光传送热点技术和标准发展趋势课件

1、2018824光传送热点技术和标准发展趋势OTN提技术纲发展概况热点技术及发展趋势12018824持续增长的传输容量和新型多样化需求推动光传送技术应用革新互联网和移动流量持续高速增长城域及干线传输需求持续上升数据来源：Cisco VNI Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2016-2021数据来源：Infonetics , optical network hardware, 2018以太网速率需求不断提升、业务多样化新型需求不断涌现光传送技术是上层网络及业务的基础支撑和重要保障！光传送典型热点技术高速大容量传输16523DC光互联5G承载量

2、子保密通信高速低成本光模块422018824超100G技术持续发展，标准化工作同步推进高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光模块量子保密通信 超100G光WDM/OTN国际和国内标准化工作基本完成，为新技术的应用部署奠定良好基础。复用技术等多方面持续取得研究成果，目前热点主要聚焦于数字域的优化处理：包括星座图概率整形（PS）、时域混合调制格式（TDHF）、少模多芯传输等，同时针对传输线路非线性的预损伤加重和DBP补偿算法也进一步发展。ITU-T ：OTUCn+FlexO-RS/SC完成，新型FlexO正在研究制定IEEE ：200/400GE标准802.3bs 2017.12月完成OI

3、F/MSA：400G相关标准启动，MSA组织之间竞争激烈CCSA：400G WDM技术要求报批，测试方法年内完成制定波分复用（WDM）新技术方向空分复用（SDM）400G单载波技术成为热点，空分复用短期内难以实用高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光模块量子保密通信Distance and SE trade-off 200G/400G高速传输双载波的商用化产品目前仍然是多种可选码型并存和竞争。目前以PM-mQAM（m8）为代表的高阶调制格式也在近2年短距离传输应用研究中加入。单载波400G已经成为城域及DC高容量互联下一 空分复用（SDM）复用纤芯数量和单纤芯中模式复用数量持续提升，但

4、传输能力和频谱效率之间仍然存在较为明显的相互限制。其应用部署面临诸多困难，主要包括新型多芯或少模光纤的制备，多芯或少模光纤放大器方案不明确，32018824数据中心流量增长迅速，云流量主导趋势明显高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光模块量子保密通信IDCIDC骨干网骨干网IDC骨干网数据来源：Cisco Global Cloud Index, 2016-2021DC间流量增长迅速：2021年DC之间的东西向流量占据数据中心总流量的85%。IDC/CDNIDC/CDNIDC/CDNIDC/CDN云流量将占主导：数据中心流量的性质正在经历云应用、服务和基础设施造成的根本性转变。到2021

5、年94%的数据中心流量将是云流量。骨干网/城域网骨干网/城域网 骨干网/城域网 骨干网/城域网 以核心网为中心，面向连接的传统网络需要向以DC为主，面向内容和应用的网络演进。金融政府教育企业数据中心内部和外部均出现高速光互联需求高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光模块量子保密通信数据中心内数据中心之间WDM/OTN部数据中心内部传输距离当前光模块需求未来需求数据中心间存在大带宽、低时延、易维护等传输需求spinecore500m2km100GSMF200G/400G SMF针对BAT等互联网企业的高速传输需求，WDM/OTN技术优势明显：LeafspineTORleaf300m2km

6、100GSMF200G/400G SMF 城域WDM/OTN实现小型DC互连，干线WDM/OTN实现大型DC互连。基于SDN完成光网络的管控系统，实现端到端业务快速开通；支持基100m500m100GMMF或SMF200G/400GMMF或 SMF42018824DC光互联速率不断提升，光传送网将面向DC按需部署高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光模块量子保密通信 通信网络将逐渐呈现以DC为中心进行重构： 带宽：线路速率从100G向200G/400G演进； 时延：光电结合，基于ROADM网络的光层直达，减少电层处理，降低时延； 运维：基于SDN/NFV，提供管控协同，提供运维效率。S

