OTN的关键技术

1、,超100G技术发展趋势,陶智勇目录,超100G曙光初现,400G技术选择,400G建设案例,互联网+需要100G+,Mobile,OTT,Big Data,Cloud,100G已全面覆盖,光传输技术、交换路由技术的进步 当前在干线网100G设备已经完全取代了10G/40G,摩尔定律：当价格不变时，集成电路可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍,Compound Annual Growth Rate (CAGR)：复合年均增长率，一项投资在特定时期内的年度增长率,超100G曙光初现,400G路由器2015年左右逐步部署 超100G传

2、送网的部署也将在2015年左右开始起步,400G VS 1T,400G成为超100G主要技术路线,客户接口：厂商已能实现400GE背板接口及网络处理器，客户光模块预计2017年可推出；而1TE技术上困难较大； 线路侧传输技术：400G相对容易，通过2-3年可达到商用要求；而1T需要开发更多的专用光/电集成器件，前景不明朗，达到商用较为遥远 容量无明显提升：传送层，在同等调制技术下，单纤传送容量相当,传输容量取决于可用带宽和调制格式，与传输速率无关,超密集波分复用(UDWDM)，降低光电器件带宽要求，降低核心器件门槛,波特率数据率/频谱效率；带宽需求波特率2；C波带波道数4000GHz/通道带宽

3、,QAM: Quadrature Amplitude Modulation的缩略语简称，意为正交幅度调制 QPSK:正交相移键控（Quadrature Phase Shift Keyin，QPSK）,业界积极推动400G标准化,IEEE 802.3选定400G为下一代以太网接口速率，朝Tbit/s演进成为业界共识 OIF:已就400G客户侧、线路侧模块封装以及线路调制技术展开研究 ITU-T:已就Beyond 100G封装映射展开研究，提出“Flex OTN”帧结构等草案 CCSA：2012年完成400G/400GE承载和传输技术研究报告,目录,超100G曙光初现,400G技术选择,400G建

4、设案例,400G传送技术面临挑战,调制级数增加，传输距离下降，器件要求高 多子载波，系统复杂度倍增,100G传输已逼近香农极限 频谱效率和传输距离成为超100G的主要矛盾,400G传输怎么实现的？,CDFP MSA 1625/28G,1,2,CDFP2/CFP2 850/28G 1040/45G,3,CDFP4/CFP4 4100G,400G客户侧光模块进展,Generation,Generation,Generation,小体积、低功耗、低成本是客户侧模块的最终诉求,400GbE封装映射：Flex OTN,传统OTN帧结构,Flex OTN帧结构,定义N倍基准速率高阶ODUflex/OTUf

5、lex 灵活的线路速率满足不同场景传送需求,400G线路传输有3种方案,4100G传输方案,2200G传输方案,1,2,400GbE,200G,200G,基于100G PM-QPSK多载波调制 高度集成的数字相干接收机 3000km无电中继 C band传输容量达 15Tbit/s 核心骨干网高速传输,距离优先,基于200G PM-16QAM双载波调制 高度集成的数字相干接收机 500km无电中继 C band传输容量达 25Tbit/s 城域骨干网高速传输,容量优先,400GbE,100G,100G,100G,100G,400GbE,400G,基于400G PM-64QAM调制 高度集成的数

6、字相干接收机 200km无电中继 C band传输容量达 25Tbit/s 城域骨干网高速传输,容量优先,1400G传输方案,3,主流技术：PM-16QAM双载波调制,Tx,Rx,相干检测接收,PM-16QAM调制发送,400G线路技术的实现,grid/WSS,PM-16QAM,Soft FEC,Optical amplifier,electronic-subcarrier multiplex,Tx Rx DSP,New fiber,optical-subcarrier multiplex,光电集成,400G调制方案比较,2SC-DP-16QAM由OIF选为第一代400G码型 2SC-DP-8

7、QAM有极大希望成为第二代400G码型 单载波400G离实用化之间尚有距离,灵活栅格ROADM,1569.59,1568.77,1567.95,1531.12,1530.33, nm,C-band, fixed 50 GHz grid,1569.18,1568.36,1530.72,10 Gb/s ,40 Gb/s ,100 Gb/s ,10 Gb/s ,40 Gb/s ,40 Gb/s ,40 Gb/s ,40 Gb/s ,1569.59,1568.77,1567.95,1531.12,1530.33, nm,C-band, 50-200 GHz Flexible Grid (in 25 G

8、Hz increments),1569.18,1568.36,1530.72,100 Gb/s ,1 Tb/s ,400 Gb/s ,100 Gb/s ,400 Gb/s ,50GHz,50GHz,75GHz,75GHz,150GHz,烽火灵活栅格ROADM 波长间隔可灵活设置，通常调整步长为12.5GHz 超100G时代的必选配置,低损耗、超低损光纤,减少芯区锗掺杂量， 包层掺入氟硅烷至饱和 降低瑞利散射损耗,相对于标准G652光纤，有效面积增加，色散系数增大 有助于降低光纤非线性效应,高性能数字信号处理超强纠错编码提升传输性能,DSP发展方向专注高性能,码型互换 实现DP-QPSK、8QA

9、M和16QAM三种码型软件切换 多核方向 2个200G DSP，实现一个400G模块容量 降低外围电路复杂性,光电集成减小功耗和体积,ADC业界速率和功耗水平,DAC,DS P,DSP业界工艺水平,长距离传输（光纤）,DAC,DAC,DAC,ADC,ADC,ADC,ADC,DS P,F EC,F EC,Pm-iqm:调制器 MIXER+PD:相干接收机（PD探测器） DRV：驱动 TIA：跨阻放大器,光网络演进方向,光传送网关键技术发展趋势,大,大容量电交叉,高速率传输,灵活网络架构,智能控制平面,12.8T/25.6T支持多维度应用 统一信元交换（ODUk、PKT、VC） ODU0/1/2/

