40G-OTN-100G技术与测试(exfo核心资料)

40G_OTN_100G技术与测试(exfo核心资料)第一页，共74页。100G市场概述40/100G基本概念OTN概述OSNR相关EoOTN概述以太网

概述结论目录第二页，共74页。带宽增加40G/100G市场成长部署40G/100G系统将推动市场在未来3-5年持续增长Dell‘Oro预测40G/100GDWDM转发器从现在到2015年将保持50%的年均复合增长率大多数网络设备制造商都拥有成熟的商用技术：Ciena、NSN、ALU、中兴、华为、Cisco等第三页，共74页。Thehigh-speedmarket,willgrowataCAGRof16%toreach$2.6Bby201540G/100Gtransceiverswillaccountfor40%oftotal10G/40G/100Gtransceiverrevenueby201540G/100GMarketGrowth100Gwillexceed40Gportdeploymentsin2014by66%Carriersclearlyfavor100Gover40GfornewgreenfieldbuildsSource:InfoneticsResearch,40G/100Gwavelengthdeploymentstrategies:globalserviceprovidersurvey,Dec15th,2011第四页，共74页。40G/100G概念第五页，共74页。线路侧vs业务侧业务侧面向用户业务为导向大部分针对分组业务@40G串行SDHNRZ并行光通道Eg.4x10G@100G并行光通道Ethernet802.3baEg.4x25G线路侧面向网络长距离传输为导向@40G大多数

OTU3NRZ,DPSK@100G串行光传输采用OTU4112G,128G&UpOIF:DP-QPSK,还有其他类型100GigE40GigE40GSONETSONETODU-4ODU-3-3vCEPEPEPECECE:CustomerEquipmentPE:ProviderEquipmentOTNxWDM(G.709)112Gbps第六页，共74页。100GNE总览：从业务侧到线路侧网元PSO-200FTB-85100G第七页，共74页。IEEE802.3ba-标准要点支持40Gb/s和100Gb/s的MAC数据速率在MAC层提供<10-12的BER为OTN提供相应支持提供的物理层规范支持：40G以太网100G以太网40km单模光纤100GBASE-ER410km单模光纤40GBASE-LR4100GBASE-LR4100mOM3多模光纤40GBASE-SR4100GBASE-SR1010m铜缆40GBASE-CR4100GBASE-CR101m底板40GBASE-KR4第八页，共74页。CFP以太网帧以太网帧100G以太网概念100GTheEthernetframeusedat40&100Gisthesameframeusedat10GTheEthernetframeistransmittedover20PCSparallellanes,whichisthenconvertto10CAUIlanesbeforethetransmissionovertheCFP100GTheEthernetframeusedat40&100Gisthesameframeusedat10G第九页，共74页。PCS通道偏差偏差定义为不同PCS通道之间的传输延迟因此，网络需要容忍偏差并对传入64B/66B数据块进行缓冲，直到接收完全，然后再次重组此数据块通道偏差分为种类型：静态：链接建立后即固定动态：可在链接建立后改变，主要来自传输介质主要源端PCS（Tx和Rx）CAUI/XLAUI（Tx和Rx）Ser/Des（Tx和Rx）PMA和PMD（Tx和Rx）传输（光学或电学介质）端到端偏差最大为180ns（每通道928比特）第十页，共74页。PCS通道偏差SKEW（续）偏差是信号经过一条通道所花时间与其经过其他通道所花时间之差沿数据通道的每个元件（即CFP、光纤等）都对总偏差有所贡献运营商需要确保总偏差不超过标准允许的最大值第十一页，共74页。40G/100GPCS通道标记PCS通道标记是用于记录和重新对齐PCS通道的机制标记包括通道编号，以64B/66B控制符进行编码在每条PCS通道上，每210µs或每16383个数据块同时发送标记每条PCS通道：允许接收方PCS识别并记录每条通道同时：允许接收方PCS重新对齐每条通道第十二页，共74页。接口第十三页，共74页。物理接口电缆光学85100G：10条采用CFP适配器模块的CAUI通道2.5G–10GSONET/OTN40GSONET/43GOTN40GE/40GOTN100GE/100GOTN接口串行串行并行并行光学SFP/XFP固定转发器CFPCFP配置NRZNRZ、DPSKNRZ4x10G(1300nm)4x10G(1550nm)使用10x10CFPNRZ4x25G(1300nm)10x10G(1550nm)第十四页，共74页。XFP（用于比较）物理接口单速率CFP：40GE或100GE双速率CFP：40GE/OTU3或100GE/OTU4注意：双速率10x10CFP可支持40GE/100GE/OTU3/OTU4通过CXP和QSFP，100G和40G也可用于较短距离第十五页，共74页。100GCFP概念

