OptiX OSN 6800: Интеллектуальная оптическая платформа передачи. Описание оборудования

Обзор технологий

233

Плата

Максимальная

потребляемая

мощность при

температуре 25

°C

(Вт)

Максимальная

потребляемая

мощность при

температуре 55

°C

(Вт)

Вес (кг) Занимае-

мые слоты

Доступные

слоты

MR8 0,2

0,3

1,0 2

IU1–IU17

CMR2 0,2

0,3

0,8 1

IU1–IU17

CMR4 0,2

0,3

0,9 1

IU1–IU17

ROAM 66,0

72,6

3,2 3

IU1–IU17

WSM9 17,0

18,7

2,2 2

IU1–IU17

WSD9 17,0

18,7

2,2 2

IU1–IU17

RMU9 11,0

12,1

1,1 1

IU1–IU17

TQM 50,8

55,9

1,2 1

IU1–IU8,
IU11–IU16

TDG 29,7

32,7

1,1 1

IU1–IU8,
IU11–IU16

TQS 43,0

47,3

1,2 1

IU1–IU8,
IU11–IU16

NS2 38,0

41,8

1,2 1

IU1–IU8,
IU11–IU16

XCS 20,0

22,0

1,0 1

IU9,

IU10

OAU1 33,0

36,3

1,8 2

IU1–IU17

OBU1 16,0

17,6

1,3 1

IU1–IU17

SC1 13,5

14,9

1,0 1

IU1–IU17

SC2 13,5

14,9

1,0 1

IU1–IU17

SCC 30,0

33,0

1,2 1

IU17,

IU18

AUX 14,0

15,4

0,5 1

IU21

DCP 6,8

7,5

1,0 1

IU1–IU17

OLP 6,0

6,6

0,9 1

IU1–IU17

SCS 0,2

0,3

0,8 1

IU1–IU17

VA1 6,5

7,2

1,0 1

IU1–IU17

VA4 8,5

9,4

1,0 1

IU1–IU17

MCA4 16,0

17,6

1,9 2

IU1–IU17

MCA8 17,0

18,7

1,9 2

IU1–IU17

Обзор технологий

234

Приложение C Обзор технологий

В таблице приведены разделы данной главы.

Раздел

Описание

C.1 Технология OTN

Технология OTN.

С.2 FEC и AFEC

FEC и AFEC.

C.3 Усилитель на легированном

эрбием волокне

Усилитель на волокне, легированном эрбием.

C.4 Усилитель Рамана

Усилитель Рамана.

C.5 Технология CWDM

Технология CWDM.

C.1 Технология OTN

C.1.1 Технические основы

SDH/SONET и WDM это наиболее значительные и совершенные технологии, ис-
пользуемые  в  современных  сетях  передачи.  Технология SDH/SONET главным
образом  служит  для  обработки  услуг  на  электрическом  уровне,  включая:  дис-
петчеризацию  (груминг)  кросс-коммутации  виртуальных  каналов VC, синхрони-
зацию и линии отдельных каналов. SDH/SONET обеспечивает доступ, мультип-
лексирование,  транспортировку,  гибкий  груминг,  управление  и  защиту  для  суб-
скоростных услуг E1, T1, E3, T3 и STM-N. Технология WDM в основном обраба-
тывает  услуги  на  оптическом  уровне,  включая:  многоканальное  мультиплекси-
рование и демультиплексирование, дальнюю передачу, это позволяет экономич-
но транспортировать услуги спектральных каналов.

По мере роста требований по полосе пропускания сети, сети SDH/SONET, бази-
рующиеся  на  диспетчеризации  виртуальных  контейнеров VC, сталкиваются  с
проблемой  нехватки  ресурсов  для  расширения;  традиционная  же  технология
WDM использует метод, когда сигналы клиента непосредственно отображаются
в оптический тракт, и поэтому ограничены приложениями "точка-точка".

