江蘇院高速光網(wǎng)絡技術匯報

江蘇院高速光網(wǎng)絡技術匯報2014.10中國光傳送網(wǎng)帶寬預測2020年核心節(jié)點帶寬將達到1Tbit/s網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量長期呈現(xiàn)指數(shù)級增長全球網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量爆發(fā)式增長，給網(wǎng)絡帶寬帶來日益嚴峻的挑戰(zhàn)。根據(jù)IEEE預測，網(wǎng)絡流量仍將呈現(xiàn)指數(shù)級高速增長態(tài)勢，到2015年網(wǎng)絡流量較之2010年將增長10倍過去10年，光通信容量的增速已經(jīng)從超摩爾定律的78％降到現(xiàn)在的20％，大大落后于近些年全球互聯(lián)網(wǎng)流量的增速（40％）。預計2020將現(xiàn)容量危機。---韋樂平《寬帶網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)》骨干網(wǎng)帶寬、流量激增通信網(wǎng)絡節(jié)點和鏈路長期面臨巨大擴容壓力光傳送網(wǎng)三大演進趨勢迎接業(yè)務高速增長時代超高速傳輸---100G及超100G速率的持續(xù)提高是光通信發(fā)展的永恒規(guī)律，100Gb/s、400Gb/s和Tb/s的出現(xiàn)滿足未來業(yè)務的快速增長IP與光網(wǎng)絡融合---POTN及大容量當前運營商承載網(wǎng)絡承擔了非常大的流量、性能和經(jīng)營壓力。提高光網(wǎng)絡的IP承載能力是光網(wǎng)絡的一個重要發(fā)展方向智能化透明聯(lián)網(wǎng)---SDN對不同制式、速率和格式透明，兼容新老系統(tǒng)，可靈活實現(xiàn)子波長級靈活復用和快速調(diào)度100G關鍵技術演進超100G技術展望烽火大容量OTN產(chǎn)品介紹100G系統(tǒng)設計及運維提綱光傳輸技術演進相干100G顯著提升了傳輸容量和距離超100G受非線性限制，需考慮頻譜效率和傳輸距離間的平衡10G100G1T10T199520002005201020152020單纖容量100T8×2.5G40×10G80×40G96×100G60×400G時間OOK0.05bit/HzOOK0.2bit/HzD(Q)PSK0.8bit/HzCo-PM-QPSK2bit/HzCo-PM-16QAM5.3bit/Hz1T多載波方案100G前景廣闊，增長迅速，開啟“黃金十年”目前100G主要應用于干線，后續(xù)會逐步下沉到城域100G關鍵技術PM-QPSK調(diào)制、相干接收、DSP數(shù)字信號處理、SD-FEC軟判決100G建網(wǎng)優(yōu)勢9.6T系統(tǒng)容量，3000km超長距離傳輸，免DCM維護每比特傳輸成本和功耗較之10G/40G系統(tǒng)降低40%從2012年開始，100G已進入“黃金十年”的發(fā)展周期100G標準完善、產(chǎn)業(yè)鏈成熟100G相關標準已完全成熟100G光傳送市場飛速增長100G上下游產(chǎn)業(yè)鏈已完全成熟運營商普遍關注100G

處于性價比最佳階段繼國干規(guī)模部署之后，100G將在省干逐漸部署預計2015年開啟100G城域網(wǎng)建設2012年2013年2014年2015年測試測試一干杭州-福州試點一干試點一干集采一干集采省干集采一干集采省干100G省干100G城域100G城域100G測試一干實驗網(wǎng)項目省干100G城域100G100G光傳輸挑戰(zhàn)色度色散偏振模色散光信噪比非線性效應10G-->40G40G-->100GCDtoler.1/16<1/610G-->40G40G-->100GPMDtoler.1/42/510G-->40G40G-->100GOSNRreq.6dB+4dB+10G-->40G40G-->100GNLN

