从DWDM向OTN的光网络演进.ppt

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1、从DWDM向OTN光网络演进,2008年2月,DWDM相关基础知识 DWDM工程设计 OTN概念的引入,OTN相关厂家设备概述,内容提纲,DWDM相关基础知识,o WDM概述,波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术,称为波分复用,DWDM相关基础知识,通信系统的设计不同，每个波长之间的间隔宽度也有不同。按照通道间隔的

2、不同，WDM可以细分为CWDM(粗波分复用)和DWDM(密集波分复用)。CWDM的信道间隔为20nm，而DWDM的信道间隔从0.2nm 到1.2nm,DWDM系统采用的波长都是不同的，也就是特定标准波长，为了区别于SDH系统普通波长，有时又称为彩色光接口（密集波分系统符合G.692标准），而称普通SDH等光系统的光接口为“白色光口”或“黑白光口”（符合G.957标准）,o DWDM概述,DWDM相关基础知识,高容量：可以充分利用光纤的巨大带宽资源，使传输容量比单,波长传输增加几倍至几十倍,低成本：在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器，大,大降低传输成本,透明性：与信号速率、格式无关,o

3、DWDM技术特点,（1）各种设备供应厂家（3）任意波长接入（5）任意时刻接入,（2）各种速率接入（4）各种数据格式（6）成本较高,集成式系统：SDH等设备不通过波长转换器接人波分复用系统，其SDH设备的光接口符合G.692标准（彩色光-波长精度、啁啾、光谱特性、光功率等),（1）没有互操作性,（2）成本较低,DWDM相关基础知识o DWDM分类DWDM系统结构可根据波长转换器的运用与否分为两种类型：开放式系统：SDH等设备通过波长转换器接人波分复用系统，其SDH设备的光接口符合G.957标准（黑白光）,DWDM相关基础知识,o DWDM系统图,DWDM相关基础知识o DWDM组成DWDM系统由

4、波分复用终端设备(OTM)和光线路放大设备(OA)及光分插复用设备(OADM)组成。波分复用终端(OTM)设备:包括合波器、分波器、光放大器(功率放大器、前置放大器)、波长转换器(可选)和光监控通路(OSC)等 光线路放大（OLA)设备：包括光线路放大器和光监控通路(OSC)等 光分插复用(OADM)设备：包括合波器、分波器、光线路放大器(可选)、波长转换器(可选)和光监控通路(OSC)等,OLA,线 路 放大设备,OTM光终端设备,OADM,光分插复用设备,OTM,光终端设备,DWDM相关基础知识,o 色散和衰耗-色散,由于光纤所传送信号的不同频率成,分或模式成分的群速度不同，而引起传输信号

5、畸变的一种物理现象色散：材料色散、波导色散、模式色散。材料色散：纤芯材料折射率随频率的变化引起的。波导色散：光纤中具有同一模式但携带不同频率信号。共同点：不同频率成分所对应的不同群速度，引起脉冲展宽。光纤的色散特性：G.652、G.653；G.655（正负色散系数适合不同应用）,DWDM相关基础知识,o 色散和衰耗-色散,DWDM相关基础知识,o 色散和衰耗-衰耗,由于光纤所传送信号产生信号能量减少的一种物理现象衰耗,DB,1,2,3,4,10,0.,01,0.,1,0.,5,20,10,0,DWDM相关基础知识o 色散和衰耗-衰耗,光功率单位用毫瓦(mw)和分贝(db)表示,其中两者的关系为

6、:1mw=0db.而小于1mw的分贝为负值mw与db对比图3020100-10-20-30MW,St=10 log pt(dbm)Pt单位为mw系列1,DWDM相关基础知识,光纤损耗频谱,OH peak,1380,1480,1580,（nm）,（dB/Km),o 色散和衰耗-衰耗,衰减：=（10/L）Log10 Pi/Po(dB/Km),Pi-光纤的输入光功率Po-光纤的输出光功率L-光纤长度损耗,Po=Pi/10(波长,*L/10),DWDM工程设计,DWDM系统工程设计初步方案的确定是非常重要的，它对DWDM网络结构、系统配置、最终设计容量起着关键性的作用。一般包括：现有网络业务数据调查

