OTN和PTN技術(shù)在電網(wǎng)的應(yīng)用

1、OTN和PTN技術(shù)在電網(wǎng)的應(yīng)用2主要內(nèi)容概述OTN技術(shù)發(fā)展及在電網(wǎng)的應(yīng)用PTN技術(shù)發(fā)展及在電網(wǎng)的應(yīng)用總結(jié)3Source: VNI 2015,CISCO帶寬需求驅(qū)動光通信技術(shù)演進SDMCoherent+DSPWDMTDM移動互聯(lián)、 工業(yè)互聯(lián)、 云計算、物聯(lián)網(wǎng)、 5G、P3傳統(tǒng)業(yè)務(wù)PSTN在全球范圍內(nèi)升級為 NGN， 實現(xiàn)VOIP2G/3G等傳統(tǒng)基站在一些發(fā)達運營商中開始IP化大客戶專線業(yè)務(wù)的IP化、以太網(wǎng)化 占比越來越大，二層VPN業(yè)務(wù)盛行傳統(tǒng)業(yè)務(wù)向IP化轉(zhuǎn)型，新型業(yè)務(wù)具天然IP血統(tǒng)IP新型業(yè)務(wù)3G/WiMAX/LTE等移動核心網(wǎng)、 Backhaul 在R7版本全面實現(xiàn)IP化新興的各類視頻業(yè)務(wù)是

2、天然的IP業(yè) 務(wù)Ethernet 商業(yè)應(yīng)用和IP化存儲類業(yè) 務(wù)VoIP & Internet大客戶專線寬帶接入視頻監(jiān)控3G4G LTE數(shù)據(jù)中心2G4業(yè)務(wù)IP化的主要驅(qū)動力：統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，簡化網(wǎng)絡(luò)層次，降低TCO便于提供各種類型的新業(yè)務(wù)，實現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)運營業(yè)務(wù)IP化的趨勢推動傳送網(wǎng)分組化主要內(nèi)容5概述OTN技術(shù)發(fā)展及在電網(wǎng)的應(yīng)用PTN技術(shù)發(fā)展及在電網(wǎng)的應(yīng)用總結(jié)技術(shù) 特性網(wǎng)絡(luò)層次帶寬需求增現(xiàn)有OTN標(biāo)OTN新型版支持100G傳輸并 大規(guī)模部署，可 商用設(shè)備可達到 12.8T32T及以上的單子架交叉 容量。長明顯，準(zhǔn)無法解決本標(biāo)準(zhǔn)ITU-T開始啟10GE LAN透G.709趨于動更大粒度明映射和GE穩(wěn)

3、定，設(shè)備基于固定時 隙的OTN組 網(wǎng)技術(shù)研究業(yè)務(wù)等映射 面臨問題。研發(fā)及商用 規(guī)模加速。發(fā)展。199819992004200520092010時間20132016歷程繼承性：借鑒了SDH技術(shù)的開銷、組網(wǎng)、保護、以及WDM的大容量傳輸?shù)燃夹g(shù)理念。創(chuàng)新性：多粒度高帶寬容器（ ODUk）、新型映射復(fù)用機制、增強FEC、大容量交叉和超 高速傳輸?shù)取＝K端復(fù)用OTN電交叉設(shè)備 分類OTN光交叉OTN光電混合交叉光傳輸段層光纖光復(fù)用段層光通道層光通路傳送單元子層 光通路凈荷單元 光通路數(shù)據(jù)單元子層光域電域光傳送網(wǎng)（OTN）發(fā)展概況WDM6G.7044G.873.2G.709G.959.1OTN傳送及管理平面