XPM/FWMSPM100G除了面對傳統(tǒng)挑戰(zhàn)還要面對非線性效應挑戰(zhàn)100G關鍵技術光電

集成高級調(diào)制PM-QPSK提高頻譜效率相干接收相干檢測提高接收靈敏度軟判糾錯電域均衡更大容量更長距離穩(wěn)定可靠經(jīng)濟高效軟判決LDPC提升容錯能力DSP補償恢復簡化鏈路設計100G關鍵技術在光傳輸技術史上具有里程碑意義光通信技術革命—電域處理CD、PMD100GCFP光模塊100GMapper&FramingMUXDSP100GEOTU-4調(diào)制器高增益FECADC相干接收DeMUX100G客戶側(cè)光模塊100G封裝映射芯片100G線路側(cè)光模塊1234色散容限：60000ps/nm偏振色散容限：180psDSP自適應色散補償電域處理色散大幅提高色散容限，簡化設計，節(jié)省投資軟判決的“1dB”很關鍵傳輸性能更優(yōu)1dB糾錯編碼增益對非線性受限系統(tǒng)傳輸性能提升顯著G.652時軟判決比硬判決多傳4個跨段(提升28.6%)G.655時軟判決比硬判決多傳6個跨段(提升60%)軟判決比硬判決傳輸性能更優(yōu)，性價比更高100G客戶側(cè)光模塊演進演進路線為CFP→CFP2→CFP4CFP、CFP2均已獲得商用CFP2、CFP4在接口、距離標準定義上一致CFP4體積更小、功耗更低100G線路側(cè)光模塊演進標準組織OIF已在開展第二代100G線路側(cè)MSA模塊的相關研究和討論，主要目標仍是進行體積和功耗的降低業(yè)內(nèi)部分廠商已進行相干CFP、相干CFP2模塊的開發(fā)；當前相干CFP的開發(fā)進展較快，相干CFP2模塊的開發(fā)為DSP外置方式未來相干CFP2的演進存在DSP內(nèi)置和外置兩種方式之爭數(shù)字信號處理DSP演進·40nmSi·13-15%軟判FEC·NCEG>10dB·28nmCMOS·20%軟判FEC·NCEG>11dB·20/14nmCMOS·20-25%軟判FEC·含DAC/非線性補償·NCEG>12dB第二代DSP第三代DSP第四代DSP201220142015+·65nmSi·7%硬判決FEC·NCEG>9dB第一代DSP2010功耗光器件技術演進-硅光集成

最低廉的材料

地球上27%的物質(zhì)是硅

高成品率

硅基是最理想的波導材料

可封裝成極小尺寸

良好的偏振特性

優(yōu)秀的抗氧化特性

不易被氧化

導電性

低損耗

調(diào)制溫度無關

晶片制作可重復性好硅光集成即將引領下一場“技術革命”100G關鍵技術演進超100G技術展望烽火大容量OTN產(chǎn)品介紹100G系統(tǒng)設計及運維提綱超100G傳輸面臨的技術瓶頸光器件帶寬ADC采用率非線性問題√√√√√√√√400G光模塊演進預期客戶側(cè)OIF假定CDFP→CDFP2→CDFP4的演進路線第一代標準封裝為CDFP，擬采用目前較為成熟的16*25G接口線路側(cè)業(yè)界傾向于MSA5”×7”→CFP的演進路線靈活柵格ROADM1569.591568.771567.951531.121530.33…,nmC-band,fixed50GHzgrid1569.181568.361530.7210Gb/s40Gb/s100Gb/s10Gb/s40Gb/s40Gb/s40Gb/s40Gb/s1569.591568.771567.951531.121530.33…,nmC-band,50-200GHzFlexibleGrid(in25GHzincrements)1569.181568.361530.72100Gb/s1Tb/s400Gb/s100Gb/s400Gb/s50GHz50GHz75GHz75GHz150GHz雖為彼岸波長間隔按需分配超100G時代必選配置更似鴻溝設備架構將發(fā)生重大變化維度過低，9維、20維成本過高，尚未掌握知識產(chǎn)權技術過于復雜，可靠性待驗證超低損耗光纖技術參數(shù)G.655G.652工作波長(nm)1530-156513101550衰減(dB/km)≤0.22≤0.36≤0.22零色散波長(nm)

