Sieci optyczne xWDM
perspektywy ewolucji z
punktu widzenia operatora
Marcin Bajtek
Warszawa, 01 marca 2013
2
Agenda
część 1
dlaczego xWDM (technika zwielokrotnienia falowego we włóknie światłowodowym (DWDM),
obecne rozwiązania dominujące w domenie optycznej stosowane w sieciach telekomunikacyjnych (podstawowa nomenklatura: CWDM, DWDM, MDWDM, LHDWDM, Transponder, OA, MUX etc.),
możliwości oraz ograniczenia techniki DWDM w rzeczywistych światłowodowych torach transmisyjnych oraz zapoznanie ze sposobami modernizacji istniejących torów światłowodowych przy pomocy techniki DWDM w celu zwielokrotnienia ich przepływności,
kluczowe parametry sieci optycznych szanse/ograniczeń (OSNR, PMD, CMD).
część 2
obecne trendy rozwojowe sieci optycznych:
Optyka kompatybilna (IPoDWDM 40G/100G, Alien Wavelenght), NewLOOk
(passive solution), sygnały 10G/40G/100G, sieci ROADM (WB, PLC, WSS, WXC,
OTN).
sieci „LEGACY” (SDH, ATM) – czy jest to problem ?
4
Warstwa optyczna
Warstwa optyczna (kable światłowodowe,
urządzenia optyczne)
SDH
MUX
ETH
SDH
MUX
ETH
6
Zwiększenie przepływności
DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing),
CWDM (Coarse Wavelenght Division Multiplexing)
technika multipleksacji wielu sygnałów cyfrowych w jednym łączu światłowodowym z
przydzieleniem każdemu sygnałowi innej długości fali świetlnej, innego kanału.
7
ITU-T G.694.1
l
1529.55
(196 000)
1530.33
(195 900)
1531.12
(195 800)
1531.90
(195 700)
1533.47
(195 500)
1534.25
(195 400)
1535.04
(195 300)
1535.82
(195 200)
1537.40
(195 000)
1538.19
(194 900)
1538.98
(194 800)
1539.77
(194 700)
1541.35
(194 500)
1542.14
(194 400)
1542.94
(194 300)
1543.73
(194 200)
1546.92
(193 800)
1547.72
(193 700)
1548.51
(193 600)
1549.32
(193 500)
1550.92
(193 300)
1551.72
(193 200)
1552.52
(193 100)
1553.33
(193 000)
1554.94
(192 800)
1555.75
(192 700)
1556.55
(192 600)
1557.36
(192 500)
1558.98
(192 300)
1559.79
(192 200)
1560.61
(192 100)
1561.42
(192 000)
60
Wavelength [nm]
( Frequency [GHz] )
ITU Channel 59 58 57 55 54 53 52 50 49 48 47 45 44 43 42 38 37 36 35 33 32 31 30 28 27 26 25 23 22 21 20
80
01
8
G.709 opisuje siedem sposobów
mapowania ramek (10GBASE-
R/W, STM-N) do OPU
Przepływność dla ramki 10GE
LAN-PHY encapsulowanej w OTU-
2e(Opcja A) liczona jest jako
255/237 * 10.000 * 66/64, co daje
11 095 728 kbit/s.
FEC korekcja błędów oparta na
standardzie G.975
Enhanced-FEC >1500 km
10GE LANPHY
ITU-T G.709 (OTN)
G.975.1 Appendix I.7
km of Reach (in a typical WDM system)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Number of spans
No FEC
FEC
E-FEC
40G POS
9
Systemy xWDM
CWDM
Metro Span
DWDM
LH_DWDM
ROADM
192 8 32 80
Enterprise
Metro access
Metro core
Regional
National
Pan-continental
11
„Optical Transponder”
Jednostki transpondera optycznego są „zazwyczaj”
wymagane do wprowadzenia sygnałów optycznych do
systemu DWDM/CWDM. Zapewniają konwersję
standardowego sygnału optycznego STM-n/ATM/Eth lub
innego na sygnał o wymaganej dla danego kanału
DWDM długości fali.
.