7、DN管控RRUDC边缘OLT本地DC核心DCONTIP设备光传送IP设备光传IP设备IP设备MxUCPEMetroBackbone光传送送光传送光传送网需要满足面向DC架构及云化流量特性的承载需求！5G对承载网提出诸多新型需求高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光模块量子保密通信用场景新型特性明显5G承载需求：三大性能指标需求和六类组网功能eMBB增强移动宽带峰值1020GbpsuRLLC超高可靠性超低时延通信1msmMTC大连接机器类通信1M/km25G网络架构带来组网和连接的新变革4G5G省内干线5G 新核心网EPC(云化数据中心化)控制平面用户平面省干核心机房核心网控制面5G回传

8、+DCI城域核心层城域DC城域核心机房核心网-用户面4G回传5G回传城域城域汇聚机房MEC汇聚层NR-CU综合接入机房BBUeNB4G前传5G中传+回传gNBNR-DUeNB前传：AAU DU；中传：DU CU城域520188245G承载总体架构和接口需求已逐步清晰高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光模块量子保密通信SDN编排器和控制器4GeNB省内干线核心网、数据中心CDNCURGWAAUAAUDUDU城域接入城域汇聚城域核心4G EPC+5G New CoreAAUCUUPFgNBAAUAAUMECCDN前传中回传回传干线5G前传5G中回传接入层5G回传+DCI 汇聚层5G回传+

9、DCI核心层传输距离 1020km客户接口 eCPRI: 25GECPRI: N*25G或100G 40km 40-80km 40-80km、5G初期：10GE规模商用：25GE/50GE5G初期：10GE规模商用：25GE/50GE/100GE5G初期：10/25/50GE;规模商用：50/100/400GE线路接口 100GE/200GE灰光 5G初期：50GE灰光或N*10G/25G/5G初期：100GE/200GE 灰光或或 N*25G/50G彩光 50G 彩光 N*100G 彩光(单纤双向）5G初期：100GE/200GE 灰光或N*100G 彩光规模商用：100GE灰光 或N*10

10、0G 规模商用：N*100G/200G/ 400G 规模商用：N*100G/200G/400G彩光彩光 彩光5G核心网向数据中心云化发展，驱动回传和城域DCI融合组网高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光模块量子保密通信DCI光互连带宽网络层次省际干线省际/省内干线城域网5G核心网mMTC省或大区级核心DC大区DC之间N100G/200G/400GN100G/200G/400GN100G/200G/400GN100G/50GSMFAMF大区DC与城域DC城域DC之间UPFN4、N9城域DC与边缘DC之间城域网5G核心网用户面5G核心网用户面城域核心本地 DC5G回传：N100G/200

11、G/400G线路带宽CDNeMBBUPFCDNeMBBUPFN6N9N9汇聚边缘DCuRLLCN6uRLLCUPFuRLLCUPF MECN6uRLLCMECMECN3模型I GbpsUPFMEC UPF网络层次一般流量场景热点流量场景N3N3、N2注：7个中频站+1个高频站注：14个中频站+2个高频站N2接入层（8节点接入环）18.86注：单环带96个5G站113.1646.90注：单环带192个5G站281.40汇聚层（4节点汇聚环，每对节点带6个接入环）620188245G前传存在多种部署方案，组网性能和成本非常关键高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光模块量子保密通信前传方案1

12、：无源WDMRAN部署模式1：CU云化+DU分布式部署CRAN部署模式2：CU云化+DU集中部署部署模式AAUAAUOADOADAAU5G DU 节约成本：单纤双向或双纤双向，40波；减少光模块数量AAUAAU AAU 彩光模块：由无线设备负责管理彩光模块，高集成和低功耗 维护简单：无源OAD免维护AAU 满足性能：低时延性能、大带宽前传方案2：有源单纤双向OTN/WDM方案前传方案3：SPN前传设备组网AAUAAU5G DUAAU3*25G eCPRI OOTAAUAAURRU3*25GeCPRI5G DUSPN*100G FlexE灰光或WDMSPN100G/50G/25G/10G BiD