1300-1324零色散斜率(ps/nm2.km)0.045-0.10.093色散(ps/nm.km)1≤|D|≤63.518色散范圍(nm)1530-15651288-13391550偏振模色散(ps/√km)單盤：≤0.125單盤：≤0.20光有效面積(m2)55~8580模場直徑(m)8.0～11.08.8～9.510.5彎曲特性(dB)1.00.50.5有效面積增加有效面積光纖衰減入纖功率增加衰減貢獻度等效衰減100%870.1900.00.0000.190110%950.1870.40.0050.182121%1050.1840.80.0100.174133%1150.1821.20.0160.167146%1270.1801.70.0210.160161%1390.1782.10.0260.153177%1530.1772.50.0310.146非線性、衰減受限，不是色散受限；性能提升途徑：軟判決糾錯編碼，距離提升30%~60%低損光纖、大有效面積光纖減少芯區(qū)鍺摻雜量，包層摻入氟硅烷至飽和降低瑞利散射損耗超100G傳輸?shù)募夹g實現(xiàn)調(diào)制技術100G向400G演進路線分析200G與100G系統(tǒng)平滑兼容；400G在信道間隔上與現(xiàn)有系統(tǒng)無法兼容200G系統(tǒng)容量與400G相當；200G的成本和功耗為400G一半400G接口及傳輸標準預計在2016～2017發(fā)布；主流400G由兩個200G疊加實現(xiàn)4SC-DP-QPSK或2SC-DP-16AQM400km～1000km頻譜效率3～4bits/Hz系統(tǒng)容量15～25Tbits100GDP-QPSK≈3000km頻譜效率2bits/Hz系統(tǒng)容量10Tbits200GDP-16QAM≈800km頻譜效率4bits/Hz系統(tǒng)容量20Tbits400GorX210SC-DP-QPSK或5SC-DP-16AQM400km～1000km頻譜效率5～10bits/Hz系統(tǒng)容量25～50Tbits1TorX5100G升400G，性價比是否最優(yōu)？超100G應用憧憬FlexTransceiver未來OTU板卡將支持線路速率、調(diào)制方式的“靈活”切換線路速率、調(diào)制方式的選擇與應用相關彈性光網(wǎng)絡-ElasticOpticalNetwork中國電信的觀點超100G曙光初現(xiàn)，漸趨成熟400Gb/s單載波400GDP-16QAM傳輸距離僅為200~400km，適合城域，不適合長途應用雙載波400GDP-16QAM傳輸距離500~600km，是譜效率與距離較好折中，將成為長途中距離傳輸?shù)闹髁?00G技術。目前已能做到58波，23Tb/s雙載波400GDP-QPSK傳輸距離1200~1500km，將成為長途長距離的主流400G技術1Tb/s技術路線不明朗，奈奎斯特WDM技術希望較大采用SuperChannel是必然選擇摘自《光通信的發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)》-韋樂平2014.5.26100G關鍵技術演進超100G技術展望烽火大容量OTN產(chǎn)品介紹100G系統(tǒng)設計及運維提綱

烽火第二代100G分組化POTN平臺U60U40/U30/U20U10FONSTU系列第二代100GPOTN平臺交叉容量業(yè)務槽位定位U6012.8T/25.6T64國干、省干、城域核心U4010.4T/20.8T52城域核心U308T/16T40城域核心、匯聚U205.2T/10.4T26匯聚U102.4T/4.8T12匯聚、接入硬判性能提升29%↑軟判性能提升37%↑相比業(yè)界提升30%↑無電中繼達到4000km烽火第二代100G技術，傳輸性能提升33%關鍵技術1第二代軟硬判采用級接糾錯編碼，軟硬判決結合，增益達到11.5dB，糾錯極限可達到2e-2，傳輸性能提升33%，網(wǎng)絡更健壯關鍵技術2非線性補償?shù)诙鶧SP芯片，相對于第一代DSP芯片處理能力提升50%，采用最先進的非線性補償算法，進一步提升傳輸性能關鍵技術3多編碼調(diào)制技術支持QPSK、16QAM兩種調(diào)制技術同時兼顧100G/400G傳輸技術第二代軟判：性能大幅提升，網(wǎng)絡更健壯

2000km3000km4000km1stHD1stSD2ndHD2ndSD傳輸距離20122013時間烽火第二代100GOTN平臺，集成度提高50%支路支持2M～100G任意業(yè)務接入支持單槽位32×GE/24×10G/4x100G交叉ODU/VC/PKT集中交換,單子架支持25.6T，支持集群擴展到100T+線路支持單槽位24×10G/2x100G支持雙槽位1×400G光層未來支持400G、1T的flexgrid、SDN演進單板功耗降低：板卡集成度提高50%功耗相比業(yè)界降低33%節(jié)省空間、能耗低，降低TCO28nm工藝，提升集成度，降低功耗

