100G OTN设备现网测试研究.doc
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1、成果上报申请书成果名称100G OTN设备现网测试研究成果申报单位 成果承担部门/分公司项目负责人姓名项目负责人联系电话和Email成果专业类别*传输所属专业部门*网络线条成果研究类别*超前研究省内评审结果*优秀关键词索引(35个)100G OTN 传输 光网络应用应用投资产品版权归属单位对企业现有标准规范的符合度:(按填写说明5)满足成果来源:如果该成果来源于集团研发项目,请填写研发项目年度、项目名称及类型(按填写说明6)2012年研发项目100G OTN设备现网测试研究专利情况:如果该成果产出相关专利,且专利处于国知局专利申请审查阶段或已授权,请说明专利名称、类型、申请号、状态、是否海外申
2、请等情况。(按填写说明7)成果简介:简要描述成果目的和意义,解决的问题,取得的社会和经济效益。100G光传输技术最近几年已得到一定程度的商用或试用。为迎接100G光传输技术的到来,更为将来高速率光传送网络的建设和应用做好准备,对100G波分复用系统进行必要的现网测试,为今后中国移动河南公司省内光传送网的发展和建设提供参考和依据。省内试运行效果:描述成果引入后在本省试运行方案、取得的效果、推广价值和建议等。100G 波分技术在国外已有试商用,集团组织进行了主流厂商100G 波分设备相关试验室测试。河南公司在郑州-信阳-郑州段落进行100G OTN设备系统性能现网验证,选取段落有广泛代表性,包括2
3、段116km和2段96km。通过测试,验证了现有100G 设备的成熟度,为今后干线100G部署提供了数据支撑,为省干100G引入提供相关参考。文章主体(3000字以上,可附在表格后):根据成果研究类别,主体内容的要求有差异,具体要求见表格后的“填写说明8”。“成果上报申请书”的填写说明:1、“成果专业类别”指:核心网、无线、传输、IP、网管、业务支撑、管理信息系统、市场研究、数据业务、数据网络、通信电源、空调、其他。2、“成果研究类别”指:超前研究、新产品开发、相关网络解决方案、现有业务优化、其他。3、“所属专业部门”指:完成该成果的单位在省公司或地市分公司所属的专业部门线条。可填写:规划计划
4、线条、网络线条、业务支撑线条、管理信息系统线条、数据线条、市场线条、集团客户线条、其他。4、“省内评审结果”指:优秀、通过。5、“对企业现有标准规范的符合度”指:列举该成果使用并符合的中国移动统一发布的企业标准的名称和编号,详细描述该成果在现有的企业标准基础上所需新增的功能要求(如业务流程的改变、设备新增的功能要求等)。6、成果来源指:如果该成果来源于集团研发项目,请填写研发项目的年度、项目名称和类型(类型包括:集团重大研发项目、集团重点研发项目、省公司自立项目)。7、专利情况指:1)类型:发明、实用新型、外观2)名称:该成果申请专利的名称3)申请号:由知识产权审查机构授予的该成果专利申请号4
5、)状态:申请中、已授权8、“文章主体”:根据不同科技成果分类实施不同的主体要求,具体如下:1)超前研究类成果主体包括: 背景情况 技术特点分析 标准化情况 其他运营商应用情况(可选) 技术发展趋势 引入策略分析2)相关网络解决方案类成果主体包括: 背景情况 技术方案:概述、网络解决方案(如果涉及到网络方面的改造,信令改造,路由改造等,应有详细的描述)、设备及系统改造/建设要求、码号资源需求 效果(解决了哪些问题) 本省应用推广情况3)新产品开发类成果主体包括: 业务及功能简介:业务概述、业务主要功能介绍 技术实现方案:包括业务实现组网结构图、相关系统(平台、终端)功能和要求、业务实现流程、码号
6、要求等 业务申请和开通:包括用户范围及业务使用范围、业务申请与注销等 业务商务模式及资费:包括商务模式、业务资费模式、业务收费方式等 市场前景分析4)现有业务优化类成果主体包括: 业务及功能简介:业务概述、业务主要功能介绍 现有业务存在的问题:现有缺陷分析、解决问题的思路 原有业务方案/流程:业务实现组网结构图、相关系统(平台、终端)功能和要求、业务实现流程 优化后的方案/流程:业务实现组网结构图、相关系统(平台、终端)功能和要求、业务实现流程 优化后达到的效果,产生的经济效益 5)其他类成果主体,参考1)4)的成果主体要求,阐述清楚项目背景、实现方案、解决的问题、取得的社会和经济效益等。附:
7、文章主体(详细)100G OTN设备现网测试研究1. 项目研究背景及意义伴随数据业务的爆炸性发展,IP流量高速增长,2015年之前全球IP流量年增速达到32%。预计到2015年全球每月IP流量将会达到81Exabytes,其中90%为IP视频产生的流量。从国内目前的网络发展情况来看,未来5年我国干线网流量的年增长率依然会高达60%-70%,5年后的干线网络带宽需求将是当前的10-15倍,需要建设更高带宽的传输网络。作为国内领先的移动运营商,伴随移动互联网业务的高速发展,移动数据流量迅猛增长(相比2009年,中国移动2010年移动数据业务总流量增加两倍多),中国移动骨干网总带宽以年增长率超过40