Opis modułów systemu: Transponder
12
Opis modułów systemu: OMU, ODU
OMU (Optical Multiplexer Unit)
• Jednostka OMU służy do łączenia
dyskretnych długości fali otrzymanych z
OTU w jeden sygnał zbiorczy.
ODU (Optical Demultiplexer Unit)
• Jednostka demultipleksera optycznego
ODU wydziela indywidualne długości fal z
sygnału zbiorczego utworzonego przez
OMU.
13
Opis modułów systemu: Wzmacniacz optyczny
Wzmacniacz optyczny „Optical Amplifier” pracuje w
zakresie 1530 - 1563 nm i zapewnia (C –BAND, L-Band
OA:1574 nm -1605 nm):
• jednolite wzmocnienie dla wszystkich kanałów
• wydzielenie sygnałów sterujących i kontrolnych
• włączenie w tor sygnałowy modułów kompensacji
dyspersji chromatycznej
• umożliwiające monitorowanie liniowego sygnału
wyjściowego
14
Opis modułów systemu: Optyczny monitor,
Supervisory
Pakiet „Optical Monitor” mierzy widmo optyczne w kontekście szczytowej mocy wyjściowej
każdego obecnego kanału. Informacja ta jest następnie wykorzystywana do sterowania
zmiennym tłumikiem linii, zlokalizowanym we wzmacniaczu optycznym OA.
W ten sposób można modyfikować całkowite wzmocnienie, co daje efekt nachylenia
kształtu charakterystyki wzmocnienia.
Dzięki możliwości nachylenia charakterystyki wzmocnienia w odpowiednim kierunku (za
pomocą sterowników programowych) możemy kompensować np.:
• wahania tłumienia przęsła i parametrów transmisyjnych światłowodu
• starzenie się elementów
Pakiet nadzoru „Supervisory” jest to pakiet transmisji małej szybkości, która umożliwia
komunikację między elementami sieci systemu.
15
OA
OA
MU
X
DM
UX
3 R
3 R
3 R
3 R
3 R
3 R
DWDM Equipment
Interface
Interface
Monitoring w systemach xWDM
OLS 1.6T
spectrum analyser
device
16
Optyczny „monitoring”
Time domain methods / tylko dla OEO - transpondery /:
• Bit Error Ratio (BER),
Errored Second Ratio (ESR)
Severely Errored Second Ratio (SESR)
Frequency (or wavelength) domain methods / dla urzadzeń DWDM
wyposażonych w „optyczny analizator widma” /:
Channel power ;
Total power ;
Optical Signal-to-Noise Ratio (OSNR) when no significant noise
shaping is present;
Channel wavelength;
Q-factor.
17
Automatic Power Equalization
OA
OA
MU
X
DM
UX
Transponder Tx
Transponder Tx
Transponder Tx
Transponder Rx
Transponder Rx
Transponder Rx
System xWDM
OA
OA
MU
X
DM
UX
System xWDM
spectrum analyser
device Regulowany
tłumik
VS
19
Podstawy teoretyczne
obiekt B
OSNR w/g definicji, określa stosunek mocy sygnału użytecznego do mocy sygnału szumu.