2:12:12:12:12:12:12:12:12:12:110:4LANWDM(opticalmux)PCS通道CAUI通道PMD通道单模光纤4x25G：4条通道，每条运行于25G4x25G分包数据转换为64b/66b符号并通过PCS通道发送图例PCS物理编码子层CAUI100Gb/s连接单元接口PMD物理介质连接第十六页，共74页。100GCFP概念10x10G：10条通道，每条运行于10G分包数据转换为64b/66b符号并通过PCS通道发送2:12:12:12:12:12:12:12:12:12:110:4LANWDM(opticalmux)PCS通道CAUI通道PMD通道单模光纤10x10G图例PCS物理编码子层CAUI100Gb/s连接单元接口PMD物理介质连接第十七页，共74页。100G/40G接口和传输距离第十八页，共74页。CFP路线图由10x10MSA限定由CFPMSA限定CFPCFP2CFP4CXPCXP2预期第二代光学器件在2012-2014年左右具备更低功耗和更小尺寸20082010201220142016第十九页，共74页。传统40GSONET/SDH速率的情况：介绍串行40GCFP(40GBASE-FR)三重速率支持

OC-768/STM-256、40GE-FR、OTU31550nm光学TX波长目标8W功耗电接口4x10GMLD（STL256.4、XLAUI、OTL3.4）LC连接器选件电学和机械兼容CFP-LR4和CFP-SR440GSONET和SDH现在可以通过串行CFP传输第二十页，共74页。STL-256.4(ITU-TG.783)客户端客户端SONET/SDH净荷OHSTL-256.1124STL类型和比特率STL-256.4=9.953Gb/sSTM信号通过4条通道传输新STL-256.2STL-256.3STL-256.43提供通过多通道并行接口适配STM-256的功能。40GSONET和SDH现在可以通过并行CFP传输第二十一页，共74页。客户端与线路端线路端和客户端分别是什么？为什么区分这两者很重要？客户端指向客户面向服务面向大多数数据包@40GSONET/SDHNRZ@100G(802.3ba)并行光器件NRZ例如4x25G、10x10G线路端指向网络长距离面向传输@40G大多数OTU3NRZ、DPSK@100G串行光器件必须为OTU4112G或128GOIF：DP-QPSK，但也允许其他100GigE40GigE40GSDH10GSDHODU-4ODU-3-3vCEPEPEPECECE：客户设备PE：供应商设备OTNxWDM(G.709)112Gbps第二十二页，共74页。OTN概述第二十三页，共74页。WDM光传送网(OTN)传输第二十四页，共74页。为什么采用OTN？第二十五页，共74页。OTN帧结构第二十六页，共74页。OTN(ITU-TG.709)基于并行光器件客户端OCh净荷单元(OPU)净荷OPUOHOCh数据单元(ODU)净荷ODUOHOCh传输单元(OTU)净荷OTUOHFECOTLk.nOTLk.nOTLk.n12nOTL类型和比特率OTL3.4=10.7Gb/sOTL4.4=2795Gb/sOTL4.10=11.18Gb/sOTUk和比特率OTU3=43Gb/sOTU4=112Gb/sOTUk信号通过n条通道传输OTL（光通道传输通道）第二十七页，共74页。传统GigE映射新型GigE映射ODU0第二十八页，共74页。ODUflexODUflex是于2009年10月推出的新型OTN可变容器允许灵活的ODU速率以透明传输任何客户端信号，使用与VCAT类似的流程，不同之处是没有差分延迟，因为信号映射到相同的物理容器中以两种方式适配：对于恒定比特率(CBR)客户端信号速率=239/238xCBR速率对于GFP-F映射的数据包客户端信号速率=Nx~1.25Gbit/s(ODU0)，其中1≤N≤80第二十九页，共74页。ODUflexHAO类似于

