100GWDMOTN网络的部署策略课件

100GWDM/OTN的网络部署策略

武汉光华通信息咨询有限公司李文耀100GWDM/OTN的部署要求10G/40G向100GWDM/OTN的演进100GWDM/OTN的网络规划与设计100GWDM/OTN的网络部署方案设备制造商100GWDM/OTN产品及解决方案100GWDM/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应用场景100GWDM/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1000~1500km城域核心网要求：无电中继传输距离至少达300~400km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100GWDM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10GWDM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100GWDM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100GWDM/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100GPM-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10~20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，相对而言中电信最为迫切序号链路位置链接方式链路距离链路接口类型使用传输方式1核心层路由器之间Mesh省际目前多10G/40G、少量100G，未来逐渐40G/100GDWDM/OTN2核心层和汇接层路由器之间双归省际、省内10G、40G为主，少量2.5GDWDM/OTN、SDH3汇接层和接入路由器之间双归省内为主，少量省际GE、10G为主，少量2.5GDWDM/OTN、SDH4接入层路由器和城域出口路由器之间口字型省内、局内10G、40G为主，未来100GDWDM/OTN、SDH、光纤直连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，IPoverWDM/OTN的模式应用越来越多。序号链路位置链接方式链路距离链路接口类型使用传输方式1城域核心/出口路由器与IP骨干网接入路由器之间口字型局内为主少量省内10G、40G，未来100G光纤直连为主，少量OTN/WDM2城域核心/出口路由器之间MESH城内10G、40G，未来100GOTN/WDM、光纤直连两种方式并存；3城域核心路由器与业务接入控制设备BRAS/SR之间双归城内GE、10GE、10GPOS（少量）中移动：目前均在核心机房，故光纤直连中电信：城区内光纤直驱，市区到县采用城域WDM4BRAS/SR与汇聚交换机之间树型局内城内GE、10GE光纤或五类线直连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100GWDM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，100GWDM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）100GWDM/OTN的部署要求10G/40G向100GWDM/OTN的演进100GWDM/OTN的网络规划与设计100GWDM/OTN的网络部署方案设备制造商100GWDM/OTN产品及解决方案100GWDM/OTN的网络测试内容提要10G/40G/100G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。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系统演进路径一10G100G演进路径二10G40G100G10G40G100G图例2012年2013年2014年2015年2016年2017年2018年建设40G建设100G规模建设100G100G试验网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100G，而在100G商用初期，每G比特单价高于40G40G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100G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StrengthWeaknessOpportunityThreatSWOT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-机遇和风险演进路径一（10G->100G）演进路径二（10G->40G->100G）按照成本单价，两个路径投资基本持平，但路径一受制于100G的商用进度经济性两个路径基本持平，如果能在建设40G的时候有效降低采购价格，将占据成本优势。功耗较高，原因是10G系统的单位功耗大于40G和100G。但较早引入大容量100G，机房空间有优势功耗和空间功耗较低，40G的容量大于10G，但远小于100G容量，因此较晚引入100G，并且建设多套系统，对机房空间的占用将高于路径一。网络容量较小，容量不足需要扩容或叠加系统；业务配置灵活，个别40G端口业务建议混传容量和灵活性容量较大，短期内无需再新建系统，OTN的电交叉能力使得40G系统可以灵活承载10G以及以下颗粒的业务，但应当注意保护和业务分担。较简易维护便利性较复杂，10G、40G和100G可能采用不同的调制编码和色散补偿方式，维护差异较大。如带宽需求增长迅速，则不得不重新被动面对新建100G和40G的选择；10G系统积累过多占用大量机房空间和光缆资源机遇风险如带宽需求增长过缓，100G系统成熟加快，则新建40G系统成为过渡；40G相关标准滞后，不同厂家设备差异较大。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100GWDM/OTN的部署要求10G/40G向100GWDM/OTN的演进100GWDM/OTN的网络规划与设计100GWDM/OTN的网络部署方案设备制造商100GWDM/OTN产品及解决方案100GWDM/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，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1～2dBm，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(24×23dB),总长达到3000kmG.652光纤，125km/23dB42/40GDQPSK38/40GDQPSK39/40GDQPSK41/40GDQPSK40/100GQPSK42/40GDQPSK38/40GDQPSK39/40GDQPSK41/40GDQPSK40/100GQPSK100G与40GDQPSK混传系统组网配置树立新的里程碑3,000km!