10超长距离波分传输系统的发展

1、精品文档华为光网络维护宝典 超长距离波分传输系统的发展目录第 1章 超长距离波分传输系统的发展 11.1 概述 11.2 ULH 传输的性能优势 31.3 华为 OptiX BWS 1600G骨干 DWDM 光传输系统 41.3.1 引言 41.3.2 系统类型 61.3.3 性能 81.3.4 业务特点 101.3.5 技术特点 111.3.6 智能调节特点 121.3.7 自动监控特点 131.3.8 可靠性特点 13图目录图 1-1 OptiX BWS 1600G 系统在全网解决方案中的地位 5表目录表 1-1 六种类型系统的特点及应用 7第 1章 超长距离波分传输系统的发展关键字：波分

2、EFEC技术分布式喇曼放大技术 RZ码调制技术内容摘要：长途波分传输是最近数年来得以迅速发展的骨干网传输技术，用于连接 陆地上主要城市和相邻城域网，实现电信业务的大容量长距离传送。长途波 分传输采用了一系列先进的关键技术，如EDFA 、喇曼光放大、前向纠错(FEC )和增强型前向纠错(EFEC )、色散补偿，归零(RZ)码型调制等， 使无电中继传输范围达到数千公里，提供点对点、链状、环状等组网模式， 结合光分插复用技术( OADM )可实现网络内任意两点的端到端业务传送， 具有很高的业务传送效率和经济效益。1.1 概述目前，国内外的长途骨干网大多由多个相连的区域网组成，网络设备在 形态、容量、

3、接入性能上的差异为网络的运营、管理和维护带来困难，跨网 业务调度传送也存在一定的复杂度。骨干网络的业务量发展迅速，一些业务 量大的干线 WDM 波长已经基本接近满配置。随着新的骨干网建设需求的逐 渐增强，下一代波分骨干网的兴建已经纳入电信运营商的考虑范畴。根据长途波分市场的发展趋势，下一代骨干网在增加带宽和网络覆盖范 围的同时，将采用低成本技术来提高网络容量和带宽利用率，减少REG 、OTM 站点数量， 提供更多的点到点直通光传输通道的数量。 下一代骨干网络 的另一个特点是，在大城市或大节点有较大的业务量上下，而中间站点的业 务量上下很小甚至没有。利用超长距离传输技术可实现原有OTM 站外移，

4、用 OADM 站承载大节点上的业务上下，尽量减少中间OTM 站点，代之以光放站实现长距离的业务穿通，为这种建网思路提供了较好的可行性方案。在超长距离波分传输向着更高的容量和更远的延伸距离演进的过程中， 主要的物理限制在于 OSNR 受限、光纤的色散效应和非线性效应。其中， OSNR 受限和光纤非线性效应最为严重，为此诞生了一系列新技术，使高容 量超长距离传输成为可能，包括EFEC 、分布式喇曼放大和 RZ 码调制等技术。EFEC 能提供更大的编码增益（大约 8dB ），可有效地克服 OSNR 受限 问题，但它不能解决光纤非线性效应的危害；分布式喇曼放大技术在改善光 信号 OSNR 劣化和抑制非

5、线性效应方面均有优势， 但在可维护性方面有较大 不足； RZ 码型技术则在实现低 OSNR 接收、抵抗非线性效应、延伸传输距 离等方面均有卓越表现，被认为是实现 xLH 传输的关键。SuperCRZ 码型是华为公司独立推出的 RZ 码型技术，应用于大容量长 途波分传输产品 OptiX BWS 1600G 中。 SuperCRZ 采用频率调制技术，可 有效抵抗各种光纤非线性效应造成的信号失真， 与 NRZ 码相比， 可提供大约 6dB 的 OSNR 增益。 SuperCRZ 还具有优良的抵抗偏振相关损耗（ PDL ）和 偏振模色散（ PMD ）能力，具有更高的传输稳定性。据光纤环路测试，采用 该