8、%的速度快速增长,传输网络也面临巨大的带宽增长压力,并且3G、LTE、云计算及物联网的建设和商用将会导致数据流量进一步迅速增加,相应的城域和核心骨干带宽压力持续增加,引入更高速率的传输网络迫在眉睫。而100G大容量传输系统无论是从标准化进程、关键技术、业务需求还是产业链成熟度方面都相比40G系统更有优势,因此100G系统也成为下一代大容量传输系统的热点技术。图1 中国移动业务流量发展趋势目前对传输系统的组网技术存在诸多争议,在全业务发展的大背景下,如何快速安全的对端到端电路进行部署和调度,如何提高网络容灾能力,成为目前传输网络亟待解决的问题。目前规模商用的WDM系统均为点到点组网,1+1保护效
9、率低下,网络OAM、保护能力和带宽效率有待提高;并且对端到端电路的调度不够灵活,网络割接频繁,操作复杂,无法应对全业务的发展要求。OTN技术是当前面临高速率下一代传送网的新型传送层技术, OTN具备了传统的WDN、SDH/SONET等优势,具有一定的兼容能力。在光层中,OTN可以进行大颗粒处理,与WDM网络类似;在电层中,OTN采取异步映射与复用手段,选择最关键、最经济的交叉技术。伴随OTN技术的不断进步,可以支持更多的交换容量,满足更多不同业务的发展需要,其在提高故障、性能检测能力,抗多点失效能力方面是WDM无法比拟的。为迎接100G OTN光传输技术的到来,更为将来高速率光传送网络的建设和
10、应用做好准备,需要对100G波分复用系统进行必要的现网测试,以便为今后中国移动河南公司省内光传送网的发展和建设提供参考和依据。2. 100G OTN技术简介2.1 100G标准化进展情况100G的标准主要由IEEE、ITU-T和OIF三大标准化组织进行定义。三大标准化组织的侧重点各有不同, IEEE主要定义了100GE的实际物理层速度(103.125Gb/s) 及100GE的物理接口,其中用途最广泛的是100GBASE-LR4和100GBASE-ER4,它是100G WDM传输设备和核心路由器设备之间的互联接口;ITU-T SG15主要制定OTN相关标准;OIF主要工作是将100G光调制方式选
11、择为偏振复用-正交相移键控(PM-QPSK)、光相干接收;纠错编码(FEC)技术推荐了冗余度在18-20%的软判决纠错编码(SD-FEC);多源协议联盟(MSA)指定了100G客户侧模块标准:CFP。100G波分国标也进展迅速,2010年年底对N100Gbit/s光波分复用系统技术要求(国标)进行立项,2012年4月输出征求意见稿,预计2012年底发布。2.2 技术发展趋势及引入策略2.2.1 40G与100G技术比较及面临的挑战40G技术作为10G到100G的过渡技术,是否进行规模部署一直在业界存在争议,下表是40G与100G的技术对比。表1 40G与100G技术对比40G100G标准化相关
12、标准在2009年已基本完成,但是40G传输技术标准多样,厂家码型各异,互不兼容,难以统一。 2010年已基本完成,100G标准统一,码型统一。优势设备较为成熟设备,国内其它运营商现网开始得到规模应有,中国移动有试验网应用(沪宁杭)。技术先进,消除CD/PMD限制,降低了OSNR要求和非线性影响;国外运营商明确支持劣势码型众多,产业链薄弱;市场启动晚,有被100G提前替代可能技术难度高,成本过高,产业链尚未规模化,现网应用预计12年后启动风险目前部分区段由于业务量巨大,亟需扩容,如果引入40G,在将来还需再次引入100G,造成投资浪费。100G商用产品选择较少,缺乏运维经验 而目前由于40G标准
13、滞后导致的不兼容增加了厂商间互通的难度,并且由于主流器件厂商重心转移向100G,对40G研发投入相对较少,技术水平不高。从上述对比来看,100G是未来有较长生命周期的主流波分技术,40G存在诸多问题。跨越40G,直接部署100G是比较明智的选择。2.3 100G关键技术2.3.1 N100G关键技术介绍100G系统对OSNR值、CD容限、PMD容限以及非线性效应均与40G和10G系统,因此需要特定的调制和接收方式,下表标明了10G升级至40G和40G升级至100G时,各项指标的要求。表2 40G和100G的系统指标要求挑战10G到40G40G到100GOSNR要求增加6dB增加4dBCD容限1