LCASG.709中尚未规定；草案版本正在讨论中第三十页，共74页。ODU净荷类型AMP（异步映射）是将客户端信号映射到OTN的传统方法[PT=20]GMP（通用映射）是适用于多种客户端信号（即以太网、FC、ESCON等）的新型映射方法[PT=21]第三十一页，共74页。接下来是……OTU5相同的帧结构支持从ODU0到OTU5和ODUflex所有的低阶和高阶OTU速率使用GMP映射方式预计速率为400G第三十二页，共74页。OTN速率[Gbit/s]OPU5419.271ODU5421.033OTU5449.219以太网MAC速率[Gbit/s]电信号选件

（主机板到模块）[Gbit/s]光信号选件[Gbit/s]PCS通道20020x10.31258x25.781258x25.78125

5x41.25

4x51.56254025025x10.312510x25.7812510x25.781255x51.56255030030x10.312512x25.7812512x25.781256x51.56256040016x25.7812516x25.78125

10x40.125

8x51.5625801000(1Tb)40x25.7812540x25.78125

25x40.125

20x51.5625

10x103.125200接下来是……建议第三十三页，共74页。OTN支路时隙ODU01ODU12ODU2/2e8ODU331ODU480ODU5320由于OTN的下一个速率一定取决于下一个以太网速率，所以应根据有关时序和技术方向的IEEE802.3来选择下一个速率步骤速率[Gbit/s]额定MAC速率40064B/66B编码率412.5基于以太网的最小ODU5比特率414.2829步骤速率[Gbit/s]额定ODU4速率104.7944基于ODU4支路的最小ODU5比特率420.9559接下来是……建议第三十四页，共74页。40G/100GOTN测试需求标准符合性，映射/解映射能力，FEC功能，开销字节的正确传送，端-到-端故障管理第三十五页，共74页。OSNRSameas10G?第三十六页，共74页。从下面光谱上看哪些是10G信号，哪些是40G信号?10G信号40G信号下面是一个10G和40GDPSK信号混传的系统第三十七页，共74页。10G信号OSNR的计算OSNR:光信噪比(Opticalsignal-to-noiseratio)光信噪比最早是在IEC61280-2-9

标准文件中定义的，是光信号功率与噪声的比。由于噪声是由通道之间噪声内插计算得到，作为区别，我们也把IEC测试方法叫做传统的带外OSNR测试方法。计算公式如下

:第三十八页，共74页。传统内插测试方法噪声水平系统真实的噪声水平目前的40G信号的DWDM系统，频率间隔主要为50GHz，各波道40G信号由于光谱较宽，存在光谱交叠传统的基于IEC标准的内插测试方法将不再适用目前各系统设备和传统测试设备无法提供准确的OSNR值需要一种全新的OSNR测试方法40G信号OSNR的计算一样吗？第三十九页，共74页。全新的OSNR测试方法第四十页，共74页。积分法第一步：手动得到信号功率+噪声的积分功率第二步：关断信号，手动测试噪声的积分功率第三步：手动计算OSNR积分法是目前40G工程中常用的方法。分别手动测试信号功率和噪声功率，计算OSNR结果。是一种需要停业务的测试方法第四十一页，共74页。积分法测试是最佳测试方法吗?非常费时、费力的一种人工测试方式，特别是通道数多的情况下，比如

80X40G系统…..是一种断业务的测试方式，无法用于维护的目的!其它：当通道数少时，由于功率的重新分布，造成大的测试误差…..第四十二页，共74页。下图是一个9波的系统，在信号开启和关闭前后相邻通道的功率变化即使在功率控制很好的情况下，相邻通道的功率偏差依然近1dB所以积分法必须作相应的修正处理积分法测试中的功率重新分布的问题-必须进行相应的修正信号开启前的光谱曲线信号关闭后的光谱曲线比较：相邻通道的功率差第四十三页，共74页。Signal+NoisePASubtractPA-PB