65nm

40nm28nm芯片功耗業(yè)界最強100G平臺之一-FONST6000U60交換容量25.6T64個業(yè)務槽位，全部400G帶寬，無阻交叉單槽位最大400G容量可加載單波400G系統(tǒng)業(yè)務槽位豐富超大交換容量超100G系統(tǒng)平臺主控盤、電源盤1+1保護、交叉盤M：N保護輸入電源1+1保護光層、電層、數(shù)據(jù)業(yè)務層都有多種保護方式ASON控制平面保護機制完善全方位綠色節(jié)能設計，降低運維成本智能風扇控制動態(tài)功耗管理高效電源設計28nm集成工藝單位功耗降低50%分區(qū)供電管理：初期功耗降低80%散熱結構優(yōu)化，效率更高交叉盤功耗自適應調(diào)整領先的綠色節(jié)能和智能供電技術，運維成本大幅降低100GOTU集成度業(yè)界最高高度歸一化單盤，降低單盤種類任意業(yè)務槽位，所有業(yè)務板卡任意布放單盤集成度業(yè)界最高單槽位雙口100G線路側(cè)板卡單槽位支線路合一板卡單槽位4*100G客戶側(cè)板卡單槽位24*10G客戶側(cè)板卡200G/400G2/1*100G1*40G12/4*10G32/16*Any24/12*10G2/1*40G4/2*100GROADM光層調(diào)度光纖ODUkPKT統(tǒng)一信元交換矩陣電層調(diào)度λVC已發(fā)布客戶側(cè)：32/16*Any,20/16/12/10/8*10G2/1*40G,4*100G(CFP2,單槽位)線路側(cè)：24/20*10G,1*100G(5x7單槽)，

2*100G(5x7單槽)2*100G(相干CFP)收發(fā)合一：100G(CFP2,單槽位)平臺級PTN-OTN-POTN-SDON系統(tǒng)級2.4T-5.6T-12.8T-25.6T單盤級2*100G,2*200G,4*100G模塊級5*7,4*5,CFP,CFP2器件級DSPADC/DAC,FramerITLA,MZ,EDFA,MUX/D材料級InP,GaAs,Si,Ge烽火垂直整合100G產(chǎn)業(yè)鏈，站在業(yè)界頂端烽火具備真正端到端垂直整合能力國家光纖通信技術工程研究中心光纖通信國家重點實驗室國家光電工藝中心競爭力提升成本降低烽火100G運營商測試亮點1.業(yè)界最大容量可商用OTN設備烽火25.6T交叉容量/64業(yè)務槽位/400G背板帶寬華為25.6T交叉容量/64業(yè)務槽位/400G背板帶寬中興14.4T交叉容量/72業(yè)務槽位/200G背板帶寬貝爾12.8T交叉容量/64業(yè)務槽位/200G背板帶寬2.板卡集成度最高3.功耗水平處于業(yè)界前列4.傳輸性能最佳5.SDN技術表現(xiàn)搶眼烽火華為中興/上海貝爾100G收發(fā)合一板卡集成度單槽位8800：雙槽位9800：三槽位雙槽位2200mm機柜滿配槽位數(shù)428800：289800：202180波滿配機架數(shù)23~44烽火2.87W/Gbit華為2.92W/Gbit中興3.72W/Gbit貝爾2.79W/Gbit

傳輸距離：單跨45dB

多跨3000km

極限傳輸條件下系統(tǒng)穩(wěn)定性：14種業(yè)務，24小時一次性通過

系統(tǒng)OSNR傳輸代價：低于0.5dB，最佳

系統(tǒng)非線性控制：低于1.8dB(+4dBm入纖)，最佳ROADM級聯(lián)：0.24dB（20級），最佳烽火100GOTN技術領先，商用穩(wěn)居第一集團100G份額全面領先，歷次集采排名，穩(wěn)居第二，已承建國干7條、省干18條、本地網(wǎng)15個2013年8月烽火助力中國聯(lián)通開通全國首個100G國干（天津-石家莊-鄭州）100G省干建設漸入高峰，烽火全面服務三大運營商一干集采60%省份省內(nèi)40G/100G60%份額一干集采60%份額省內(nèi)100G45%份額一干集采40%份額一干100G31%份額2013-2014，OTN市場表現(xiàn)最佳1月移動9.2期國干中標移動西部環(huán)、東北環(huán)4月聯(lián)通100G國干中標聯(lián)通津濟豫干線8月移動省內(nèi)100G中移動100G集采排名第二12月電信100G國干中標京津濟蘇皖等5條干線13年100G集采全面中標廠家之一截止目前烽火累計承建國家干線300+條烽火100G助力三大運營商省干建設國內(nèi)外100GOTU出貨量10000+塊，設備運行穩(wěn)定，獲得客戶一致認可烽火省內(nèi)100G商用部署圖一干：津-濟-豫省干：江蘇聯(lián)通省干、廣東聯(lián)通省干、吉林聯(lián)通省干、內(nèi)蒙聯(lián)通省干、安徽聯(lián)通省干一干、省干：京石鄭武、京津濟徐合、漢渝成、廣東電信省干、江西電信省干本地網(wǎng)：武漢電信、廈門電信省干：廣東移動省干、新疆移動省干、福建移動省干、湖北長長中繼、黑龍江移動省干、遼寧移動省干本地網(wǎng)：武漢移動本地網(wǎng)、江蘇（南通、常州、揚州、泰州、淮安）5地市本地網(wǎng)云南（曲靖、玉溪）本地網(wǎng)、山西運城本地網(wǎng)、廣東（東莞、佛山）2地市本地網(wǎng)烽火400G系統(tǒng)開發(fā)里程碑2012.4發(fā)布400G樣機400G樣機2014.4中移實驗室測試400G單板2014.7中移現(xiàn)網(wǎng)測試自研400G光模塊2014.12商用版本釋放400G商用系統(tǒng)Tbit光傳輸研究業(yè)界領先OFC2011,PDPJThA35ECOC2011,We.8.A.6ACP2012,PDPAF4C.3OFC2012,JTh2A.47COIN2012,TuF.1Opt.Express,20,2379-2385IEEEPTL,24(19),1704-1707…1Tb/s