4、國際標(biāo)準(zhǔn)主要由ITU-T 的SG 15來進行制定，從1998年提出立項以來OTN已形成 系列標(biāo)準(zhǔn)并經(jīng)過多次修訂和新增，目前已趨于穩(wěn)定和成熟。目前已趨于穩(wěn)定和成熟，主要標(biāo)準(zhǔn) G.709在2016年2月發(fā)布新版本V5，已支持超100G速率的OTN接口。G.8251主要修訂標(biāo)準(zhǔn) 新制訂標(biāo)準(zhǔn)三大標(biāo)準(zhǔn)組織 對于光傳送網(wǎng) 控制平面進行 相應(yīng)規(guī)范。 OIF對于OTN控 制粒度相關(guān)信 令進行了增補，近期無其他 明顯變化。7OTN國際標(biāo)準(zhǔn)進展網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)YD/T 1990-2009、YD/T 2939-2015信號結(jié)構(gòu)YD/T 1462-2011光傳送網(wǎng)（OTN）接口物理接口YD/T 1634-201X 光傳送網(wǎng)（

5、OTN）物理層接口(報批)設(shè)備功能及實現(xiàn)GB/T 20187-2006、YD/T 2003-2009 、YD/T 2484-2013、基于OTN的ASON設(shè)備技術(shù)要求（報批）組網(wǎng)、保護及管理YD/T 2713-2014、光傳送網(wǎng)（OTN）互聯(lián)互通技術(shù)要求（報批）、 YD/T 2149.1-6等測試驗證YD/T 2148-2010、 YD/T 2489-2013等OTN國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)主要由CCSA的TC6 WG1工作組來進行制定。OTN國內(nèi)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定經(jīng)歷了按照ITU-T OTN標(biāo)準(zhǔn)等同制定、自主創(chuàng)新按需制定等不同發(fā)展階段，目前OTN相關(guān)國內(nèi)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)整體上已趨OTN國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)進展根據(jù)國內(nèi)需求制定

6、標(biāo)準(zhǔn)與ITU-T基本等同標(biāo)準(zhǔn)于完善，后續(xù)將根據(jù)超100G技術(shù)應(yīng)用需求進一步完善OTN相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。8OTN技術(shù)應(yīng)用場景目前OTN電交叉設(shè)備應(yīng)用于城域和干線，OTN光交叉主要可應(yīng)用于城域或部分省干，OTN光電混合交 叉和終端復(fù)用設(shè)備主要可應(yīng)用于干線。未來如何應(yīng)用OTN光交叉和光電混合設(shè)備目前引起業(yè)界關(guān)注，中國電信、中國移動等運營商在2016年擬開展相應(yīng)應(yīng)用試點驗證。已規(guī)模部署設(shè)備類型9擬推動部署設(shè)備類型OTN互聯(lián)互通能力互聯(lián)互通關(guān)系示意圖傳送平面互聯(lián)互通接口示意圖僅限于傳送平面互聯(lián)互通，基于非OTUk接口互聯(lián)時，業(yè)務(wù)互通不存在問題；采用彩光OTUk接口作為 IrDI互聯(lián)時，無法實現(xiàn)互通。當(dāng)采用白光O

7、TUk接口作為IrDI互聯(lián)時，2.5G及以上速率業(yè)務(wù)互通不存在 問題，GE及以下速率業(yè)務(wù)互通可能存在問題（與具體實現(xiàn)有關(guān)），應(yīng)用時需結(jié)合具體設(shè)備和板卡型 號具體分析。102.5G WDM10G WDM40G WDM超100G WDM 100G WDM強度調(diào)制、NRZ碼 型，色散和非線性 均不明顯強度調(diào)制、NRZ碼型為主，CD和非色散補償模塊為必 配，RZ碼型少量 應(yīng)用強度調(diào)制研究多年，趕上IT泡沫 拖累，最終形成強度調(diào)制和相 位調(diào)制并行的多種傳輸碼型， CD、PMD、非線性和OSNR并 重，部分采用了偏振復(fù)用、基 于DSP的相干接收技術(shù)。長距傳輸接口完全采用偏 振復(fù)用、QPSK碼型、基 于DS