7、网络满足年限的确定 业务需求预测 方案论证,光缆路由的选定，,实地查勘初步确定局房位置等许多方面,o 初步方案确定,DWDM工程设计o 初步方案确定,现有网络业务数据是进行业务需求预测的基础，网络满足年限是选择DWDM系统容量的最主要的依据。在所有DWDM系统工程设计前期，都会首先进行业务需求预测，拟定网络中各节点之间的电路需求矩阵，以此来确定运营商初期开通的波道数量及单波道系统容量在进行完上述工作之后需拟定多种方案以供运营商参考，并针对所提方案进行技术、收益、可行性、网络安全陛等多方面比较论证，选择最佳可行的方案作为下一步工作的依据，由于仍有许多不确定性因素，此阶段所选方案仍是工程建设方案的

8、框架,规划阶段可研阶段,DWDM工程设计o 初步方案确定（1）进行光缆路由的选择：在光缆路由选择上应首选光缆敷设安全性较高的路段，其次应考虑光纤指标及光缆站段长度等因素。光纤指标实测值在0.23dB/km,之下的空闲光纤应作为首选，对于承载2.5Gbit/s系统容量的段落选G.652光纤即可,对于承载10Gbit/s系统容量或更大容量的段落,由于对色散要求较高应首选G.655光纤（2）局房位置的选择：首先要考虑站段长度，站与站间距离在80-120km之间最好，对于承载10Gbit/s系统容量或更大容量的段落在无G.655光纤可选的情况下，应适当缩短站间距离，以减少衰耗、色散等补偿措施的代价,设

9、计阶段,DWDM工程设计,o DWDM光放段和光复用段设置,DWDM传输系统在工程设计过程中最重要的一步便是光放段和光复用段的设,置。仅进行光路信号放大的站我们称之为光线路放大站(OLA)，能进行波长上,下的站我们称之为终端站(OTM)。所谓光放段即是相邻OLA站之间或相邻OLA站,与OTM站之间的段落，光复用段即是两个相邻OTM站之间的段落,在光放段和光复用段的设置过程中需要根据衰耗、色散、信噪比(OSNR)以及段,长的分布状况等受限条件，通过计算确定,DWDM工程设计o DWDM光放段和光复用段设置-衰耗受限衰耗受限距离采用最坏值法设计（指一个光放段或光复用段）,功率预算需满足,Ps-C-

10、Cr-aL Pr,Ps：为光放大器单信道的最小输出功率，单位为dBm。C：所有光连接器的衰减和，每个光连接器的衰减为0.5dB。Cr：线路富余度,通常60km以内取3dB,大于60公里按照0.05dB/km取值。a：为光纤损耗系数（dB/km），包含了光纤衰减、光纤熔接衰减等，以实测值为准，估算时通常取0.25dB/km。Pr：为单信道接收端的最小允许输入功率，单位为dBm。,DWDM工程设计,o DWDM光放段和光复用段设置-色度色散受限,色度色散是由于不同波长的光在光纤中传播速率不同（光纤中短波长比长波长传播得快）而造成的接收端信号时域展宽效应。色散问题并不是波分复用所独有的，但在波分复用

11、系统中，光的色散斜率不为零，导致了色散特性与波长有关。不同的波长信道的色散大小是不一样的，这就给色散技术带来了新的问题。好的色散补偿技术应同时补偿波分复用的所有波长信道的不同大小的色散，即可以补偿色散斜率。,DWDM系统中为减少色散的影响，一方面OTU采用外调制、预啁啾等技术获取尽量窄的光源谱宽；另一方面可通过采用分布式无源色散补偿光纤模块进行补偿。,DWDM工程设计,o DWDM光放段和光复用段设置-色度色散受限,一个端对端链路的总色散可由下面公式求得：,Lmax=Dmax/Ds,其中：Lmax-色散受限再生段长度,Dmax-光系统S点和R点之间允许的最大色散值（PS/nm)Ds-光纤色散系

12、数,工程设计时G.652光纤按1622ps/nm.km考虑色度色散，G.655光纤按48ps/nm.km考虑色度色散，以实测值为准。色散预算的原则是接收端的色散值在接收器的色散容限范围之内。,根据需补偿的长度不同，色散补偿光纤（DCF）可分为40/60/80/100/120km（等效G.652光纤），多采用分布补偿或者后补偿方式，好的器件可同时补偿光纤色散值和光纤色散斜率。,DWDM工程设计,o DWDM光放段和光复用段设置-OSNR受限,光信噪比（OSNR）定义为，OSNR=每信道的信号光功率/每信道的噪声光功率。光放大器不仅放大光信号，还在信号周围和下方加入噪音（额外寄生功率)，其影响是劣