10、2e/3/4/flex全颗粒调度 400G背板带宽，面向未来400G应用,100G 2*100G/200G 2*200G/400G 1T,Flex OTN CDC-Flex ROADM 灵活调制技术（PM-QPSK、PM-16QAM）,ASON PCE T-SDN,弹性光网络(Elastic Optical Network),Flex Transceiver 未来OTU板卡将支持线路速率、调制方式的“灵活”切换 线路速率、调制方式的选择与应用相关,目录,超100G面临挑战,400G技术选择,400G建设案例,400G城域部署，100G正值壮年（在网）,长途传输100G为主 成熟稳定可靠 全球已

11、铺设超过500张100G网络 安全性 双平面负载分担 成本适中 产业链已发展成熟,城域骨干短距场景可部署400G 500km,400G短距部署，200G推荐部署（不在网）,系统容量与400G相当 功耗为400G一半 成本适中 产业链已发展成熟 成本约为400G的1/2，100G的1.5倍,城域骨干短距场景可部署400G 500km,400G如何部署,400G,WSS级联 完成60波合波,OTU,WSS,OA,WSS,WSS,OA,WSS,OTU,应用特点 AWG合分波器由WSS代替 OTU彩光进入WSS模块,适用场景 城域骨干层 500km以内,20波,20波,OA放大补偿 补偿WSS插损,西

12、安-信阳现网，实现1000KM传送,G652和G655混纤，全长985.8km N*22dB模型：G655光纤，2000km 单跨模型：G655光纤，普通EDFA，与100G系统距离相当 超低损光纤模型：1000km 超低损大有效面积光纤模型： 2000km,烽火在2014.5参加中国移动400G实验室和2014.7月的现网测试，测试结果优异 调试时间最短和最稳定，第一时间完成了,Tbit光传输研究进展,OFC 2011, PDP JThA35 ECOC 2011, We.8.A.6 ACP 2012, PDP AF4C.3 OFC2012, JTh2A.47 COIN2012, TuF.1

13、Opt. Express, 20, 2379-2385 IEEE PTL, 24(19),1704-1707 ,1Tb/s CO-OFDM 1040km,30.7Tb/s C band CO-OFDM,168*100 Gb/s CO-OFDM 2240km,1Tb/s CO-OFDM 12260km,2010.9,2011.7,2012.8,2012.12,67.44 Tb/s 368*183.3G,2013.8,Papers and Report,3.2Tb/s 单光源 2080km,2013.12,高级调制接收技术 超高增益纠错编码算法 光通道均衡补偿技术和算法 低噪声光放大技术 超低损/

14、多芯/少模光纤 硅基光集成技术 ,专利及成果,烽火始终引领Tbit光传输发展进程,CO-OFDM :Coherent Optical- Orthogonal Frequency Division Multiplexing相干正交频分复用,小结,超100G需求在2015年左右逐步释放 400G关键技术已经成熟 400G传输方案满足城域、骨干不同场景 灵活栅格、低损光纤、光电集成逐步应用 烽火始终引领超100G光传输发展进程，已完成400G、Tbit测试,FAQ-1: 什么是 PM调制,1. 光信号光子有很多振动方向，光子的振动方向垂直于传播方向。,t 信号传播方向,光子振动方向,2. 通过偏振分

15、束器，将激光分离成x、y两个垂直方向上的光信号。 其它振动方向上的光信号被滤除。 X、Y两个方向就是光的偏振方向。,光信号的电场一般表达式如右图所示。电场的参量包括振幅A、频率0、相位和偏振方向e,FAQ-2: 什么是 16QAM调制,56Gb/s Data,Pre- coder,Pre- coder,56Gb/s Data,/2,x偏振方向的光信号,Sint,Cost,I,Q,+,-,映射关系转为图形(星座图),星座图将信号矢量端点进行平均分布，完整、清晰的表达了数字调制的相互映射关系,光信号的电场一般表达式如右图所示。电场的参量包括振幅A、频率0、相位和偏振方向e。,FAQ-3: 为何要引

16、入双载波、PM、16QAM?,目的是为了降低电层处理的速率（波特率） 从现阶段电路技术来说，100Gbit/s已接近“电子瓶颈”的极限。速率再高，引起的信号损耗、功率耗散、电磁辐射（干扰）和阻抗匹配等问题难以解决；即使解决，则要花费非常大的代价。 双载波，通过在DSP进行信号处理，将1个400G分为2路200G，降低了比特率； PM，把1个光信号分离成2个偏振方向，再把信号调制到这两个偏振方向上。相当于对数据做了“1分为2”的处理，速率降低一半； 16QAM，一个符号表示4个数字bit，也相当于对数据做了“1分为4”的处理，速率降低为1/4； 以上，400G（448Gbit/s）的信号，实际上

17、，处理时的数据波特率仅为448224=28G Baud。,FAQ-4: 什么是相干？,两束满足相干条件的光称为相干光。相干条件(Coherent Condition)：这两束光在相遇区域： 振动方向相同； 振动频率相同； 相位相同或相位差保持恒定。两束相干的光在相遇的区域内会产生干涉现象 400G相干传输技术如何实现相干？ 在400G相干方案中，在接收端选用与发送端激光器相同中心波长的的激光器（同频）。再通过同步电路处理，使接收端的相位保持与发送端相同（同相），从而形成相干条件 为什么要相干？ 产生相干条件后，可以比较方便的还原出经过“相位调制”的信号 可不可以不要相干？ 可以。但采用相干接收，性能会更好,FAQ-