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)。全波段光谱局部光谱信号光谱40G40G100G40G40G100G与40GDQPSK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）—100GOTNRMPLSRMPLSRMPLS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-OTNPM-QPSK信号B2BOSNR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-FECBER@1E-3，13dBNECLab提供的离线测试数据：112G速率，Pre-FECBER@1E-3，15.8dB华为提供的离线测试结果：112G速率，Pre-FECBER@2E-3，14.8～14.9dBOpnext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-FECBER@2E-3，～17dB上海贝尔（阿朗）观点：<16dB爱立信观点：15～16dB基本判断（商用设备）112G速率（7%FECOH+硬判决）：B2BOSNR容限应该在15～16dB之间，优化目标是15dB以内126G速率（20%FECOH+软判决）：尚无法判断，有望在14dB左右或者接近13dB100GWDM/OTN的部署要求10G/40G向100GWDM/OTN的演进100GWDM/OTN的网络规划与设计100GWDM/OTN的网络部署方案设备制造商100GWDM/OTN产品及解决方案100GWDM/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10GOTN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10GOTN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40GOTN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DCMFree的纯相干网络，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100GE光纤直趋（路由器）传输系统承载100G业务距离受限（40km）几百公里节能减排无源消耗较大：机房、电源和配套扩容升级在光纤资源充分的前提下较为容易少量业务较容易，涉及线路扩容较为复杂网络安全无法提供自动保护多种保护机制维护故障处理时间较长易于故障定位和排除带宽承载效率只能对路由器业务进行汇聚，带宽效率低统一平台，可以汇聚100G以下的所有设备的业务，带宽效率高时间同步需要路由器支持1588v2通过带内/带外两种方式实现资源移动城域光缆资源受限机房资源受限成本一次性投入，较低根据业务需求分期投入，较高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。100GWDM/OTN的部署要求10G/40G向100GWDM/OTN的演进100GWDM/OTN的网络规划与设计100GWDM/OTN的网络部署方案设备制造商100GWDM/OTN产品及解决方案100GWDM/OTN的网络测试内容提要各厂商100GWDM/OTN设备解决方案上海贝尔（阿朗）2010年6月9日发布第一代100GWDM传输产品，支持1626和1830两款设备采用CoherentPM-QPSK方案，7%FECOH+硬判决已宣布DT、日本软银等几个运营商的订单华为2010Q46800/8800V1R6：sDQPSK采用当前40G系统的FEC方案100GHz间隔，期望规格15/20×22dBforG.6522011Q46800/8800V1R7：CoherentPM-QPSK预计7%FECOH+硬判决，性能优于40G系统的FEC方案50GHz间隔，期望规格15×22dBforG.652烽火2011年底：CoherentPM-QPSKFEC方案：软判决（SD-FEC），期望规格16×22dB各厂商100GWDM/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%FECOH+硬判决）50GHz间隔，希望规格8×22dB2011Q4：CoherentPM-QPSK预计20%FECOH+软判决，期望规格12～16×22dB爱立信2011年中：CoherentPM-QPSK预计20%FECOH+软判决，未提供期望规格诺西2011年7月：CoherentPM-QPSK预计20%FECOH+软判决，期望规格20×22dBwithoutDCMforG.652西班牙荷兰上海江苏在Telefonica的80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OSN6800WDM/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，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100GOTN产品ZXONE8000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Telefonica100G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。ROADMROADMROADMROADMROADMLTLT2010年6月德国T-Systems100G商用，使用Alcatel-Lucent7750SR和1830PSS同时部署IP和传输100G，支持新型的基于云的业务、协作的应用和大文件的交换。DresdenBergakademie

Freiberg100GEN×10GE60km7750SR1830PSSROADM7750SR1830PSSROADM100GE100GN×10GE相干100GPDM-QPSKA/DOTU10GNRZ10GNRZ相干100GPDM-QPSK10x10GTMUXOTU1830PSS1830PSS

光谱分析放大器放大器Traffic

generator(IXIA)DCMfreeDCMfree视频服务器100Km100Km100Km7750SRIXIA7360FXONUONU100GE100GE10×10GE10GEGE2010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工程应用情况设备型号调制码型目标距离/系统规格平均DGD容限商用时间华为OSN6800/8800差分接收sDQPSK（OPFDM-DQPSK）1200km+5ps2010Q4PM-QPSK1200km+25ps2012Q1中兴ZXWMM920

ZXWMM820差分接收PM-QPSK4×22dB10ps2011Q1PM-QPSK16×2