14、/161/6PMD容限1/41/2.5非线性效应iFWM&iXPM更严重的通道间非线性效应限制了入纤光功率100G主要采用相干接收PM-QPSK码,比普通的幅度调制的10G可以改进6dB左右,采用软判决前向纠错(SD-FEC),可改进2-3dB,采用电域色散补偿措施,PMD和CD代价可减少1-2dB。a 偏振复用-正交相移键控(PM-QPSK)四进制移相键控(QPSK)是一种多元(4元)数字频带调制方式,其信号的正弦载波有4个可能的离散相位状态,每个载波相位携带2个二进制符号。单个100Gbps被分为两个极化模式-TE(横电模)与TM(横磁模)的两个50Gbps流,这一步骤产生出相同频率的两个
15、载波,然后每个载波做QPSK调制,由于QPSK调制将2个比特封装在一个符号内,两个极化的模式可以分别得到两个25G符号/秒的流,总计为100Gbps。由于QPSK信号是以两个极化面且以复用的极化模形式传输,因此它可以叫做DP-QPSK(双极化QPSK),或叫PM-QPSK(极化模式QPSK)。b. (HD-FEC)硬判和(SD-FEC)软判的优劣比较硬判决译码是基于传统纠错码观点的译码方法:解调器首先对信道输出值进行最佳硬判决,如对二进制数据,硬判决译码器接收到的是确定的“0/1”码流,解调器将判决结果送入译码器,译码器根据判决结果,利用码字的代数结构来纠正其中的错误。软判决译码则充分利用了信
16、道输出的波形信息,解调器将匹配滤波器输出的一个实数值送入译码器,即软判决译码器需要的不仅仅是“0/1”码流,还需要“软信息”来说明这些“0/1”的可靠程度,即离判决门限越远,判决的可靠性就越高,反之可靠性就越低。要体现远近程度就要把判决空间划分得更细。除了划分“0/1”的门限,还要用“置信门限”将“0”和“1”空间进行划分以说明判决点在判决空间的相对位置。软判决包含了比硬判决更多的信道信息,译码器能够通过概率译码充分利用这些信息,从而获得比硬判决译码更大的编码增益。软判决译码更加复杂,需要更多的冗余信息,但是纠错容限要明显优于硬判决,在传输距离较长的中继段或者光纤质量较差的段落,软判决可以明显
17、提高系统性能。2.4 N100G 设备简介2.4.1 N100G设备架构及单元组成N100G设备主要由三部分构成,它们分别是线路侧板卡、支路侧板卡和大容量交叉板卡。100G线路侧板卡实现将交叉调度过来的ODU0/ODU1/ODU2/ODU3/ODU4和符合WDM系统要求的标准波长的OTU4光信号之间进行相互转换,一般由波分侧光模块、OTN处理模块、控制与通信模块等组成。支路侧板卡主要实现GE/10GE LAN/10GE WAN/40GE/STM-64/OC-192等业务信号与ODU4电信号之间相互转换,一般由客户侧模块、信息处理模块、控制与通信模块等组成。电交叉单板实现业务的交叉连接。2.4.
18、2 100G客户侧单元主要接口技术如下表所示:表3 100G客户侧接口技术光口速率传输距离光接口标准电接口备注4*25G/4*28G100m MMF100G BASE-SR10CAUI传输距离短,主要是数据设备局内互联使用。10km SMF100G BASE-LR4G.959.1 OTU4CAUIOTL4.10当前产业链支持的主要规格40km SMF100G BASE-ER4G.959.1 OTU4CAUIOTL4.10光模块供应商开发中,预计2012+产品化10*10G 10km SMF-CAUIOTL4.10100G客户侧标准已经基本成熟,其中IEEE、ITU-T和MSA组织分别对100G
19、E、OTU4和CFP模块进行了明确定义,目前较主流的互联接口应该是100GBASE-LR4/ER4。2.4.3 100G线路侧单元100G线路侧主要使用的技术为相干接收的PM-QPSK调制,在发送侧使用偏振复用+正交相移键控调制,可以降低传输波特率,提升OSNR容限和抗非线性能力,使用ADC+DSP处理,在电域补偿色散和PMD,极大提升色散容限和PMD容限,接收侧使用相干接收。2.4.4 测试厂商100G设备简介1) 传输性能表4 中兴/烽火主要传输性能厂商名称调制技术支持的FECOSNR容限支持无电中继距离中兴相干检测PM-QPSK调制码型HD-FEC硬判决技术17.5dB(超过12跨段上浮
20、0.5dB)1600kmSD-FEC软判决技术18.5dB(超过12跨段上浮0.5dB)烽火相干检测PM-QPSK调制码型7%HD-FEC硬判决技术+ 13%SD-FEC软判决技术17.5dB(超过12跨段上浮0.5dB)2500km2) 交叉容量及主要单板集成度表5 中兴/烽火电交叉子架主要参数测试厂家设备型号交叉容量交叉颗粒业务槽位最大接入能力机柜尺寸中兴ZXONE 87003.2TODU0/1/2/2e/3/3e2/4/flex全颗粒322.1T2200*600*300mm烽火FONST 50003.6TODU0/1/2/2e/3/3e2/4/flex全颗粒542.7T2200*600*
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