江苏院高速光网络技术汇报

江苏院高速光网络技术汇报2014.10中国光传送网带宽预测2020年核心节点带宽将达到1Tbit/s网络数据流量长期呈现指数级增长全球网络数据流量爆发式增长，给网络带宽带来日益严峻的挑战。根据IEEE预测，网络流量仍将呈现指数级高速增长态势，到2015年网络流量较之2010年将增长10倍过去10年，光通信容量的增速已经从超摩尔定律的78％降到现在的20％，大大落后于近些年全球互联网流量的增速（40％）。预计2020将现容量危机。---韦乐平《宽带网络的发展趋势与挑战》骨干网带宽、流量激增通信网络节点和链路长期面临巨大扩容压力光传送网三大演进趋势迎接业务高速增长时代超高速传输---100G及超100G速率的持续提高是光通信发展的永恒规律，100Gb/s、400Gb/s和Tb/s的出现满足未来业务的快速增长IP与光网络融合---POTN及大容量当前运营商承载网络承担了非常大的流量、性能和经营压力。提高光网络的IP承载能力是光网络的一个重要发展方向智能化透明联网---SDN对不同制式、速率和格式透明，兼容新老系统，可灵活实现子波长级灵活复用和快速调度100G关键技术演进超100G技术展望烽火大容量OTN产品介绍100G系统设计及运维提纲光传输技术演进相干100G显著提升了传输容量和距离超100G受非线性限制，需考虑频谱效率和传输距离间的平衡10G100G1T10T199520002005201020152020单纤容量100T8×2.5G40×10G80×40G96×100G60×400G时间OOK0.05bit/HzOOK0.2bit/HzD(Q)PSK0.8bit/HzCo-PM-QPSK2bit/HzCo-PM-16QAM5.3bit/Hz1T多载波方案100G前景广阔，增长迅速，开启“黄金十年”目前100G主要应用于干线，后续会逐步下沉到城域100G关键技术PM-QPSK调制、相干接收、DSP数字信号处理、SD-FEC软判决100G建网优势9.6T系统容量，3000km超长距离传输，免DCM维护每比特传输成本和功耗较之10G/40G系统降低40%从2012年开始，100G已进入“黄金十年”的发展周期100G标准完善、产业链成熟100G相关标准已完全成熟100G光传送市场飞速增长100G上下游产业链已完全成熟运营商普遍关注100G

处于性价比最佳阶段继国干规模部署之后，100G将在省干逐渐部署预计2015年开启100G城域网建设2012年2013年2014年2015年测试测试一干杭州-福州试点一干试点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测试一干实验网项目省干100G城域100G100G光传输挑战色度色散偏振模色散光信噪比非线性效应10G-->40G40G-->100GCDtoler.1/16<1/610G-->40G40G-->100GPMDtoler.1/42/510G-->40G40G-->100GOSNRreq.6dB+4dB+10G-->40G40G-->100GNLN

XPM/FWMSPM100G除了面对传统挑战还要面对非线性效应挑战100G关键技术光电

集成高级调制PM-QPSK提高频谱效率相干接收相干检测提高接收灵敏度软判纠错电域均衡更大容量更长距离稳定可靠经济高效软判决LDPC提升容错能力DSP补偿恢复简化链路设计100G关键技术在光传输技术史上具有里程碑意义光通信技术革命—电域处理CD、PMD100GCFP光模块100GMapper&FramingMUXDSP100GEOTU-4调制器高增益FECADC相干接收DeMUX100G客户侧光模块100G封装映射芯片100G线路侧光模块1234色散容限：60000ps/nm偏振色散容限：180psDSP自适应色散补偿电域处理色散大幅提高色散容限，简化设计，节省投资软判决的“1dB”很关键传输性能更优1dB纠错编码增益对非线性受限系统传输性能提升显著G.652时软判决比硬判决多传4个跨段(提升28.6%)G.655时软判决比硬判决多传6个跨段(提升60%)软判决比硬判决传输性能更优，性价比更高100G客户侧光模块演进演进路线为CFP→CFP2→CFP4CFP、CFP2均已获得商用CFP2、CFP4在接口、距离标准定义上一致CFP4体积更小、功耗更低100G线路侧光模块演进标准组织OIF已在开展第二代100G线路侧MSA模块的相关研究和讨论，主要目标仍是进行体积和功耗的降低业内部分厂商已进行相干CFP、相干CFP2模块的开发；当前相干CFP的开发进展较快，相干CFP2模块的开发为DSP外置方式未来相干CFP2的演进存在DSP内置和外置两种方式之争数字信号处理DSP演进·40nmSi·13-15%软判FEC·NCEG>10dB·28nmCMOS·20%软判FEC·NCEG>11dB·20/14nmCMOS·20-25%软判FEC·含DAC/非线性补偿·NCEG>12dB第二代DSP第三代DSP第四代DSP201220142015+·65nmSi·7%硬判决FEC·NCEG>9dB第一代DSP2010功耗光器件技术演进-硅光集成