8、P的相干接收等技術(shù)。高速傳輸技術(shù)在新的技術(shù)線性限制逐步明顯， 平臺上重新趨于統(tǒng)一。100G創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)均會在 超100G選擇應(yīng)用同時新的 復(fù)用、調(diào)制等技術(shù)將會引 入超高速傳輸技術(shù)重新進 入新一輪技術(shù)路線選擇與 競爭階段！OTN光層傳輸發(fā)展歷程1112OTN光層傳輸速率特性比較速率比較項目10G40G100G備注商用系統(tǒng)波段CCC1530nm1565最大標(biāo)稱通路數(shù)量808080通路間隔GHz50/10050/10050/100系統(tǒng)標(biāo)稱最大容量（Tb/s）0.83.28頻譜效率（bit/s/Hz）0.20.82傳輸碼型NRZ/RZ(強度)ODB/PSBT(強度)、 BPSK/DQPSK/DP-QP

9、SK(相位)DP-QPSK(相位)色度色散補償DCMDCM+可調(diào)TDC/相干DSP相干DSP偏振模色散補償一般不需要，特定條件需 要PMDC一般不需要，特定條件需要PMDC，DP-QPSK基于相干DSP相干DSP非線性效應(yīng)較弱中等較強線路特性PMD/CD無法在線監(jiān)測DP-QPSK可在線監(jiān)測可在線監(jiān)測主要性能評估參數(shù)功率、OSNR功率、OSNR、FEC糾錯前誤碼功率、OSNR、FEC糾錯前誤碼不同速率混傳特性對于40G和100G有影響和10G混傳性能下降和10G混傳性能下降采用隔離帶解 決電力OTN應(yīng)用典型特性分析1、容量需求相對公網(wǎng)要低公網(wǎng)應(yīng)用的OTN系統(tǒng)容量已達到8Tb/s，單通路速率也已達

10、到100Gb/s。OTN技術(shù)在電力行業(yè)應(yīng)用 需結(jié)合OTN所承載業(yè)務(wù)的未來增長估算和構(gòu)建成本等綜合分析、合理選擇系統(tǒng)容量，典型如選擇 10Gb/s還是100Gb/s，選擇40波還是80波系統(tǒng)等。2、干線單跨傳輸距離長電力干線通信網(wǎng)絡(luò)的通信節(jié)點與電力設(shè)備節(jié)點部署直接相關(guān)，因此雖然端到端總的傳輸距離不 是特別長，但部分單跨傳輸距離很長（譬如140km或更長），這樣對于OTN系統(tǒng)傳輸能力提出新 的要求，譬如選擇采用高功率放大器、喇曼放大器，甚至在特高壓傳輸中采用遙泵放大器等。3、無法直接替代SDH網(wǎng)絡(luò)電力通信網(wǎng)引入OTN主要解決信息類業(yè)務(wù)的承載，而控制類業(yè)務(wù)依然由SDH網(wǎng)絡(luò)承載。由于處理 的帶寬粒度和

11、功能不同，OTN網(wǎng)絡(luò)無法直接替代SDH網(wǎng)絡(luò)，但可以實現(xiàn)SDH（作為波長通路的客戶 業(yè)務(wù)）的長距離傳輸承載。13電力OTN應(yīng)用典型問題分析1、系統(tǒng)擴容問題實際應(yīng)用過程中可能涉及部分跨段擴容的問題，可采用的方法包括擴充波長數(shù)量、升級波長速 率、或者新建系統(tǒng)等。具體方法的選擇應(yīng)結(jié)合預(yù)期容量需求、傳輸性能要求、未來可擴展性等 綜合考慮，同時注意升級波長速率時的波長干擾問題，譬如10G和40G或100G混傳等。2、傳輸距離過長問題對于超長傳輸跨段，除了結(jié)合高功率放大、喇曼放大、遙泵放大等技術(shù)手段之外，還可考慮采 用降低傳輸速率的思路，或者在更早的光纜設(shè)計階段，優(yōu)先考慮超低損耗光纖的應(yīng)用。另外， 傳輸距離