13、iAAUTN4G BBUSPNn*10G/10G NNn*10GCPRI4G BBURRURRURRURRURRU 节约光纤：单纤双向或双纤双向，40波或80波 组网灵活：星型、链型、环型组网 速率灵活：单通道10G/25G/50G/100G 节约光纤：双纤双向或单纤双向，N*FlexE灰光 或40波WDM 组网灵活：星型、链型、环型组网 速率灵活：客户接口10G/25G/50G/100G 安全可靠：FlexE电层保护，支持LOS/LOF等 安全可靠：光层保护或电层保护，支持LOS/LOF等5G中回传三种技术方案需求同存异、协调发展和共享产业链高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光模块

14、量子保密通信业务层CBR、L2VPN和L3VPNCBR、L2VPN和L3VPNSR-TE/SR-BE/MPLSODUk/ODUflexITU-T OTUk或FlexOWDM彩光L2VPN和L3VPN分组隧道层TDM隧道层物理链路层WDM光层SR-TP/MPLS-TP切片通道层（SCL）OIF FlexESR-TE/SR-BE/MPLS？以太网或OIF FlexEWDM彩光（可选）WDM彩光（可选）SPN和IPRAN增强方案，在5G回传的技术方案上融合趋势日益明显，主要差异是SR的IGP/ BGP协议选择和SDN管控方式上，以及是否采用SCL的TDM隧道支持硬隔离的网络切片；M-OTN方案在L2

15、以上主要借鉴IPRAN或SPN技术，主要差异是L1的TDM隧道和物理链路采用OTN的ODU和FlexO方案；三大方案在L0 WDM光层存在低成本高速光网络的共性需求，应联合推动城域低成本光模块和共享产业链，降低建网成本；由于三大运营商的4G承载网络现状存在差异，因此5G承载的技术演进路线会有所不同，技术方案选择的的决定因素需重72018824高精度同步需求整体与4G相当，存在百ns及以下量级应用场景高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光模块量子保密通信分类同步需求实现方式频率同步0.05ppm网同步基本业务同步需求时间同步1.5us（3GPP）网同步MIMO、发射分集带内连续CA65n

16、s（相对）RRU内同步，无需网同步协同业务同步需求一般RRU内同步，无需网同步；可能站内RRU间同步，需要网同步（基于前传网）260ns或130ns（相对）3us（相对）带内非连续或带间CA基于TDOA的基站定位网同步（基于前传网）网同步，结合其它定位技术（待研究）来源：3GPP TS38.10410ns（3m定位精度）3ns（米级定位精度）基站定位等业务5G 基本业务同步需求与4G相当，均为3us5G协同业务需求指标：65ns/130ns/260ns/3us绝大多数百纳秒量级的时间同步要求一般发生在同一个RRU内的2个载波，无需网同步，相对容易满足少量百纳秒量级的时间同步要求可能发生在同一基

17、站的不同RRU，需基于前传网实现网同步；所有3us的时间同步要求均需网同步，每个基站的绝对时间同步要求为1.5us。基站定位等业务：时间同步精度与定位精度要求直接相关，实现难度较大（如3m定位精度需10ns 时间精度），需结合其它定位技术实现。5G承载标准加快推进，支撑5G商用进程需求高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光模块量子保密通信 IEEE1914开展新一代前传接口及适配研究 IEEE 802.3bs（200GE/400GE） 3GPP正在全面推动5G标准化，并考虑承载需求，2017年12月21日 R15NSA标准正式发布，2018年6月14日R15的SA标准冻结。 5G承载标