最低廉的材料

地球上27%的物质是硅

高成品率

硅基是最理想的波导材料

可封装成极小尺寸

良好的偏振特性

优秀的抗氧化特性

不易被氧化

导电性

低损耗

调制温度无关

晶片制作可重复性好硅光集成即将引领下一场“技术革命”100G关键技术演进超100G技术展望烽火大容量OTN产品介绍100G系统设计及运维提纲超100G传输面临的技术瓶颈光器件带宽ADC采用率非线性问题√√√√√√√√400G光模块演进预期客户侧OIF假定CDFP→CDFP2→CDFP4的演进路线第一代标准封装为CDFP，拟采用目前较为成熟的16*25G接口线路侧业界倾向于MSA5”×7”→CFP的演进路线灵活栅格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虽为彼岸波长间隔按需分配超100G时代必选配置更似鸿沟设备架构将发生重大变化维度过低，9维、20维成本过高，尚未掌握知识产权技术过于复杂，可靠性待验证超低损耗光纤技术参数G.655G.652工作波长(nm)1530-156513101550衰减(dB/km)≤0.22≤0.36≤0.22零色散波长(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色散范围(nm)1530-15651288-13391550偏振模色散(ps/√km)单盘：≤0.125单盘：≤0.20光有效面积(m2)55~8580模场直径(m)8.0～11.08.8～9.510.5弯曲特性(dB)1.00.50.5有效面积增加有效面积光纤衰减入纤功率增加衰减贡献度等效衰减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非线性、衰减受限，不是色散受限；性能提升途径：软判决纠错编码，距离提升30%~60%低损光纤、大有效面积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超100G传输的技术实现调制技术100G向400G演进路线分析200G与100G系统平滑兼容；400G在信道间隔上与现有系统无法兼容200G系统容量与400G相当；200G的成本和功耗为400G一半400G接口及传输标准预计在2016～2017发布；主流400G由两个200G叠加实现4SC-DP-QPSK或2SC-DP-16AQM400km～1000km频谱效率3～4bits/Hz系统容量15～25Tbits100GDP-QPSK≈3000km频谱效率2bits/Hz系统容量10Tbits200GDP-16QAM≈800km频谱效率4bits/Hz系统容量20Tbits400GorX210SC-DP-QPSK或5SC-DP-16AQM400km～1000km频谱效率5～10bits/Hz系统容量25～50Tbits1TorX5100G升400G，性价比是否最优？超100G应用憧憬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弹性光网络-ElasticOpticalNetwork中国电信的观点超100G曙光初现，渐趋成熟400Gb/s单载波400GDP-16QAM传输距离仅为200~400km，适合城域，不适合长途应用双载波400GDP-16QAM传输距离500~600km，是谱效率与距离较好折中，将成为长途中距离传输的主流400G技术。目前已能做到58波，23Tb/s双载波400GDP-QPSK传输距离1200~1500km，将成为长途长距离的主流400G技术1Tb/s技术路线不明朗，奈奎斯特WDM技术希望较大采用SuperChannel是必然选择摘自《光通信的发展趋势与挑战》-韦乐平2014.5.26100G关键技术演进超100G技术展望烽火大容量OTN产品介绍100G系统设计及运维提纲

