的差 即 累计色散值 加上 累计色散补偿值 而不是单个光放段落上的 本段光纤色散值 加上 本段光纤色散补偿值 因此它可能是正值也可能为负值举例 现有再生段总长度618km 分为如下段落 83km 75km 103km 86km 67km 106km 98km 光纤类型652 用户提供色散系数17ps nm 色散模块补偿情况为 a 预补偿 d d e d c e e 色散补偿模块的色散系数为 17ps nm 则以上再生段中 累计色散值 618km 17ps nm 10506ps 累计色散补偿值 20km 80km 80km 100km 80km 60km 100km 100km 17ps nm 620km 17ps nm 10540ps 累计残余色散值 累计色散值 累计色散补偿值 10506ps 10540ps 34ps 再生段色散补偿状态 过补 40g网络色散预算 通常情况下运营商会采用两种方式提供租用或自有光纤线路的参数 一种方式为 单独提供光纤长度和衰耗 色散以及pmd系数 设备商根据参数进行计算线路的衰耗和色散等 另外一种方式为 用户提供对应段落的测试参数 即提供准备开通使用的光纤的测试衰耗 测试色散值和测试pmd等参数 由于40g单板线速率增高 导致的单板色散容限范围相对于10g线速率单板有明显的缩小 drz单板要求线路残余色散补偿精度达到 5 0km odb单板要求线路残余色散补偿精度达到 5 0km edqpsk单板要求线路残余色散补偿精度达到 5 0km 40g网络色散预算 我们以一段实际长度为600km的652光纤为例 设实际光纤色散系数在1550处为17ps nm 同时假设用户给出的光纤长度和真实值之间只有0 5 的偏差 假设用户提供的光纤色散系数值也和真实值之间存在仅1 的偏差 由此可以得到 用户提供长度值可能范围为 597km 603km用户提供色散系数值可能范围为 16 83ps nm 17 17ps nm简单相乘可以得到 光纤色散值计算范围可能值 10047 51ps 10353 51ps 按照真实光纤色散系数17ps nm进行折算长度为 591km 609km 可以发现相对于与真实光纤长度600km 偏差达到 9km 严重超出以上色散补偿范围精度要求 显然 按照测试值提供光纤长度和色散值 是解决以上误差的一个好办法 可以避免由于误差导致的影响 能够保证配置正确和性能 色散预算 dcm的配置原则 完全补偿 100 补偿 每一个光复用段的残余色散都保证在 10km 10km之间 发端进行20km预补偿 40g系统一般采用此配置 以40g系统为例 再生段的累计残余色散范围 5 0km 线路采用100 完全补偿方式 由于以上 累计残余色散 的要求 在收端可能需要使用最小单位为10km或者更小单位的色散补偿模块达到以上精度 色散预算 案例 完全补偿 10g系统 otm m40 d40 a ola oadm a d 7 4db 20 0km g 652 ola oadm d a 20 6db 80 0km g 652 ola oadm a c 9 6db 30 0km g 652 otm c d40 m40 16 2db 60 0km g 652 距离为20km 选择dcm a 距离为80km 选择dcm d 距离为30km 选择dcm a 距离为60km 加上10km的残余色散 选择dcm c 色散预算 发端进行20km预补偿 40g系统 40godb系统g652光纤实际色散补偿拓扑图 色散预算 发端进行20km预补偿 40g系统 发端的 0 点需要满足 20km 收端的 12 点需要满足 5 0km 5 0km 线路之中的 1 至 11 点的下限 不需要满足严格等于 20km 但是需要满足 30 0km 10 0km 即在 20km的基础上 考虑 10 0km 10 0km 的补偿精度得到 色散预算 偏振模色散pmd nrz dgd 5ps 不需要考虑osnr代价 5ps15ps 选择drz或增加reg站点 drz dgd 12ps 不需要考虑osnr代价 12ps dgd 15ps 增加0 5db的osnr代价 15ps dgd 18ps 增加1 5db的osnr代价 18ps dgd 20ps 增加3db的osnr代价 20ps dgd 22ps 增加5 5db的osnr代价 色散预算 偏振模色散pmd 5gb snrz dgd 10ps 增加0 5db的osnr代价 10ps dgd 18ps 增加1db的osnr代价 18ps dgd 22ps 增加1 5db的osnr代价 22ps dgd 25ps 增加2db的osnr代价 规划跨段规格 obu1 crpc单板逻辑结构 信道增益 db 输出光功率pout dbm 输入光功率pin dbm 注意 对于拉曼放大板 使用开 关增益 规划跨段规格 oau1的逻辑结构 信道增益 db 输出光功率pout dbm 输入光功率pin dbm 信道增益 db dcm插损 db 最大增益 db 2db voa oau是两级放大器 在两级放大模块之间可以插入dcm oau有带内的电可调 手动光衰 voa或mvoa 必须具备2db的固有插损 dcm tdc rdc 光放大器的参数 规划跨段规格 规划跨段规格 光放大器的参数 ptotal psingle 10 xlgn n为波数 例 oau101 20dbm 4dbm 10 xlg40 规划跨段规格 放大器配置的一般顺序 单级放大器优先于双级放大器 单级放大器 obu101 obu102 双级放大器 oau 双级放大器优先于两个单级放大器 普通功率放大器优先于高功率放大器 规划跨段规格 放大器配置原则 经过光纤线路损耗和dcm的插损 接收端 放大器 otu 接收的信号光功率应该在正常工作范围内 发送端 obu101 0dbm 16dbm obu102 4dbm 20dbm 接收端 无放大器 obu101 20db obu102 23db oau101 31db obu101 obu101 or obu101 obu102 45db 总衰耗 线路衰耗 dcm插损 voa插损voa插损不包括oau内部的voa或两个放大器 obu1 obu1 之间的voa 案例 请配置各站点的光放大器 规划跨段规格 光路设计实例 b 13 1db 42 0km g 652 c 18 2db 65 0km g 652 b c 光信噪比预算 规划otu和级联放大器的光信噪比 osnr osnr与光功率预算和配置的光放大器有关