18、准化涉及SG15多个工作组，包括5G传输网络架构、技术方案、接口、SDN管控、切片、同步等方面。 IEEE 802.3ca (25/50/100G EPON)2018年2月全会：发布5G传送需求技术报告，立项支持IMT-2020/5G传送网特性G.ctn5g和OTN在5G传送网的应用G.sup.5gotn（增补）； IEEE 802.3cc（25GE） 802.3cd（50/100/200GE） IEEE P802.1CM(TSN) FlexO标准（G.709.1、G.709.3）已发布，规范了N100G/200G/ 400G IrDI接口G.698.4(原G.metro)正式通过，针对前传的

19、单纤双向N*10G WDM系统应用。 FlexE1.1版本（N*100GE）已发布，2018年4月已完成 FlexE 2.0版本（N*200GE/400GE）,已发布 eCPRI 1.2版本已于2018年6月正式发布，主要针对前传DU和 400ZR已开展(V0.7)，支持80120km互联 Q2已立项50G PON标准，前传适用性待研究；AAU互联新型接口；2018年6月北京Q11中间会协同推进两个项目草案起草，中国成员单位提交的53篇技术文稿占总CPRI V7.0 规范了CCSA TC6 正在开展5G承载相关课题研究包括SPN、82018824统一管控成为SDON业界主流趋势高速大容量传输D

20、C光互联5G承载智能管控高速光模块量子保密通信专网目标及需求：降低管理维护的复杂性，保护现有EMS投资运营商综合业务协同编排器（ONAP）NBIAPPAPP统一管控的要求：NBINBINBI统一数据模型，防止不同系统之间的数据冲突，减少数据同步带来的系统性能劣化传送网综合资管（OSS）统一接口：基于YANG模型的rest接口成为北向接口的主流方案。多域协同管控功能（SC）统一管控方案：厂商EMS和域控制器（DC）统一，实现统一的管控上层资管系统、协同编排器同传送网多域协同控制器（SC）统一，实现业务的统一编排层间接口层间接口层间接口厂商EMS/域控制器厂商EMS/域控制器厂商EMS/域控制器通

21、用模型ITU-T G.7711提出管控一体化概念（MCC）SBISBISBIONF TR-512 核心信息模型（CIM）ITU-T G.7711通用信息模型CCSA SDTN通用信息模型域B可参考上述规范，进行裁剪、扩展，定义运营商统一的北向接口信息模型面向5G的网络切片管控成为研究热点高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光模块量子保密通信5G切片管控需求5G网络对eMBB、eMTC、uRLLC等提出网络切片的需求管控能要求能够对传送网物理层的切片进行管理控制准备阶段调试阶段运维阶段退役阶段切片管控流程能力发现切片创建告警 切片&性能 调整切片删除存在自动化管控需求，形成切片资源发现、

22、创建、运维维护的闭环流程，实现切片网络的自动化部署和运维应支持手工方式的网络切片传送网管控资源抽象资源管理告警监测切片管控架构及信息模型性能&SLA业务发放切片计算部署目前管控架构以及接口交互流程支持切片网络的功能IETF ACTN VN，ITU-T/ONF的通用信息模型定义VN操作，可以用于切片网络的信息模型切片管控算法Slicing Network切片管控算法是关键，需要考虑多种因素实现切片网络规划部署基于切片的需求，包括客户站点位置、带宽、时延、可靠92018824AI智能技术为SDON管控带来新特征高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光模块量子保密通信 AI应用：故障分析，性能

23、预测，流量预测等 智能运维流程：网络数据采集大数据分析网络行为模板分析预测故障分析性能趋势分析流量预测 目前AI算法足够满足工业界的要求，统一的数据模型和行为模型是完成大数据分析的关键。 通过网络行为建模，如场景建模、流量建模（结构化和非结构化的模型），设置预警门限、流量模板等，给出网络分析结论。智能运维管理控制SBISBI域A域BAI智能在传送网中使用的关键是数据模型以及应用模型SDON国际标准化国内标准化体系基本完善高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光模块量子保密通信当前聚焦5G管控及信息模型的完善分类标准名称状态已报批征求意见稿立项关注管控架构，L0-L2层信息模型总体SDON