В этих условиях, появление OTN это требование времени. Технология OTN поя-
вилась  из SDH/SONET (отображение,  мультиплексирование,  гибкая  кросс-
коммутация,  встроенный  заголовок,  конкатенация,  защита  и FEC). Работоспо-
собность  и  управляемость  технологии SDH/SONET применяется  для  системы
WDM.  В  результате,  технология OTN объединяет  в  себе  преимущества
SDH/SONET и WDM. Кроме того, OTN определяет полную архитектуру системы.
В OTN каждая сеть имеет определенный механизм управления и мониторинга;
как оптический, так и электрический уровни снабжены механизмом обеспечения
живучести  сети.  Это  полностью  удовлетворяет  требования  операторов  по  экс-
плуатации и обслуживанию.

Обзор технологий

235

C.1.2 Стандартная система OTN

Стандартная система OTN в основном базируется на следующих рекомендаци-
ях ITU-T:

G.805: Общая функциональная структура транспортной сети, применитель-
но к SDH и OTN;

G.806: Методы описания характеристик оборудования и общих функций,
применительно к SDH и OTN;

G.872: Определения сети на трех уровнях, включая OCh, OMS, OTS. И опи-
сание функций сети на каждом из уровней. Также G.872 делит уровень OCh
на три подуровня, включая OTU, ODU и OPU;

G.798: Определяет элементарные функциональные модули OTN; опреде-
ляет обработку на каждом уровне OTN, включая функцию адаптации уров-
ня заказчика/услуг и функции вывода и соединения на каждом уровне OTN.
G.798 играет ту же роль, что и G.783;

G.709: Определяет структуру кадров OTN и функции заголовка на каждом
уровне; определяет процесс отображения клиентских услуг в OTN, включая
отображение VC и процесс мультиплексирования в OTN. G0.709 играет ту
же роль, что и G0.707;

G.7710: Требования функции управления оборудованием, которые приме-
няются в SDH и OTN;

G.874: Модель данных управления OTN и функциональных требований, ко-
торая описывает пять специальных функций управления на базе G.7710;

G.808.1: Общее защитное переключение, применяемое в SDH и OTN;

G.873.1: Определяет защиту линейного ODUk в домене OTN;

Рекомендации ITU-T, такие как G.959.1 и G.664, определяют характеристи-
ки физического уровня OTN. Остальные рекомендации на стадии создания,
например: G.808.2 (общее защитное переключение) и G.873.2 (защита
ODUk кольцевой сети домена OTN).

C.1.3 Характеристики технологии OTN

Технология OTN характеризуется:

В OTN применяется контейнер OPUk для прозрачной адаптации и транс-
портировки любых клиентских услуг без изменения полезной нагрузки или
данных заголовка; обеспечивается эффективное управление и мониторинг
качества QoS; совместим с любыми новыми видами услуг в будущем;

OTN использует асинхронное отображение и мультиплексирование, так что
в синхронизации во всей сети нет никакой необходимости. Это устраняет
ограничения по синхронизации и значительно упрощает конструкцию сис-
темы;

Благодаря кросс-коммутации и мультиплексированию каналов ODU1, в
OTN осуществляется гибкая диспетчеризация субскоростных услуг между

Обзор технологий

236

OCh и портом стороны клиента. В результате достигается высокая степень
использования ресурсов спектрального канала и гибкий сквозной груминг;

В OTN имеется стандартная функция FEC, что позволяет достичь макси-
мальной эффективности кодирования 6,2 дБ (BER = 10E – 15). Снижается
допустимый уровень шума в оптическом канале; увеличивается расстояние
между электрическими регенераторами; уменьшается количество станций;
снижается общая стоимость сети;

При использовании различных точек инициации мониторинга TCM, разные
операторы и заказчики могут отслеживать качество передачи одних и тех
же услуг. Это позволяет упростить обслуживание и поиск неисправностей.