6、种码型， 10Gbps DWDM 系统的传输距离可达 7600 公里。在 实际 的网 络应用 中， SuperCRZ 技术 还 具 有 突出的工程 优势。 SuperCRZ 只须在发射设备上以很小的额外成本进行简单的修改， 采用 NRZ 接收机即可顺利接收，而不需要复杂的色散补偿措施，共用设备与标准 DWDM 设备相同， 良好的向下兼容性实现了由 LH 到 ULH 传输的平滑过渡。 在 G.652 、G.655 、G.653 等光纤上均可获得优良的传输性能，具有很好的 经济型、适用性和适应性。 目前， SuperCRZ 已经应用于华为的 LH、ELH 、 ULH 和 LHP 传输设备，满足高容

7、量长距离传输细分市场的需求。 ELH 传输组网SuperCRZ 码型可提供大约 6dB 的 OSNR 增益，采用常规 EDFA 技术 即可实现 2000 公里的传输，而无须引入分布式喇曼放大技术。由于减少了 有源器件，降低了系统硬件的复杂度，有利于降低系统功耗和空间占用，提 高了运行稳定性，降低了系统投资和运维成本。 LH 传输组网在 LH 系统中若存在一个或多个光纤损耗较大传输跨段，或存在较多的 上下波业务需求时， 常规的 NRZ 传输系统往往需要频繁使用 OEO 再生设备， 无电再生传输距离较短。 SuperCRZ 系统具有更好的 OSNR 接收性能， 可为 大跨段和 OADM 设备提供足

8、够的 OSNR 预算，减少再生设备，组网更加灵 活。 LHP 传输组网SuperCRZ 系统具有更高的非线性效应容限，发射功率可达 18dBm/CH 以上，可支持传输光纤损耗高达 49dB 的 LHP 传输。 ULH 传输组网SuperCRZ 码型对非线性效应积累具有免疫力，在常规入纤光功率条件 下跨段级联数目可达到 50 ，部分跨段采用喇曼放大器可降低 OSNR 劣化速 度，实现 4000 公里光传输。1.2 ULH 传输的性能优势ULH DWDM 传输的性能优势和经济效益还表现在如下几个方面：1、简化网络结构，提供端到端传送业务在 ULH DWDM 传送网络中，每一对收发设备连接网络中的任

9、意两点， 提供端到端业务传送。在到达目的地之前，业务信号一直处于光层，业务传 输效率更高，网络结构进一步扁平化，便于实现向智能光网络的顺利演进。2、更强的稳定性和运维功能由于减少了有源器件的使用， ULH 传输系统可进一步降低功耗和空间占 用，也有助于增强系统设备的稳定性，减少故障隐患。同时也可方便地集成 多种光层自动调节功能和增值服务功能，如内置光谱分析单元、光纤光缆在 线监测技术、监控信道时钟等，极大地方便了对传输设备的运营、维护和管 理。3、更强的组网和保护能力ULH 传输采用了一系列先进的关键技术，使网络覆盖范围达到数千公 里，也使几百公里的超长单跨传输（ LHP ）成为可能。提供点对

10、点、链状、 环状等多种组网模式，并借助灵活的 OADM （光分插复用）、 ROADM （可 重构 OADM ）方式，可方便地上下和交换波长业务，极大地提高了对现有分 布式传输业务的适应性。 此外 ULH 传输的一个显著优点在于， 它可方便地实 现若干电信业务主节点之间的线路保护。综上所述， ULH 传输的应用可大大 增强电信骨干网的组网性能，使网络结构得以简化，方便向智能光网络平滑 演进。4、灵活的升级扩容能力长途骨干传输网的建设要求传输设备具有较大的初期容量和更大的终期 容量，以同时满足目前业务状况和今后几年甚至更长时间的业务发展需求。 ULH 传输技术能够以模块叠加的方式提供业务容量的平滑

11、升级扩容， 能够很 好地解决了长途干线对容量及在线扩容的问题，最大限度地保护前期投资。总之， ULH 传输的上述特性都决定了能以更高的经济性、可靠度和灵活 性满足骨干网的建设需求，为网络投资和运营提供更高的回报率。DWDM 系统实现超长距传输 （ULH ）是光传输技术领域的一个重要的发 展方向，它通过增加无电中继传输距离，来减少高成本电中继站点的数量。 ULH 技术结合了光分插复用技术（ OADM ），可有效地解决网络规模和建网 成本之间的矛盾， 非常适用于业务集中的干线网络， 是建设干线网络的趋势。1.3 华为 OptiX BWS 1600G 骨干 DWDM 光传输系统1.3.1 引言华为