=(2κ-1)*SNoisecancelsoutleavingPortion(k)ofthesignalplushalfthenoisePA=κ*S+N/2P=S+N“Reconstructedsignal”=S=K(PA-PB)RemoveSfromP=>NEXFO带内测试方法

Portion(1-k)ofthesignalplushalfthenoisePBPB=(1-κ)*S+N/2第四十四页，共74页。YesorNo.除了上述原因外……依赖系统的非线性噪声大小：积分法测试:信噪比只包括了ASE噪声；带内OSNR测试:包括了所有噪声来源(非线性噪声和ASE噪声)。目前，大部分系统具有较好的非线性噪声控制，故结果一致右图的结果，两种方法测试结果非常一致（差别小于0.5dB）带内测试与积分法测试结果是否完全一致?两种方法结果一致性较好的情况第四十五页，共74页。下面的测试结果中，两种方法的差别在1~2dB从噪声分析可以看到非线性噪声偏大目前EXFO也可以为部分研究目的用户提供纯ASE对应的OSNR，已便于两种方法的比较带内测试与积分法测试结果是否完全一致?非线性噪声部分两种方法结果有差别的情况第四十六页，共74页。光谱仪（OSA）是一钟波分系统例行维护的工具每一个波分节点（维护机房），若存在40G或OADM，须有带内功能OSAOTN网络，建议光谱仪与OTN分析仪结合在一起使用在DWDM/OTN运维中，哪些地方需要用带内光谱仪?100GigE100GigE40GigE40GigE40GigE40GigEODU-4ODU-3-3vCEPEPEPECECE:CustomerEquipment PE:ProviderEquipmentOTN(G.709)光层ROADM电层OTN成帧OSA+NGE光谱仪+OTN分析仪第四十七页，共74页。EXFOIn-BandOSA测试解决方案第四十八页，共74页。FTB-5240S-P光谱分析仪高分辨率，高精度的光谱分析仪(OSA)涵盖了所有DWDM的应用和从50GHzDWDM到CWDM所有的频道间隔真正的DWDM网络光谱分析的便携式解决方案自动信道“发现”功能使设置和测试更简单针对40Gbit/s和ROADM部署的精确、可重复性高的带内OSNR测试方案每次扫描超过90dB动态范围非常快速，非常精确,

使用非常简单49第四十九页，共74页。EoOTN概述第五十页，共74页。基于OTN的40GE/100GEIEEE和ITU已联手努力提供可通过40km链路无缝传输40GE和100GE信号的传输协议，具体方法是将以太网客户端直接映射到高速OTN帧。此新机制可以使用专为IEEE40GBASE-R和100GBASE-R信号研发的光模块，利用多通道策略通过OTU3接口传输40GE以及通过OTU4接口传输100GE数据通道OTU3：由4条通道组成的并行接口OTU4：由20条逻辑通道和4条光通道组成的并行接口通道管理通道标记用于管理偏差和记录宿端数据标记来源于OTU开销字节第五十一页，共74页。100GE直接映射和40GE转码40GE(41.25Gbps)使用64B/66B线性编码，因而比标准OPU3略大64B/66B数据块转码成1024B/1027B数据块代码以减少其大小64B/66B以太网信号（其中每个64比特的数据块具有2比特的帧头）被重新安排以提供由8个数据块（512比特）组成的单元为每16个数据块（1024比特）添加3比特的帧头以生成1024B/1027B代码第五十二页，共74页。通用映射规程(GMP)符合G.709的GMP用于将已转码1GbE映射到OPU0，将ODUflex映射到高阶OPUk，以及将所有客户端映射到OPU4。GMP根据生成周期数据和填充字节图案i的算法分配数据和填充字节OPUk开销包括携带Cm值的JC1、JC2、JC3字节以及携带CnD值的JC4、JC5、JC6字节Cm用于通知由OPUk净荷区传输的净荷字节数的接收端CnD提供适应客户端信号时序信息并将其通过OTN透明传输的机制第五十三页，共74页。EXFO