13、化光信噪比，而且OSNR随着光放级联数目的增加而进一步降低，最终在接收端增加误码率。通常是测量一个光复用段最后一个光放大器输出端的OSNR对于多个级联线路光放大器的DWDM系统噪声的光功率主要由放大的自发辐射噪声所支配。光放大器级联时的光信噪比OSNR近似计算公式如下：,OSNR=POUT-L-NF-10LogN+58,POUT是每信道的输出功率（单位为dBm）,L是光放大器之间光纤段的损耗（单位为dB）NF是EDFA的噪声指数（单位为dB），,N是链路中光纤段数，此处假定链路中所有光纤段的损耗是相等的,DWDM工程设计,o 站型的配备,当前DWDM设备形态主要分为两类：OTM、OADM。相应

14、的组网方式可以分为全OTM组网、全OADM组网、OTM+OADM混合组网。,DWDM工程设计,o 站型的配备,ODU,OMUOMU,OCP,OCP,ODU,ODU,OMUOMU,ODU,OCP,OCP,DWDM工程设计o DWDM的保护 线路保护,OTU,n,n,n,n,n,OTU,线路1,线路2,OTU nOTU m,nm,OTUOTU,线路1线路2,是在每个光放之间（Span）利用两条不同的光缆路由做保护，这种保护方式主要是利用光开关在线路上实现，与设备功能无关,DWDM工程设计,o DWDM的保护,通道保护,在环形组网中，每个波长都可以选择光通道保护，光通道保护的优点是无需保护倒换协议支

15、持，倒换速度快,n 板内1+1光通道保护n 板间1+1光通道保护,DWDM工程设计,以华为OptiX BWS 1600G设备为例，建设A局、B局和C局之间的波分系统，主要是对波分设计涉及的一些问题进行简单分析,A局、B局和C局其他业务需求,DWDM工程设计,A局、B局和C局光缆图,光缆确定后计算各个光复用段的光衰，色散和OSNR值，确定传输系统配置图（一般厂家做）,DWDM工程设计,A局、B局和C局传输系统配置图,DWDM工程设计,1*10G+1*2.5G+1*GE,2*10G+1*2.5G,C局,1*10G+2*2.5G+5*GE,A局B局,C局,B局,A局,波道配置图,DWDM工程设计,面

16、板配置图,B局OTM(A局方向）,B局OTM(C局方向）,通信系统图,DWDM工程设计,外线ODF,调度ODF,DWDM工程设计,DWDM工程设计,OTN概念的引入,o 全光网的概念,所谓全光网(AON：All-Optical Network)是指光信息流在网络中进行传输与交换时始终以光的形式存在，而不需要经过光/电、电/光转换。也就是说，信息从,源节点到目的节点的传输过程中全部在光域内完成，网络中包括了光传输、光放,大、光再生、光交换、光存储、光信息处理、光信号多路复接/分插、进网/出网,等许多先进的全光技术。,全光网可分为全光内部部分和外部网络控制管理部分。,OTN概念的引入,o OTN的

17、引入,当前通信网业务的主体正在由传统的TDM业务转向IP业务。为了更好地承载IP数据业务，光传送技术一直在发展各种IP承载技术。对于DWDM技术而言，由于DWDM在组网能力和波长业务调度方面均比较固定，灵活性还远不能真正高效地承载IP业务。所以业界非常关注如何进一步提升DWDM这种基于波长颗粒的光传输系统的灵活性。从目前的发展来看，OTN（光,传送网），均是较好的解决方案。,WDM,技术移植,原有SDH网具备强大的线路保护、管理能力，这些都是未来IP传送网不可或缺的能力，去掉SDH层后，这部分功能将由相似物理位置、相似组网拓扑的WDM承担，这就是“面向IP的WDM”OTN。,OTN概念的引入S

18、SMSCIPSDHOTN,OTN概念的引入,传统的WDM在保护、管理、调度等方面的局限，使其不能很好的适应,大颗粒宽带业务的传送需求；,DWDM的传送能力结合SDH的电层处理机制，产生了OTN技术；,ITU-T为OTN定义了一套完整的协议体系。目前协议和技术均已经发展,成熟；,，广义的OTN技术（在电域为OTH，在光域为ROADM）解决了SDH基于VC-,12/VC4的交叉颗粒偏小、调度较复杂、不适应大颗粒业务传送需求的问题，也部分克服了WDM系统故障定位困难，以点到点连接为主的组网方式，组网能力较弱，能够提供的网络生存性手段和能力较弱等缺点,OTN概念的引入传送网整体技术发展汇总,PDH,S