Присущий недостаток технологии OTN в том, что функции адаптации и отобра-
жения основных видов услуг GE/10GE в системе OTN отдельно не учитывается.
Полоса пропускания GE/10GE не соответствует ёмкости ODUk. При применении
ODU1  для  транспортировки  одного  канала  услуг GE показатель  использования
полосы пропускания получается низкий. При транспортировке двух каналов ус-
луг GE, когда GFP непосредственно  размещает  их  в  один ODU1 асинхронным
способом, прозрачность передачи услуг и изоляция GE потоков становится про-
блемой. Кроме того, стандартный контейнер OPU2 (9,995 Гбит/с) не имеет дос-
таточной  полосы  пропускания  для  транспортировки  сигналов 10GE LAN
(10,3125 Гбит/с).

C.1.4 Схема реализации технологии OTN

I. Схема реализации услуг GE

Для  передачи GE услуг,  согласно  концепции TDM, OPU1 делится  на  два  тайм-
слота, каждый из которых несет данные одного потока GE. Таким образом, дос-
тигается отображение, прозрачная передача и изоляция услуг GE, что является
непосредственной основой для кросс-коммутации груминга услуг GE (GE ADM).
Для  других  субскоростных  услуг  со  скоростями  ниже  скорости  передачи OPU1
(например, FE, STM1, STM4, FDDI и ESCON), для  отображения  также  можно
применить метод деления тайм-слотов.

II. Схема реализации услуг 10GE LAN

Для отображения услуг 10GE LAN, Huawei предлагает три решения:

Повышение частоты опорного источника синхронизации при отображении в
OPU2, чтобы повысить скорость передачи контейнеров до уровня 10GE
LAN и достичь полного отображения сигналов 10GE. Это возможность ба-
зируется на свойстве, что размер кадра OTU фиксирован, в то время как
частота в кадре меняется в зависимости от скорости передачи. Это реше-
ние увеличивает скорость передачи OTU2 до 11.1G, не влияя на процессы
более высоких уровней, чем OTU2;

Обзор технологий

237

Жертвуя  полосой  пропускания.  Скорость  контейнеров OPU2 не  меняется;
следовательно, не соответствует полоса пропускания. В результате услуги
10GE не могут передаваться в полной полосе пропускания. Чтобы избежать
потери  информации  при  несовпадении  трафика,  сокращается  обработка
данных  контроля  трафика  на  порте 10GE, что  позволяет  снизить  объем
информации, передаваемой оборудованием в сторону клиента. При  таком
решении,  трафик  на  порте 10GE без  потери  пакетов  можно  максимально
снизить до 9,995 Гбит/с;

Жертвуя эффективностью кодирования FEC. Размеры и частота кадров
OTU2 не меняется; и некоторые байты FEC используются для размещения
полезной нагрузки. В результате ёмкость контейнеров OPU2 возрастает и
достигается полное отображение сигналов 10GE. Это решение ведет к по-
тери эффективности кодирования FEC на 3 дБ.

Оператор в зависимости от реальных условий может выбрать одно из трёх ре-
шений. Например, третье решение можно использовать при небольшой дально-
сти передаче с большим запасом по уровню шумов, а первое и второе решения
выбирается при малом запасе по уровню шумов.

III. Реализация схемы при взаимодействии с SDH/WDM сетями

OTN это перспективная транспортная технология, и должна объединять в себя
передовые возможности сервисной сети и отстающие возможности транспорт-
ной сети. Технология DW OTN гарантирует интеграцию сигналов клиента; и OTN
поддерживает различные услуги, типа IP, ATM и SAN, как сейчас, так и в буду-
щем. Рекомендации ITU-T, касающиеся OTN, не определяют физические харак-
теристики сигналов OTM-n.m. Разделение каналов по частоте и разнос каналов
по длине волны OptiX OSN6800 также соответствуют стандартам ITU-T G.694.1 и
ITU-T G.694.2. Соответственно, оборудование OTN компании Huawei может
взаимодействовать с традиционным оборудованием WDM.