12、OptiX BWS 1600G 骨干 DWDM 光传输系统（以下简称“ OptiX BWS 1600G 系统）为高速率、大容量密集波分复用传输系统，可以最大程度地满 足电信运营商超大容量和超长距离传输的需求，并且为运营商的多业务运行 及未来网络升级扩容提供了稳定的平台。主要用于国家级干线、省级干线作 长距离大容量传输，是华为公司适应光网络的现状和发展需求而研制的新一 代骨干光传输产品。OptiX BWS 1600G 系统在网络中是骨干层的传输设备，连接各主要节 点（中心城市）。在光网络中连接各光交换设备、城域 DWDM 设备、 SDH 设备或路由器，可以为各种业务和网络出口提供一个大容量的传输

13、通道。 OptiX BWS 1600G 系统在全网解决方案中的地位如图 1-1 所示。图1-1 OptiX BWS 1600G 系统在全网解决方案中的地位目前，OptiX BWS 1600G系统在单根光纤中复用的业务通道数量最多可达160个，即可同时传送160个不同波长的载波信号，每个信号接入的最高速率为10Gbit/s，单根光纤传输总容量最大可达1600Gbit/s。OptiX BWS 1600G系统采用单纤单向方式实现密集波分复用的双向传 输，并应用可靠的光复用/解复用技术、掺铒光纤（EDFA ）光放大技术、Raman 放大技术、信道均衡技术、预啁啾技术、色散补偿技术、统一网管技术等， 使

14、OptiX BWS 1600G系统性能稳定，组网灵活，可以组成链形、环形等网 络结构。1.3.2 系统类型为了满足不同地区、 不同用户、不同投资环境的需求， OptiX BWS 1600G 产品划分为六类系统，分别是 OptiX BWS 1600G-I 、OptiX BWS 1600G-II 、 OptiX BWS 1600G-III 、 OptiX BWS 1600G-IV 、OptiX BWS 1600G-V 和 1600G-VI 。为了便于描述，后文中对 OptiX BWS 1600G-I 系统简述为 I 型系统，其 他几种类型相应简述为II、山、IV、V、和VI型系统。当无型号标识的时

15、候， 如 OptiX BWS 1600G ，指的是所有型号系统。OptiX BWS 1600G 的六种类型系统的划分和特点如表 1-1 所示。表1-1六种类型系统的特点及应用系统类型 分类项目I型II型III型IV型V型VI型系统最大容 量（Gbit/s）1600800400400100400100系统使用 波段C-band 和L-bandC-EVEN和L-ODD 注1C-bandC-EVEN注 1L-ODD注C-EVEN注1C-EVEN注1系统通道 间隔（GHZ5010050100100100100200系统最大 通道数16080804040404010通道最大 接入速率（Gbit/s）10

16、101010102.510无电中继传 输距离注注（km362000 注3960/800注52000 注3400640200放大器单波 输出光功率（dBm14+4/+1 注64/1/0 注4141217系统适用 光纤G.652/G.652/G.652/G.652/G.653G.652/G.652/G.655G.655G.655G.653/G.655G.655G.655网络 时钟 保护支持支持不支持不支持不支持不支持不支持SDHSDHSDHSDH/SDHSDHSDH/SONET/SONET/SONETSONET/SONET/SONET/SONET接入 业务类型/POS/POS/GE/34M2.5G

17、速率的多 种业务/POSPOS/GE/34M2.5G 速率的多种业务/POS/POS/GE /34M2.5G速率的多种业务/POS/GE /34M2.5G速率的多种业务最大分插业 务量328032401616NA系统类型 分类项目I型II型III型IV型V型VI型色散补偿需要需要需要需要需要无需需要注1 : C-EVEN表示C波段偶数40波，L-ODD表示L波段奇数40波。注2 :表中的无电中继传输距离均是在未使用Raman技术条件下的数据，如果系统联合使用Raman放大技术则可以实现更长距离的无电中继传输。例如I型系统可以实现640km的无电传输。距离是在衰耗系数为 0.275dB/km情况