12、過長也決定了OTN光交叉設(shè)備（ROADM）在電力干線網(wǎng)絡(luò)的部署應(yīng)用會有很大的瓶頸。3、互聯(lián)互通問題鑒于OTN設(shè)備最近幾年更新很快，無論是相同廠家的OTN設(shè)備，還是不同廠家的OTN設(shè)備，在現(xiàn)網(wǎng) 應(yīng)用需要增加新板卡時，必須選擇空閑資源或者實驗室環(huán)境進行互聯(lián)互通能力測試驗證后方可 投入使用，否則可能會引起應(yīng)用異常。14統(tǒng)一交換PKTVCODU15波長交換（ROADM）1、城域未來多業(yè)務(wù)高效傳送是OTN和PTN融合的主要源勱力，而基于信元交換的芯片工藝技術(shù)也為兩者融合奠定物理實現(xiàn)基礎(chǔ)。2、目前已有多個大容量交叉設(shè)備已經(jīng)支持或部分支持統(tǒng)一交 換技術(shù)，為POTN的后續(xù)進一步商用提供了設(shè)備支撐。3、POTN

13、技術(shù)架構(gòu)中P和O的組成成分至關(guān)重要。如果P和O的功能全部疊加，這種組合取得靈活性的同時，在資源利用、功耗及成本等方面略顯不足。4、鑒于城域網(wǎng)或部分省內(nèi)干線傳送網(wǎng)應(yīng)用需求，以O(shè)功能為 主的POTN技術(shù)適合于城域核心層或部分省內(nèi)干線傳送網(wǎng)，而 以P為主的POTN技術(shù)更適合于城域匯聚層和接入層以提升資 源利用率。趨勢1：逐步增強OTN分組處理（POTN）趨勢2：支持SDN功能將是大勢所趨RNC/BSCBRAS/SR大型企業(yè)會議中心FTTHFTTBBTSNodeBOLT個 人 接 入企 業(yè) 接 入家 庭 接 入數(shù)據(jù)中心城域接入城域匯聚/骨干骨干網(wǎng)IPRAN/PTN/MSTPIPRAN/PTN/MSTP

14、接入網(wǎng)控制器PTN 控制器協(xié)調(diào)層應(yīng)用層網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)碎片整理融合承載網(wǎng)OTN控制器IP網(wǎng) 控制器16趨勢3：超100G傳輸速率漸進式引入超100G物理層參數(shù)將更為靈活OTN仍為超100G數(shù)據(jù)鏈路層主要技術(shù)專為超100G增加的信號結(jié)構(gòu)！超100G標(biāo)準(zhǔn)化工作穩(wěn)步推進400G將率先部署，其他速率有效補充1、業(yè)界已開展了多次基于400G的實驗室及現(xiàn)網(wǎng)的評估測試工作，同時運營商逐步出現(xiàn)400G傳輸需求。 2、16QAM、8QAM和QPSK將是400G典型傳輸碼型。3、200G等超100G速率將有效補充400G應(yīng)用，1Tb/s速 率及應(yīng)用路線目前尚不明晰。17超100G OTN基于多種假設(shè)穩(wěn)步推進，新版已 經(jīng)發(fā)

15、布，預(yù)計全部標(biāo)準(zhǔn)完成與IEEE基本同步。400GE（802.3bs）標(biāo)準(zhǔn)已立項并開展制定， 預(yù)計2018年將完成。目前正在開展400G新版白皮書研究工作趨勢4 ：空分結(jié)合波分?jǐn)U容方案逐步出現(xiàn)Source:Science 2010現(xiàn)用單模光纖香農(nóng)極限容量約為100Tb/s，2020年前后將出現(xiàn)容限危機短期方案：增加應(yīng)用波段（S）長期方案：采用空間復(fù)用技術(shù)更多纖芯多芯光纖少模復(fù)用多芯光纖+少模復(fù)用1819主要內(nèi)容概述OTN技術(shù)發(fā)展及在電網(wǎng)的應(yīng)用PTN技術(shù)發(fā)展及在電網(wǎng)的應(yīng)用總結(jié)20傳送網(wǎng)適應(yīng)業(yè)務(wù)分組化發(fā)展：PTN技術(shù)PTN = 面向連接的分組轉(zhuǎn)發(fā)+ SDH傳送網(wǎng)保護和維護管理= 電信級分組傳送電信級