CO-OFDM

1040km30.7Tb/s@CbandCO-OFDM

168*100Gb/sCO-OFDM2240km1Tb/s

CO-OFDM

12260km2010.92011.71Tb/s

CO-OFDM8320km2012.22012.82012.1267.44Tb/s368*183.3G2013.8PapersandReportTbit光傳輸研究已取得的成果包括:高級調(diào)制接收技術超高增益糾錯編碼算法

光通道均衡補償技術和算法低噪聲光放大技術超低損/多芯/少模光纖硅基光集成技術3.2Tb/s

單光源2080km2013.12單光源3.2Tbit2000km實時光傳輸①自研100G芯片/模塊③奈奎斯特頻譜壓縮②多載波生成技術本實驗，利用多載波產(chǎn)生技術和奈奎斯特光濾波技術成功實現(xiàn)了國內(nèi)首個單光源3.2T

2080公里標準單模光纖實時傳輸系統(tǒng)，并保留了相當大的工程裕度，該結果為當前實時傳輸系統(tǒng)中單通道傳輸速率-距離積的世界最高紀錄。100G關鍵技術演進超100G技術展望烽火大容量OTN產(chǎn)品介紹100G系統(tǒng)設計及運維提綱100G速率下系統(tǒng)配置10GOTUλnλnODUOMUOADCMOAOAOA10GOTU40GOTUλnλnODUOMUOADCMOAOAOA40GOTU100GOTUλnλnODUOMUOAOAOAOA100GOTU10G-光域色散：在線式DCMPMD：無需補償40G-光域色散：在線式DCM+單通道精確補償PMD：無補償手段，自身容忍100G-電域色散：無需光域補償PMD：電域補償線路設計簡單系統(tǒng)運維高效100G速率下光層保護OCPOMSPOLP10GDWDM系統(tǒng)光層保護方式可支持OCP,OLP,OMSP三種方式;

40GDWDM系統(tǒng)由于需要對殘余色散嚴格控制以及TDC調(diào)整時間受限，主要采用OCP保護方式;100GDWDM系統(tǒng)可支持OCP,OLP,OMSP三種方式.10G/40G升級100G建議

10G升級100G：

波道間隔：10G（OOK）的XPM對100G（QPSK）影響較大，建議間隔200GHz以上入纖功率：10G（+4dBm/ch）與100G（+1dBm/ch）分開控制入纖功率OSNR要求：分別符合10G與100G標準要求即可40G升級100G

波道間隔：40G與100G同屬相位調(diào)制格式，XPM影響小，可50GHz混傳

入纖功率：40G（+2dBm/ch）與100G（+1dBm/ch）原則上分開控制入纖功率，也可統(tǒng)一OSNR要求：分別符合10G與100G標準要求即可EDFAEDFA需間隔波道DCM需間隔波道100G可適應于10G/40G平滑擴容升級Nx100G系統(tǒng)設計原則平均入纖功率衰耗<27dB：不高于+1dBm（G.652）不高于0dBm（G.655）衰耗>27dB：不高于+2dBm（G.652）不高于+1dBm（G.655）系統(tǒng)OSNR單跨段：背靠背OSNR（BOL）+4.5dB等效跨段總和為1~12：背靠背OSNR（BOL）+5dB等效跨段總和為12~20：背靠背OSNR（BOL）+5.5dB等效跨段總和為20~28：背靠背OSNR（BOL）+6dB等效跨段計算公式：N=1+（L-22）x0.2L-單段跨損例：一段25dB跨損的等效跨段為1+(25-22)x0.2=1.6100G運維關鍵參數(shù)