ASE
S
P
POSNR dBdBorOSNR 2218
20
Edge
Technologia IPoDWDM (wprowadzenie)
3G Mobile Access
PSTN
SDH/SONET
Ethernet/WDM
Core Transport
Business Access
Corporate
Enterprise
IP Transport
IP Transport
Access
Network
21
Technologia IPoDWDM (wprowadzenie)
MUX/
DMUX
OTU
OTU
OTU
OA
OTU
OTU
POWER
MONITOR
Klasyczny system xWDM
22
OA
OA
MU
X
DM
UX
Transponder Tx
Transponder Tx
Transponder Tx
Transponder Rx
Transponder Rx
Transponder Rx
Urządzenie xWDM
Interfej LINIOWY
Interfejs LINIOWY
IN
TE
RFE
JS
Y K
lien
ckie
Obiekt XYZ
SDH EQUIPMENT
Technologia IPoDWDM (wprowadzenie)
DWDM XXX
Urządzenie „zewnętrzne”
23
Technologia IPoDWDM (wprowadzenie)
OA
OA
MU
X
DM
UX
Transponder Tx
Transponder Rx
Transponder Tx
Transponder Rx
Transponder Rx
Transponder Rx
Urządzenie xWDM
B&W
ITU-T: G 694.1
DWDM freguency grid specificed
„New” Recommendation G 698.1 and G698.2
Definicja λ –
interface
• B-PON broadband passive optical network
ITU-T G.983 series • G-PON Gigabit capable passive optical network ITU-T G.984 • GE-PON Gigabit Ethernet passive optical network IEEE 802.3 1000BASE-PX series • SDH Synchronous Digital Hierarchy ITU-T G.707
•OTN Optical Transport Network ITU-T G.709
50 GHz Filter 10G Finisar
10G OTU100
Optyka kompatybilna- doświadczenia
Orange
2006-01-01 2010-05-01
2007-01-01 2008-01-01 2009-01-01 2010-01-01
2006-07-01
Idea pomysłu
2007-07-07
Spotkanie z TP R&D,
zaproszenie do testów
2007-07-11
Zgłoszenie do konkursu
2009-03-01
Komercyjne wdrożenie w sieci produkcyjnej; platforma Metro WDM
2007-07-10
ITU-T G.698.2
2010-03-01
Testy przestrajalnych wkładek XFP
Negocjacje w TP
Badania, dokumentacja
2009-03-16
TSC Meeting - zgoda na zastosowanie rozwiązania w sieci TP
2009-02-10
Komercyjne wdrożenie w sieci produkcyjnej; sieć szkieletowa(LH)
2009-01-14
Umowa zakupowa z dostawcą modułów
2010-01-27
Cisco Networkers
– prezentacja rozwiązania
2008-03-16
I nagroda w kategorii innowacji technicznych w wewnętrznym konkursie Orange
2010-12-01
Pierwsze testy 40Gbps w grupie FT
2009-03-26
Konferencja NFOEC case study Menara Network
26
Intensity
modulation
Binary
Chirp-free
NRZ – OOKK
RZ-OOK
CNRZ-OOK
CRZ-OOK
Multi-level
Chirped
M-ASK
Pseudo
Multi-level
CS-RZ, VSB-CSRZ, APRZ
Correlative
coding
PSBT, ODB
RZ-AMI
Schematy modulacji_10G
27
(Differential)
Phase
modulation
Binary
NRZ RZ
NRZ – DPSK
p-NRZ-DPSK
Apol-NRZ-DPSK
RZ-DPSK
p-RZ-DPSK
Apol-RZ-DPSK
Multi-level
NRZ RZ
NRZ – DQPSK
PDM-(NRZ)QPSK
PDM-(NRZ)QPSK
(+coherent Rx)
RZ – DQPSK
CRZ-DQPSK
CSRZ-DQPSK
PDM-(RZ)QPSK
PDM-(RZ)QPSK
(+coherent Rx)
Schematy modulacji_40G/100G
30
ALU ROADM
1830PSS
40/100G IPoDWDM Testy w Orange (Field Trial)
ALU (ex Lucent Tech.)