24、SDON总体技术要求 ITU-T G.7702，传送网SDN管控架构，consent ITU-T G.7711，协议无关通用信息模型，consent ITU-T G.874.1 L1模型，ITU-T G.media-mgmt模型，在研后续工作：关注5G管控架构和模型，继续完善L0-L2层管控模型，完成OAM和保护模型SDTN通用信息模型SDON南向接口技术研究SDON性能指标和测试方法SDOTN总体技术要求已结题立项SDOTN定义SDN架构，OT-IM工作组关注信息模型基于ACTN的SDOTN控制器技术要求SDOTN控制器层间接口技术要求SDOTN测试方法立项 ONF TR-521 SDN网络

25、架构 ONF TR-512 核心信息模型（CIM）已报批立项 ONF TR-527 TAPI接口功能规范后续工作：讨论ETH OAM信息模型，完成L0层OTSi模型SPTNSPTN总体技术要求已报批立项定义YANG网络模型，传送、IP、虚拟化控制模型SPTN控制器技术要求 TEAS工作组：ACTN-VN虚拟化控制模型（待完善），TE隧道、TE拓扑模型（基本完成） CCAMP工作组：OTN隧道、OTN拓扑、OTN业务YANG模型（工作组文稿，基本完成）SPTN南向接口技术要求SPTN控制器层间接口技术要求已报批已报批10201882425G光电平台成为主流，业界广泛布局PAM4光模块并探索更高速

26、率高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光模块量子保密通信量将决定封装、功耗和成本，业界开始探索基于50G光电平台的单通道100Gb/s PAM4光模块。光电平台升级光电平台升级PAM4SerDes光模块10G Lanes125G Lanes1 /fiber25GE4 /fiber100GEPAM450GE Lanes1/fiber100GE Lanes1/fiber10GE50GE100GE44/fiber4/fiber40GE200GE400GE8/fiber400GESource: Light CountingApril 2017、华为CWDM4成本PCBA &Mechanical

27、sICs单波100Gb/s成本Optics2020年25G管芯发货 10G管芯发货的2倍高速光模块标准加速制定，呈现速率多样化和BiDi特性高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光模块量子保密通信25G NRZ25GBd PAM4BiDi50GBd PAM4彩光模块112018824光模块成为5G承载低成本、广覆盖的关键要素，技术方案适需选择高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光模块量子保密通信低成本光模块展开广泛讨论，面向5G承载的光模块技术方案需根据应用场景、成本等综合因素适需选择双纤双向 vs. 单纤双向直接探测 vs. 相干 直接探测具备低成本、低功率、小尺寸优势，传输距

28、离40/80km工业温度 vs. 商业温度 WDM成本高，但可大幅节省光纤资源 以小粒度(25/50/100G)扩展系统容量NRZ vs. PAM4 低速率NRZ多通道复用封装复杂、功耗高，高速率NRZ器件驱动成本高，PAM4可实现较好折中 工业温度（-4085度）？ 商业温度（070度）？ 扩展温度（-2085度）？场景典型距离(km)10202040220接口速率（Gb/s）25100波段C/OC/OC/OC/OC调制方式传输方式前传中传NRZ/PAM4/DMT(直调直检)NRZ/PAM4/DMT(直调直检)NRZ/PAM4/DMT(直调直检)n-QAM(相干)/PAM4/DMT(直调直检)n-QAM(相干)双纤双向/单纤双向，灰光/彩光双纤双向/单纤双向，灰光/彩光双纤双向/单纤双向，灰光/彩光双纤双向，灰光/彩光部分模块应用需求及典型速率接口特性2510025100回传408080NX100/200/400NX100/200/400双纤双向，彩光低成本硅光模块有望在更高速率发挥更大优势高速大容量传输DC光互联5G承载智能管控高速光