400G OTN的关键技术.ppt

超100G技术发展趋势,陶智勇zhiyon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,BigData,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,CompoundAnnualGrowthRate(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传送网的部署也将在2015年左右开始起步,400GVS1T,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,QAM:QuadratureAmplitudeModulation的缩略语简称，意为正交幅度调制QPSK:正交相移键控（QuadraturePhaseShiftKeyin，QPSK）,业界积极推动400G标准化,IEEE802.3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Beyond100G封装映射展开研究，提出“FlexOTN”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？,CDFPMSA1625/28G,1,2,CDFP2/CFP2850/28G1040/45G,3,CDFP4/CFP44100G,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：FlexOTN,传统OTN帧结构,FlexOTN帧结构,定义N倍基准速率高阶ODUflex/OTUflex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100GPM-QPSK多载波调制高度集成的数字相干接收机3000km无电中继Cband传输容量达15Tbit/s核心骨干网高速传输,距离优先,基于200GPM-16QAM双载波调制高度集成的数字相干接收机500km无电中继Cband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400GPM-64QAM调制高度集成的数字相干接收机200km无电中继Cband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,SoftFEC,Opticalamplifier,electronic-subcarriermultiplex,TxRxDSP,Newfiber,optical-subcarriermultiplex,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-8QAM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,fixed50GHzgrid,1569.18,1568.36,1530.72,10Gb/s,40Gb/s,100Gb/s,10Gb/s,40Gb/s,40Gb/s,40Gb/s,40Gb/s,1569.59,1568.77,1567.95,1531.12,1530.33,nm,C-band,50-200GHzFlexibleGrid(in25GHzincrements),1569.18,1568.36,1530.72,100Gb/s,1Tb/s,400Gb/s,100Gb/s,400Gb/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,2019/12/13,19,可编辑,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、8QAM和16QAM三种码型软件切换多核方向2个200GDSP，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,DSP,DSP业界工艺水平,长距离传输（光纤）,DAC,DAC,DAC,ADC,ADC,ADC,ADC,DSP,FEC,FEC,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）ODU0/1/2/2e/3/4/flex全颗粒调度400G背板带宽，面向未来400G应用,100G2*100G/200G2*200G/400G1T,FlexOTNCDC-FlexROADM灵活调制技术（PM-QPSK、PM-16QAM）,ASONPCET-SDN,弹性光网络(ElasticOpticalNetwork),FlexTransceiver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400G500km,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400G500km,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,西安-信阳现网，实现1000KM传送,G652和G655混纤，全长985.8kmN*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,OFC2011,PDPJThA35ECOC2011,We.8.A.6ACP2012,PDPAF4C.3OFC2012,JTh2A.47COIN2012,TuF.1Opt.Express,20,2379-2385IEEEPTL,24(19),1704-1707,1Tb/sCO-OFDM1040km,30.7Tb/sCbandCO-OFDM,168*100Gb/sCO-OFDM2240km,1Tb/sCO-OFDM12260km,2010.9,2011.7,2012.8,2012.12,67.44Tb/s368*183.3G,2013.8,PapersandReport,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/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:CoherentOptical-OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing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/sData,Pre-coder,Pre-coder,56Gb/sData,/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。,s(t)=I*Cost-Q*Sint=I2+Q2Cos(t+),FAQ-3:为何要引入双载波、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，处理时的数据波特率仅为448224=28GBaud。,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(CoherentCondition)：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-5:恢复16QAM调制数据,I、