OLS 800G/1.6T
31
Testy IPoDWDM – tradycyjny system DWDM
■ Długość odcinka: 660 km
■ Typ światłowodu: SMF-28
■ Ilość „Span” #: 9
■ Długość „Span”: od 10 do 100 km
■ „optical channel grid”: 100 GHz
■ Realizacja w systemie
wykorzystującym standardowe
typy sygnałów 10G (od 28 do 35)
■ Dyspersja chromatyczna:
kompensowana
■ Moc optyczna: per kanał: 3-3,5
dBm
33
■ Do testów wybrano drogę optyczną o najgorszych parametrach
(tłumienność, CD)
■ Stopa błędów sygnału 100G (IPoDWDM) obserwacja > 25 godzin (pre
FEC BER): 2.3E-3
■ Połączenie działało „nie zakłócając” istniejących serwisów 2.5G/10G
(sieć produkcyjna)
■ Nie stosowano „band guard” (100 GHz)
■ Podczas planowania zastosowano standardowe zasady techniczne
określone w dokumentacji technicznej urządzenia
■ Praca stabilna, w pobliżu dolnej granicy wydajności FEC
Testy IPoDWDM – tradycyjny system DWDM
Podsumowanie:
35
Testy IPoDWDM – ROADM
■ Długość odcinka: 1045,5 km
■ Ilość „Span” # 15
■ Długość „Span”: od 7 do 115 km
■ „optical channel grid”: 50 GHz
■ Realizacja w systemie
wykorzystującym typy sygnałów
40G, 100G (coherent)
■ Dyspersja chromatyczna: nie
kompensowano
LEGEND:
- ROADM node-1830PSS
- OMS in ROADM network
WROCŁAW/SA1
BYDGOSZCZ/SA1
3D
3D
4D
xD – n degrees ROADM
3D
3D
4D
POZNAŃ/SC3
POZNAŃ/SC1
ŁÓDZ/SC1
KATOWICE/SA2
WARSZAWA/SA1
WROCŁAW/SA3
2D
2D
-ILA
100Gb/s LINK
101,5km
60km
60km 62,5km
100,5km
97km
54km
7km
84,5km
115km
0,5km
90km
91km
83km
39km
KATOWICE/P01
CRS3, M6
WARSZAWA/UK9
CRS3, M6
36
CRS-3 100G PLIM
M6 Chassis 100GE TXP
CFP-CXP
ROADM NETWORK
1830PSS SWAC
WARSZAWA
CRS-3
OTU4 100GE
Docelowo: jedna karta wg zapowiedzi Cisco (CRS3 z interfejsem OTN4)
CRS-3 100G PLIM
M6 Chassis 100GE TXP
1830PSS SWAC
KATOWICE
OTU4 100GE
Testy IPoDWDM – Topologia
37
LEGEND:WROCŁAW/SA1
BYDGOSZCZ/SA1
POZNAŃ/SC3
POZNAŃ/SC1
KATOWICE/SA2
WARSZAWA/SA1
WROCŁAW/SA3
KATOWICE/P01
CRS3, M6
WARSZAWA/UK9
CRS3, M6
9215
9270
9565
95709565
9570
9310
9565
9570
9275
9310
9565
9570
100G PM-DQPSK
100G PDM-QPSK/DP-QPSK
40G PDM-BSK/PDPSK
Testy IPoDWDM – Topologia
38
* 50 GHz odstęp między kanałowy pomiędzy dwoma 100G kanałami
Testy IPoDWDM – Wyniki
100G IPoDWDM praca bez błędów
>48 h
Stopa błędów:
Warszawa -8,25E-5
Katowice -1,20E-6
DP-QPSK ALU 100G
-16,14dBm
20dB
50GHz
analizator: MTS 800, Resolution: -0 GHz, High sensivity: No, Noise acquisition BW: 0,10nm
100G DP-QPSK – modulacja/spektrum optyczne
40
DP-DQPSK Cisco 100G
-16,14dBm
20dB
50GHz
analizator: MTS 800, Resolution: -0 GHz, High sensivity: No, Noise acquisition BW: 0,10nm
„różnica”
100G DP-DQPSK – modulacja/spektrum optyczne
41
■ Realizacja testów w środowisku sygnałów 40G/100G koherent.
■ Stopa błędów sygnału 100G (IPoDWDM) pre FEC BER: 8.25E-5
(margin -10E-5)
■ Obydwa rozwiązania ALU i Cisco posiadają zbliżone parametry oraz
działają stabilnie
■ Kodowanie różnicowe stosowane przez Cisco zwiększa odporność
przeciwko zrazy fazowych laserowych - nieco lepsze wyniki
■ Ze względu na zastosowanie modulacji DP-DQPSK przez Cisco widmo
sygnału jest szersze - może to spowodować problemy z przesłuchami w
bloku Add/Drop urządzenia ROADM - może to wymagać dodatkowych
statycznych filtrów lub stosowania „guard band”
Testy IPoDWDM – ROADM
Podsumowanie:
Top Related