烽火第二代100G分组化POTN平台U60U40/U30/U20U10FONSTU系列第二代100GPOTN平台交叉容量业务槽位定位U6012.8T/25.6T64国干、省干、城域核心U4010.4T/20.8T52城域核心U308T/16T40城域核心、汇聚U205.2T/10.4T26汇聚U102.4T/4.8T12汇聚、接入硬判性能提升29%↑软判性能提升37%↑相比业界提升30%↑无电中继达到4000km烽火第二代100G技术，传输性能提升33%关键技术1第二代软硬判采用级接纠错编码，软硬判决结合，增益达到11.5dB，纠错极限可达到2e-2，传输性能提升33%，网络更健壮关键技术2非线性补偿第二代DSP芯片，相对于第一代DSP芯片处理能力提升50%，采用最先进的非线性补偿算法，进一步提升传输性能关键技术3多编码调制技术支持QPSK、16QAM两种调制技术同时兼顾100G/400G传输技术第二代软判：性能大幅提升，网络更健壮

2000km3000km4000km1stHD1stSD2ndHD2ndSD传输距离20122013时间烽火第二代100GOTN平台，集成度提高50%支路支持2M～100G任意业务接入支持单槽位32×GE/24×10G/4x100G交叉ODU/VC/PKT集中交换,单子架支持25.6T，支持集群扩展到100T+线路支持单槽位24×10G/2x100G支持双槽位1×400G光层未来支持400G、1T的flexgrid、SDN演进单板功耗降低：板卡集成度提高50%功耗相比业界降低33%节省空间、能耗低，降低TCO28nm工艺，提升集成度，降低功耗

65nm

40nm28nm芯片功耗业界最强100G平台之一-FONST6000U60交换容量25.6T64个业务槽位，全部400G带宽，无阻交叉单槽位最大400G容量可加载单波400G系统业务槽位丰富超大交换容量超100G系统平台主控盘、电源盘1+1保护、交叉盘M：N保护输入电源1+1保护光层、电层、数据业务层都有多种保护方式ASON控制平面保护机制完善全方位绿色节能设计，降低运维成本智能风扇控制动态功耗管理高效电源设计28nm集成工艺单位功耗降低50%分区供电管理：初期功耗降低80%散热结构优化，效率更高交叉盘功耗自适应调整领先的绿色节能和智能供电技术，运维成本大幅降低100GOTU集成度业界最高高度归一化单盘，降低单盘种类任意业务槽位，所有业务板卡任意布放单盘集成度业界最高单槽位双口100G线路侧板卡单槽位支线路合一板卡单槽位4*100G客户侧板卡单槽位24*10G客户侧板卡200G/400G2/1*100G1*40G12/4*10G32/16*Any24/12*10G2/1*40G4/2*100GROADM光层调度光纤ODUkPKT统一信元交换矩阵电层调度λVC已发布客户侧：32/16*Any,20/16/12/10/8*10G2/1*40G,4*100G(CFP2,单槽位)线路侧：24/20*10G,1*100G(5x7单槽)，

2*100G(5x7单槽)2*100G(相干CFP)收发合一：100G(CFP2,单槽位)平台级PTN-OTN-POTN-SDON系统级2.4T-5.6T-12.8T-25.6T单盘级2*100G,2*200G,4*100G模块级5*7,4*5,CFP,CFP2器件级DSPADC/DAC,FramerITLA,MZ,EDFA,MUX/D材料级InP,GaAs,Si,Ge烽火垂直整合100G产业链，站在业界顶端烽火具备真正端到端垂直整合能力国家光纤通信技术工程研究中心光纤通信国家重点实验室国家光电工艺中心竞争力提升成本降低烽火100G运营商测试亮点1.业界最大容量可商用OTN设备烽火25.6T交叉容量/64业务槽位/400G背板带宽华为25.6T交叉容量/64业务槽位/400G背板带宽中兴14.4T交叉容量/72业务槽位/200G背板带宽贝尔12.8T交叉容量/64业务槽位/200G背板带宽2.板卡集成度最高3.功耗水平处于业界前列4.传输性能最佳5.SDN技术表现抢眼烽火华为中兴/上海贝尔100G收发合一板卡集成度单槽位8800：双槽位9800：三槽位双槽位2200mm机柜满配槽位数428800：289800：202180波满配机架数23~44烽火2.87W/Gbit华为2.92W/Gbit中兴3.72W/Gbit贝尔2.79W/Gbit