19、DH,OTN,ASON（控制协议为GMPLS）,WDM,AON,全光网,ROADM/WSSOBS/OPS,现今,几年后,未来,光层技术,电层技术,控制技术,L2,RPR,PTN,MSTP,客 户 侧信 号-OTUk适 配,OCh光交叉连接,OTS,OMS,MUX/DMUX,ODUk-OTUk适配ODUk电交叉连接客户侧信号-ODUk映射STM-N/GE/10GE/2.5G POS/10G POS/ATM/SAN等,OA,光,电层,OCH开销处理、交叉,连接、通道级别的功率均衡、性能管理和监控功能（OPM）线路模块交叉模块，交叉容量至少要达到Tbit/s容量，交叉粒度要丰富支路模块，大颗粒无缝映

20、射技术尚存争议,层OCC/G 处理,OTU-OCH适配,OH,OCH开销处理，FDI-P、FDI-O、OCI业务直通模块,真正的OTN是需要光层能支持Och光交叉、电层ODU容量要足够大（至少要T级别）、颗粒度要足够大（至少支持10G以上颗粒）,OTN需要具备的基本功能,光传送单元（开销、前向纠错）光通路层（光转发与波长变换）光复用层（合/分波、光分插复用）光传送层（光纤、放大、色散补偿）,OTN与WDM的关系光数据单元（封装、复分接、开销）,OTN/G.709DWDM,OTN技术速率种类,o,OTN/G.709定义的速率类型,nn,已经定义了OTU1，OTU2和OTU3的速率，关于OTU4速

21、率的制定 还在进行中，尚未最终确定。此速率等级定义，与SDH保持一致；与以太网速率等级，在10GE的WAN口速率上具有相同结构,OTN概念的引入,OTN 使用前，传输层主要是靠SDH 层对业务信号进行映射、复用、成帧，开销处理等，以及网络保护。由于SDH 是同步体系结构，对于网络同步要求较高，增加了网络的复杂性，另外以VC-12、VC-4 颗粒的映射和交叉，粒度比较小，对于高速信号(GE 以上信号)效率较低，同时成本较高。OTN 主要针对SDH 的这些问题，进行改进，首先不需要全网同步，其次以ODU1/ODU2/ODU3 的颗粒映射和交叉，粒度适中，适用于现在的GE以上的业务。OTN 具有丰富

22、的开销，可以对网络进行操作维护管理，OTN 定义了多种保护方式，提供网络保护等。,OTN概念的引入,OTN以DWDM基础平台，引入了OCH层，其核心技术则包括了OTN交换技术和G.709,的接口技术。其中OTN的交换包括运用于光复用段层的光交叉技术和运用于OCH,层的电交叉两种,由OTN的体系结构可以看出，OTN的核心技术主要包括了四大部分，分别是ROADM、电交叉、G.709接口和控制平面,OTN概念的引入,ROADM（可重构的光分插复用）,ROADM是相对于DWDM中的固定配置OADM而言，其采用可配置的光器件，从而可以方便的实现OTN节点中任意波长的上下和直通配置。采用ROADM设备可以

23、组成大规模的OXC（光交叉连接）设备，从而完成OTN中的光层波长交叉功能，具有交叉能力大的特点。同时交叉过程全部在光层上进行，没有O/E/O转换，所以设备成本较低。但由于受物理因素的影响，不适合于在长途干线中采用，同时纯光环境下的交叉，不支持波长的转换，交叉的灵活性有一定限制。,电交叉,电交叉的业务颗料为ODUk（光数据单元），速率可以是2.5G、10G和40G，当前OTN电交叉设备主要用于完成2.5G速率以下的业务颗粒的交叉功能。能够基于子速率完成电层的SNCP保护、共享通道保护等应用方式，同时利用电层的汇聚能力实现多节点波长带宽的共享，从而大大节省波长资源。,OTN概念的引入,G.709封

24、装与接口,G.709是ITU-T为了满足OTN设备基于波长的业务调度和端到端管理而定义的波长业务封装格式。其帧格式与SDH的帧格式相类似，通过引入大量的开销字节来实,现基于波长的端到端业务调度管理和维护功能,控制平面,控制平面的加载是实现光传送技术向智能化发展的最佳方案，OTN技术的发展让WDM网络对于IP数据业务的承载能力更为灵活。随着ASON控制平面标准以及OTN在智能化方面标准的完善，两个技术将会完美的结合，最终实现基于OTN传输平台的真正意义上的ASON网络,优势特性:独特的通用交换矩阵，业务处理与交换分离，同时支持数据和TDM,全面支持波长、光、电传送技术及任意传送手段的组合,完善的