40G/100GOTN测试解决方案第五十四页，共74页。FTB-8140TransportBlazer

第五十五页，共74页。FTB-85100GOTN测试功能

OTNBERTOTU4/OTU3非成帧和成帧BERTFEC误码模拟和监测

OTN开销操作和监测

OTN环回延迟（RTD）测量EoOTN

将100GE/40GE以太网映射到OTN40G以太网转码

为实现客户端信号的正确映射和去映射而进行GMP分析

可配置的40G/100G以太网客户端OTL测试支持OTL3.4,4.4和4.10单个OTL告警&和误码生成监测

OTL通道映射

单个OTL通道偏差生成和监测ODU复用

ODU4/ODU3单级和多级复用

ODU0和ODU2分别向ODU4/ODU3的映射，解决了对Gig-E和10Gig-E服务日益增长的需求ODU0

全新的1.25Gbit/s带宽虚容器，可在OTN上有效映射千兆以太网服务直接和间接将ODU0映射到ODU4/ODU3

第五十六页，共74页。40G/43G网络升级测试解决方案+FTB-5240S-P(spectralsolutionfor40GandROADMIn-bandOSNR)FTB-8140(40G/43Gtestingsolution)综合的40G/43G&In-bandOSNR便携式现场测试解决方案

一步操作一分钟即可有效地完成针对40G和ROADM带内信噪比性能评估一键式自动完成波长通道配置和分析网络开通时可进行实时高效的光谱分析(<1secondscan)!90dB动态范围，高灵敏度，即使使用5/95分光器也可正常扫描40G/43G映射颗粒可达AU-4兼容多种线路编码;NRZ,Duo-Binary,DPSK&DQPSK便于保存用户配置，方便现场调用电池独立供电操作，远程管理，多种外部通信接口，内置宏记录器

FTB-500Universalplatform第五十七页，共74页。以太网概述第五十八页，共74页。以太网802.3ba标准要点40GE和100GE使用与以前相同的以太网帧格式

100GbE的速率为103.125Gbps，40GbE的速率为41.25Gbps第五十九页，共74页。简化的40GbE/100GbE数据包传输将数据分包转换成64b/66b符号，并发送至PCS通道定期添加PCS通道标记以确保记录和重新对齐

（每210µs或每16383个数据块）8003017C9F3E目标MAC地址80030120FB1D源MAC地址0800EtherType4558……AA552D9B净荷（46–1500字节）9B3C7AF1FCS符号通道PCS分包MACPMA20:10PMD前导

符空闲

符号PCS通道#0PCS通道#1PCS通道#2PCS通道#19…#41…#40#39#22#21…#20#19#2#1#0…#41…#40#39#22#21…#20#19#2#1#0…循环分配PMA10:4…M19M2M1M0CFP第六十页，共74页。100G链路与10G链路的不同之处10G和100G以太网的重要区别光接口不同：xWDM或并行光纤主机接口不同：4x10G、4x25G和10x10G第1层不同：PCS通道、标记和偏差都是新概念第六十一页，共74页。EXFO40GE/100GE以太网测试解决方案第六十二页，共74页。?2010EXFOInc.保留所有权利。EtherBERT100GE/40GEBERT40G/100G第2/3层告警和误码以太网统计数据RFC2544

吞吐量、B2B、时延和帧丢失标准和自定义的RFC2544帧大小RFC2544采用全线速率智能环回一键环回通过交换数据包开销来使信息流返回到本地设备灵活的环回模式，可简化互操作测试数据包捕捉全线速率捕捉提供捕获滤波器和触发器，从而快速应对网络事件采用PCAP格式捕获并通过Wireshark读取过滤

高级故障10个用户可配置的过滤器，每个过滤器最多有四个操作数；每个已配置过滤器的详细统计数据诊断功能FTB-85100G以太网测试功能第六十三页，共74页。EXFO测试方案亮点完整组合：40/100G测试应用第六十四页，共74页。

Main100Gapplicationstodayare:BackbonecapacityexpansionRouterinterconnect现场测试了如指掌！第六十五页，共74页。误码率测试(BERT)BERT