传输距离：单跨45dB

多跨3000km

极限传输条件下系统稳定性：14种业务，24小时一次性通过

系统OSNR传输代价：低于0.5dB，最佳

系统非线性控制：低于1.8dB(+4dBm入纤)，最佳ROADM级联：0.24dB（20级），最佳烽火100GOTN技术领先，商用稳居第一集团100G份额全面领先，历次集采排名，稳居第二，已承建国干7条、省干18条、本地网15个2013年8月烽火助力中国联通开通全国首个100G国干（天津-石家庄-郑州）100G省干建设渐入高峰，烽火全面服务三大运营商一干集采60%省份省内40G/100G60%份额一干集采60%份额省内100G45%份额一干集采40%份额一干100G31%份额2013-2014，OTN市场表现最佳1月移动9.2期国干中标移动西部环、东北环4月联通100G国干中标联通津济豫干线8月移动省内100G中移动100G集采排名第二12月电信100G国干中标京津济苏皖等5条干线13年100G集采全面中标厂家之一截止目前烽火累计承建国家干线300+条烽火100G助力三大运营商省干建设国内外100GOTU出货量10000+块，设备运行稳定，获得客户一致认可烽火省内100G商用部署图一干：津-济-豫省干：江苏联通省干、广东联通省干、吉林联通省干、内蒙联通省干、安徽联通省干一干、省干：京石郑武、京津济徐合、汉渝成、广东电信省干、江西电信省干本地网：武汉电信、厦门电信省干：广东移动省干、新疆移动省干、福建移动省干、湖北长长中继、黑龙江移动省干、辽宁移动省干本地网：武汉移动本地网、江苏（南通、常州、扬州、泰州、淮安）5地市本地网云南（曲靖、玉溪）本地网、山西运城本地网、广东（东莞、佛山）2地市本地网烽火400G系统开发里程碑2012.4发布400G样机400G样机2014.4中移实验室测试400G单板2014.7中移现网测试自研400G光模块2014.12商用版本释放400G商用系统Tbit光传输研究业界领先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光传输研究已取得的成果包括: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3.2Tb/s

单光源2080km2013.12单光源3.2Tbit2000km实时光传输①自研100G芯片/模块③奈奎斯特频谱压缩②多载波生成技术本实验，利用多载波产生技术和奈奎斯特光滤波技术成功实现了国内首个单光源3.2T

2080公里标准单模光纤实时传输系统，并保留了相当大的工程裕度，该结果为当前实时传输系统中单通道传输速率-距离积的世界最高纪录。100G关键技术演进超100G技术展望烽火大容量OTN产品介绍100G系统设计及运维提纲100G速率下系统配置10GOTUλnλnODUOMUOADCMOAOAOA10GOTU40GOTUλnλnODUOMUOADCMOAOAOA40GOTU100GOTUλnλnODUOMUOAOAOAOA100GOTU10G-光域色散：在线式DCMPMD：无需补偿40G-光域色散：在线式DCM+单通道精确补偿PMD：无补偿手段，自身容忍100G-电域色散：无需光域补偿PMD：电域补偿线路设计简单系统运维高效100G速率下光层保护OCPOMSPOLP10GDWDM系统光层保护方式可支持OCP,OLP,OMSP三种方式;

40GDWDM系统由于需要对残余色散严格控制以及TDC调整时间受限，主要采用OCP保护方式;100GDWDM系统可支持OCP,OLP,OMSP三种方式.10G/40G升级100G建议

10G升级100G：

波道间隔：10G（OOK）的XPM对100G（QPSK）影响较大，建议间隔200GHz以上入纤功率：10G（+4dBm/ch）与100G（+1dBm/ch）分开控制入纤功率OSNR要求：分别符合10G与100G标准要求即可40G升级100G

波道间隔：40G与100G同属相位调制格式，XPM影响小，可50GHz混传

入纤功率：40G（+2dBm/ch）与100G（+1dBm/ch）原则上分开控制入纤功率，也可统一OSNR要求：分别符合10G与100G标准要求即可EDFAEDFA需间隔波道DCM需间隔波道100G可适应于10G/40G平滑扩容升级Nx100G系统设计原则平均入纤功率衰耗<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）系统OSNR单跨段：背靠背OSNR（BOL）+4.5dB等效跨段总和为1~12：背靠背OSNR（BOL）+5dB等效跨段总和为12~20：背靠背OSNR（BOL）+5.5dB等效跨段总和为20~28：背靠背OSNR（BOL）+6dB等效跨段计算公式：N=1+（L-22）x0.2L-单段跨损例：一段25dB跨损的等效跨段为1+(25-22)x0.2=1.6100G运维关键参数