16、分組傳送理念業(yè)務(wù)承載向 分組化演進繼承傳送網(wǎng) 電信級優(yōu)勢融合創(chuàng)新 網(wǎng)絡(luò)演進E2E的網(wǎng)絡(luò)管理基于硬件的OAM和可靠網(wǎng)絡(luò)保護精確的時鐘傳送能力PTNPacket Transport NetworkSDH傳送技術(shù)（Transport）和網(wǎng)絡(luò)運維Packet 技術(shù)（IP/MPLS、以太網(wǎng)）帶寬統(tǒng)計復(fù)用L2/L3層交換能力面向未來轉(zhuǎn)型驅(qū)動力：業(yè)務(wù)IP化和網(wǎng)絡(luò)分組化E1GEE1IMA E1 FE/GE 移動回傳網(wǎng)絡(luò)技術(shù)變遷BTSBTSNode BE-Node B2G3GRNCE1/STM-1STM-1/GE10GES-GW/MMELTE(4G）SDH/MSTPPTN電路交換內(nèi)核分組交換內(nèi)核PTN 定位于承

17、載移動回傳和集客專線等高品質(zhì)業(yè)務(wù)，替代SDH的新傳送技術(shù)BSCPTN是傳送與數(shù)據(jù)技術(shù)融合發(fā)展的產(chǎn)物MPLS-TPSDH網(wǎng)管：端到端配置保護：線性保護，環(huán) 網(wǎng)保護以太網(wǎng) 傳送數(shù)據(jù)平面：MPLSQoS：Diff-Serve控制平面：GMPLSOAM：Y.1731頻率同步：Sync Eth時間同步：IEEE1588V2IP/MPLSL3 MPLS VPNIP OAM：Ping, Trace routePTNT-MPLS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化推動PTN產(chǎn)品化20062007從試點走向商用20082009MPLS-TP聯(lián)合工作組PTN在亞太和歐洲實現(xiàn)規(guī)模部署20102013中國主導(dǎo)推進PTN國際標(biāo)準(zhǔn)化CATR支撐中

18、國移動開展PTN實驗室全面測試CCSA開展PTN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研PTN總體技術(shù)要求 2010.12發(fā)布行標(biāo)PTN系列行標(biāo)研究制定和發(fā)布 面向LTE回傳，引入L3VPN2G/3G移動回傳PTN現(xiàn)網(wǎng)試點中國移動PTN 第一期集采中國移動TD-LTE現(xiàn)網(wǎng)6+1規(guī)模試點PTN五期集采TD-LTE規(guī)模建設(shè)21主導(dǎo)6項ITU-T標(biāo)準(zhǔn)建議（已發(fā)布）我國的運營商、研究院和通信企業(yè)等單位聯(lián)合制定了12項工信部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主導(dǎo)制定了6項ITU-T國際標(biāo)準(zhǔn)3項IETF RFC，成為PTN研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和運營的主要依據(jù)12項 工信部 PTN行標(biāo)（8項已發(fā)布）YD/T 2374-2011 PTN網(wǎng)絡(luò)總體技術(shù)架構(gòu) 適配 轉(zhuǎn)發(fā)

19、ITU-T G.8113.1 PTN OAM WTSA-12批準(zhǔn)IETF RFC6423MPLS-TP 通用關(guān)聯(lián)通道標(biāo)簽IETF RFC6671 為 G.8113.1分配協(xié)議類型代碼ITU-T G.8112網(wǎng)絡(luò)接口ITU-T G.8121設(shè)備通用功能模 塊特性ITU-T G.8121.1PTN 設(shè)備功能特性YD/T 2336.1-2011 PTN網(wǎng)管功能、信息模型和管理接口等6項行標(biāo)（4項發(fā)布， 2項報批）要求YD/T 2397-2012 PTN設(shè)備技術(shù)要求YD/T 2487-2013 PTN設(shè)備測試方法YD/T 2755-2014 PTN互通技術(shù)要求2012-1330T-YD PTN互通測試

20、方法（2015年2月已報批）面向集團客戶接入的PTN技術(shù)要求（2014年11月已報批）OAM保護 QoS 同步設(shè)備 測試網(wǎng)管ITU-T G.8131MPLS-TP線性保護ITU-T G.8151MPLS-TP網(wǎng)管正推進共享環(huán)網(wǎng)保護草案（draft-cheng-mpls-tp- shared-ring-protection-02）主導(dǎo)3項IETF RFCIETF RFC 7271MPLS-TP 線性 保護 PSC-ITU方案Informational RFC PTN APS線性保護（draft-zulr- mpls-tp-linear-protection- switching-12）22我國產(chǎn)