25、二层数据处理能力及MPLS功能，保证数据业务SLA,强大的端到端业务管理能力，降低运营和维护成本,开放的标准接口，完全冗余保护，提供电信级业务质量,产品特征:可扩展交换容量E1/E3,DS1/DS3,STM-1/4/16/64,OTH 交换(VC,ODU),2.5G/10G,CWDM/DWDM,OADM,复用/解复用器,波长转换器,FE/GE/10GE/Packet,Ring,MAC,802.1 d/ad/q/w,CAC,组播&IGMP,流量工程,电信级网,HO/LO交叉,GFP/VC/LACS,SNCP/MS-SPRING,络管理,Universal,Switch,TDMProcessing

26、,PacketProcessing,WDM Processing,PacketProcessing,TDMProcessing,10GEGEFE,ODU-kSTM-64.E1,10G 2.5G,10GEGEFE,ODU-kOC-192.DS1,10G 2.5G,承载业务可以在100传统TDM到100数据间灵活改变,OTN相关厂家设备概述o 阿尔卡特1850TSS,OTN相关厂家设备概述,o 阿尔卡特1850TSS,TDM,一个融合的传送平台WDM/OTH三个独立的承载平台,通用交换矩阵,业界第一款全业务交换传送产,符合网络转型趋势，按需建设，全业务承载彻底解决三个传送层面的扩展性问题（WDM/

27、OTH,TDM,Packet）一个统一的控制平面Packet,UniversalSwitch,OTN相关厂家设备概述o 阿尔卡特1850TSSWDM Processing,PKTPKTPKT,PKTPKTPKT,PKTTDM,TDMPKT,SDHMatrix,PKT,PKT,TDMTDMTDM,TDMTDMTDM,VS,OTN相关厂家设备概述,1850 TSS-40,应用于城域汇聚和接入网络基于TMPLS分组环组网，40Gbps交换容量2x2.5G/10G Uplink64xFE/GE Client丰富的二层数据功能(完全的容量扩展能力)电信级的网络管理模块化接口设计,1850 TSS-320

28、,应用于城域骨干和汇聚网络通用矩阵，最大320Gbps交换容量32x10Gbps/10Gbe提供带冗余的40G低阶矩阵丰富的二层数据功能(完全的容量扩展能力)内置CWDM/DWDM功能ROADM电信级的网络管理模块化接口设计,1850 TSS-3,应用于城域用户侧网络,多种配置模式，为用户和运营商网络划分了明确的界线：GE/E1/E3Uplink4xFE/4xFE+NxGEClient丰富的二层数据功能(完全的容量扩展能力)适应不同的网络应用(铜线或光纤)电信级的网络管理,模块化接口设计,1850 TSS-5,应用于城域接入网络,丰富业务模块，平滑支持TDM和IP业务承载：STM-1/4/E3

29、/GE/FE UplinkGE/FE/E1/TDMPWE3 Client丰富的二层数据功能(完全的容量扩展能力)适应不同的网络应用(铜线或光纤)电信级的网络管理模块化接口设计,OTN相关厂家设备概述,o 华为 OSN6800,华为OTN设备OptiX OSN 6800成功实现了与其他厂商WDM设备G.709接口的互,通，成为唯一提供OTN完整功能的厂商。业界首个基于OTN/ASON的大容,量多业务传送平台，具备汇聚、传送和交叉能力，支持三层动态流量疏导,结构（光交叉连接、ODU交叉连接和集成LAN Switch），为运营商提供完善的高速数据（存储、视频、语音等）传送方案。该平台集成了GMPLS智能控制平面，并具备与SDH媲美的可管理能力和WDM的大容量长距离传,送优势,OTN相关厂家设备概述,o 华为 OSN6800,根据以IP 为核心的城域网发展趋势而推出的,面向未来的产品，采用全新的架构设计，可实现动态的光层调度和灵活的电层调度，并具有高集成度、高可靠性和多业务等特点。,L0 层为光层，L1 和L2 为电层。,光层调度的方案包括：静态光分插复用FOADM和动态光分插复用ROADM,L1电层支持GE 业务、Any 业务和ODU1 信号的调度。L2 电层支持基于VLAN、Stack VLAN的EPL和EVPL业务的交换,OTN相关厂家设备概述,o 华为 OSN6800,谢谢！,