18、下计算得到的。注3: II型和III型系统采用FEC、SuperWDM和光均衡等技术，支持超 2000km长距离无电 中继传输。注4 : G.652/G.655光纤上，III型系统的放大器单波输出光功率为+4dBm ； G.653光纤上，放大器单波输出光功率为 +1dBm 或0dBm。注5 : II型C800G系统最大无电中继距离为特定光纤特定线路编码下的数据，960km为G.652光纤CRZ规格，800km为G.655光纤 CRZ规格。注6 : II型C800G系统提供两种类型的放大器，其一总光输出功率为23dBm（单波+4dBm），另一种总输出光功率为 20dBm（单波+1dBm）。Opt

19、iX BWS 1600G 按照系统的波长间隔可以分为两类：50GHz和100GHz。100GHz波长间隔系统与 50GHz波长间隔系统相比，100GHz的 系统可以允许比 50GHz系统更高的单波输出光功率，因此在相同的配置条 件下可以支持更大的跨段衰耗，更多的跨段数量，从而支持更长的传输距离。1.3.3性能1. 巨大的传输容量I型系统支持以400Gbit/s模块为单位的系统升级，最大容量可达1600Gbit/s。在400Gbit/s 模块内支持以 10Gbit/s的速率为单位的单波升级。单通道接入最大速率为10Gbit/s ；II型系统的业务接入容量可以从400Gbit/s 升级到800Gb

20、it/s，在400Gbit/s模块内支持以10Gbit/s的速率为单位的单波升级；III/IV型系统的最大业务接入容量为400Gbit/s，单通道接入最大速率为10Gbit/s，支持C波段/L波段内的单波升级；V型系统的最大的接入容量为40 X 2.5Gbit/s，单通道接入最大速率为2.5Gbit/s，支持C波段内单波升级；VI 型系统是超长单跨系统，分为 10 波系统和 40 波系统，单通道接入 最大速率为 10Gbit/s ，支持 C 波段内单波升级。2. 超长的传输距离采用前向纠错 FEC ( Forward Error Correction )技术，支持最大 10X 22dB衰耗的无

21、电中继传输规格；综合采用 FEC ，超级 WDM (SuperWDM )和光均衡等技术，支持最大 25X 22dB 衰耗的无电中继传输规格；采用 FEC 和大功率光放大技术，支持 56dB 衰耗的超长距离单跨段传 输规格。3. 丰富的接入业务接入业务包括 SDH ( Synchronous Digital Hierarchy ) 、 SONET ( Synchronous Optical Network )、 POS ( Packet Over SDH/SONET )等 业务。标准 SDH 业务： STM-1/4/16/64标准 SONET 业务： OC-3/12/48/192标准 SDH 级

22、联业务： STM-4c/16c/64c标准 SONET 级联业务： OC-12c/48c/192c 以太网业务： GE( Gigabit Ethernet ) 其他业务： 34Mbit/s2.5Gbit/s 任意速率的多种业务，如 ESCON ( Enterprise System Connection)/FICON( Fiber Connection )/FiberChannel/FDDI ( Fiber Distributed Data Interface ) /PDH ( 34M/45M/140M )等。I和IV型系统只支持 2.5Gbit/s和10Gbit/s的SDH、SONET业务和

23、POS 业务的接入； II、III 型和 VI 型系统可以接入以上所有业务； V 型系统只能接 入 2.5G 速率及以下速率的业务。4. 独立的光监控信道和时钟信道系统的光监控信道的波长为 1 5 1 0nm ，光监控信号速率 2.048Mbit/s 。光 监控信道主要完成系统的公务及网管信息的传送。系统还提供三路网络时钟信号的传送信道，每路时钟信号速率为2.048Mbit/s 。并且三路时钟信号嵌入在光监控信道中传送。5. 集成式和开放式的结合通常 DWDM 系统都具有光波长转换单元，以便将非标准波长的光信号 转换成符合 ITU-T G.694.1 建议的具有标准波长的光信号，这种结构的 D