21、業(yè)界合作推進，制定了完善的PTN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系PTN產(chǎn)業(yè)已形成完善生態(tài)鏈，達百萬級部署規(guī)模運營商100 設(shè)備商13 儀表商10 P T N產(chǎn) 業(yè) 生 態(tài) 鏈中國 移動 應(yīng)用全球最大規(guī)模約80萬PTN設(shè)備 部署，覆蓋干線、城域和接入全面接入TD-S、TD-LTE基站主要面向集客丏線業(yè)務(wù)承載華為設(shè)備 廠家 出貨中興武郵芯片商11貝爾65萬55萬3.5萬17萬打造形成以本土企業(yè)主導(dǎo)、國際企業(yè)參與的完善PTN生態(tài)鏈，涵蓋芯片、設(shè)備、儀表、運營等PTN全球部署超過140萬端設(shè)備，涉及全球60多個國家的100多個運營商網(wǎng)絡(luò)。2324PTN和SDH/MSTP技術(shù)方案對比分析項目PTNSDH設(shè)備交換容量3.84

22、T720G業(yè)務(wù)端到端時延（4000km，50 端 PTN/SDH，20端 WDM）以太網(wǎng)較短（22.5ms）較長（2435.6ms）TDM較長（37.562.5ms）短（36ms）傳送效率以太網(wǎng)高，90%以上64.5%（100M-155M），80%以上（100M-2M50）TDM94.5%/89.5%/81%（16/8/4幀）高，96.7%多廠家互通可實現(xiàn)UNI互通，NNI互通率70%以上可實現(xiàn)UNI互通，無NNI互通需求OAM成熟成熟方式1:1/1+1線性保護環(huán)網(wǎng)保護為主，線性保護為輔倒換時間主要采用線性保護，小于50ms主要采用環(huán)網(wǎng)保護，小于50ms觸發(fā)條件SF成熟，丐標(biāo)準(zhǔn)完善；SD標(biāo)準(zhǔn)待

23、統(tǒng)一SF、SD等成熟，丐標(biāo)準(zhǔn)完善安全性較高，L2隧道隔離高，VC時隙隔離功耗一般較小成本較低較高PTN在以太網(wǎng)分組業(yè)務(wù)承載方面的優(yōu)勢明顯；在TDM承載方面，SDH仍然具備一定的時延和帶寬利用率優(yōu)勢。電網(wǎng)業(yè)務(wù)類型分析業(yè)務(wù)類型接口&帶寬安全要求業(yè)務(wù)流向繼電保護PDH 2M雙向時延敏感高可靠點到點調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)PDH 2M/155高可靠多點到點 匯聚信息采集ETH FE高可靠， 時延不敏 感多點到點 匯聚視頻會議等 數(shù)據(jù)內(nèi)網(wǎng)業(yè) 務(wù)ETH GE高可靠， 時延不敏 感多點到多點專網(wǎng)供電所供電所GE25GEGE中心局SDH網(wǎng)絡(luò)STM-1PTN(10GE）PTN設(shè)備應(yīng)用功耗問題STM-N統(tǒng)一分組信 元交換單元GE/10G EPWE3TDMPWE3ETHE1/STM-1FE/GE/10GESTM-NPOSFE/GE/10GEPDHSTM-NSDH時隙交換PTN設(shè)備單元26SDH設(shè)備單元設(shè)備類型交換技術(shù)資源需求問題PTN設(shè)備統(tǒng)一信元交換、網(wǎng)絡(luò)報文切片電路仿真技術(shù)（PWE3）、業(yè)務(wù)封裝MPLS-TP標(biāo)簽交換CPU資源占用高相同交換容量和設(shè)備接口數(shù) 量情況下設(shè)備功耗較大，對 機房環(huán)境、溫度要求高SDH設(shè)備固定時隙交換