24、WDM 系统称为开放式 DWDM 系统；另一种 DWDM 系统不需要光转换单 元，它的客户端设备（如 SDH 设备）的光发射单元接口特性符合 ITU-T G.694.1 建议，可以直接接入 DWDM 系统的光复用单元， 这种结构的 DWDM 系统称为集成式 DWDM系统。OptiX BWS 1600G 系统能够实现集成式和开 放式 DWDM 系统的兼容。6. 统一的智能化网管 系统具有良好的互通互连性能，可以方便地使用统一的智能化网管对设 备进行管理。1.3.4 业务特点1. 低速业务汇聚功能OptiX BWS 1600G 系统提供低速业务汇聚功能：将两路 GE 信号汇聚成一路 STM-16

25、信号将一路 GE 信号和一路 STM-4 信号汇聚成一路 STM-16 信号将四路 STM-1/STM-4 SDH 信号汇聚成一路 STM-16 信号将四路 STM-16 SDH 信号汇聚成一路 OTU2 信号 将四路任意协议业务信号汇聚成一路 STM-16 信号 将八路 ESCON 业务信号汇聚成一路 STM-16 信号2. 高质量的时钟传送功能光监控通道可提供 3 路 2M 速率的系统时钟的传送通道，为网络时钟传 送提供一个新的解决方案。时钟业务可以在任何站点选择上下或者穿通。3. 可升级的光分插复用技术OptiX BWS 1600G 系统可以通过级联光分插复用单板在光分插复用站 提供最多

26、 32 个通道的业务分插， 800G 和 400G 系统可以通过级联光分插复 用单板在 OADM 站点对所有业务分插。1.3.5 技术特点1. 广泛应用的前向纠错技术光波长转换单元采用前向纠错技术，从而： 降低系统对接收端光信噪比的要求， 延长各放大段或再生 段间传送距离；降低线路传输产生的误码率， 提高 DWDM 传输网络的通 讯质量。增强型的前向纠错 EFEC ( Enhanced FEC )技术采用了两级编码方式， 增加编码增益，均分突发错误，纠错能力比 FEC 更强。2. 波长可调技术OptiX BWS 1600G 采用波长可调技术，支持波长可调的 10Gbit/s 速率 光波长转换单

27、元 OTT ( Optical Tunable Transponder )，如 LWF 、OCU 单 板。最大波长调节范围为 40 波。使用 OTT 作为备件，可以替代不同波长的 光波长转换单元，减少 OTU (Optical Transponder Unit )备件数量，降低备 件成本。3. 成熟的掺铒光纤放大技术 系统采用成熟的掺铒光纤放大技术， 支持 C 波段和 L 波段的光信号放大， 实现长距离无电中继传输。掺铒光纤放大器采用增益锁定技术和瞬态控制技 术，使每个通道的信号增益与光纤内总的通道数量无关，且在增加通道或减 少通道时基本上能避免已有通道突发误码。4. 先进的 Raman 放大

28、技术采用 Raman 和 EDFA ( Erbium-Doped Fiber Amplifier )放大器混合放 大的方式，实现宽频带平坦增益，同时有效地降低了系统的噪声和非线性效 应对系统的干扰，大大延长了传输距离。5. 独特的 SuperWDM 技术SuperWDM 技术通过采用 CRZ ( Chirped Return to Zero )编码的方式 和特殊的相位调制技术，有效抑制长途传输中累积的非线性效应，提高系统 对光噪声的容忍程度。 使用 SuperWDM 技术可以在不使用 Raman 放大器的 情况下实现低成本的超长距离传送。6. 抖动抑制功能系统的光波长转换单元采用抖动抑制和时钟

29、提取的先进技术，使得系统 的抖动性能优于相关 DWDM 技术标准。系统的光波长转换单元还可实现 B1 、 B2 误码校验与 J0 提取，以便准确定位误码发生在客户侧还是 DWDM 侧， 从而分析产生误码的原因。此功能在系统接入不同厂家的 SDH 设备时显得 非常重要。1.3.6 智能调节特点1. 自动功率控制( ALC )功能系统可以实现 DWDM 链路的功率控制， 当 DWDM 链路中某一段光纤由 于老化等原因导致光缆衰减增大时，利用ALC ( Automatic Level Control )功能，通过调节光放大器的输出功率，使其保持在正常水平，避免链路光功 率波动，提高传输信号质量和设备的可维护性。2. 智能光功率调节( IPA )功能系统具有 IPA( Intelligent Power Adjustment )功能，当系统检测到光缆 断裂时，自动将本