OptiX OSN6800 характеризуется следующим:

Полностью поддерживает функциональные требования каждого уровня
OTN (включая OTS, OMS, OCh, OTU и ODU);

Предоставляет полный комплект интерфейсов: TDM, ATM, SAN, FE, GE и
10GE;

Благодаря унифицированному грумингу услуг OCh, ODUk, GE и VC приме-
няется для различных сценариев;

Имеет отличную совместимость с прошлыми и передовыми решениями.

C.2 FEC и AFEC

Блок преобразования длины волны имеет функцию Упреждающей коррекции
ошибок (FEC).

Технология FEC технология коррекции ошибок при передаче. Оптический транс-

Обзор технологий

238

пондер  использует  метод  кодирования  Рида-Соломона.  Он  может  исправлять
ошибки максимум в 8 байтах, находящихся в любом положении последователь-
ности  из 255 байтов,  и  имеет  довольно  мощные  возможности  для  коррекции.
Благодаря  добавлению  избыточного  кода,  скорость  цифровой  передачи  повы-
шается. FEC используется в OptiX OSN 6800 в согласии со стандартами G.975.1
или G.975 ITU-T и поддерживает обработку заголовка согласно стандарту G.709
ITU-T.

Функция FEC повышает бюджет системы передачи DWDM по OSNR и увеличи-
вает дальность передачи. Кроме того, функция FEC уменьшает коэффициент
битовых ошибок в линии передачи и снижает влияние на качество передачи та-
ких факторов, как старение компонентов или ухудшение параметров волокна.
Это, в свою очередь, повышает качество связи DWDM сети передачи.

AFEC это новая техника коррекции ошибок. В ней используется двухуровневое
кодирование, более высокая эффективность кода и равное распределение па-
кетных ошибок. AFEC более мощная технология, чем FEC.

C.3 Усилитель на легированном эрбием волокне

Для усиления оптических сигналов в С-диапазоне и, соответственно, повышения
дальности передачи без электрической регенерации, в системе применяется со-
временная технология усиления на волокне, легированном эрбием (EDFA). Что-
бы  усиление  отдельного  канала  не  зависело  от  общего  количества  каналов  в
волокне, EDFA совместно использует две технологии: технологию обратной свя-
зи  по  усилению  и  технологию  управления  коэффициентом  пропускания.  Кроме
того, EDFA позволяет  избежать  всплеска  битовых  ошибок  при  увеличении  или
уменьшении количества каналов.

C.4 Усилитель Рамана

Усилитель  Рамана  это  важное  практическое  применение  эффекта  стимулиро-
ванного Рамановского рассеяния (SRS). Кварцевое волокно имеет очень широ-
кий  спектр  усиления SRS. Этот  спектр  имеет  широкий  пик  на  частоте 13 ТГц.
Если одновременно по волокну распространяются слабый сигнал и мощное из-
лучение накачки, и если разность их частот в диапазоне спектра Рамановского
усиления,  то  слабый  сигнал  усиливается.  Спектр  усиления  волоконного  усили-
теля Рамана приведен на Рис. С-1.

Обзор технологий

239

Излучение

накачки

Усиление

30 нм

13 ТГц (70 нм - 100 нм)

Рис. C-1

Спектр усиления усилителя Рамана

Усилитель Рамана всегда используется на стороне приёма, совместно с усили-
телем EDFA. В нем применяется механизм распределенного усиления для при-
ложений сверхдальней передачи и со сверхдлинным пролетом. См. Рис. С-2.

Сторона передачи

EDFA

Излучение накачки

Сторона приёма

Сигнал

Лазер

EDFA

Волокно

Рамановский

усилитель

Ответвитель

Излучение

накачки

Рис. C-2

Применение Рамановского усилителя в системе OptiX OSN 6800

Усилители Рамана используется на стороне приёма системы DWDM для усиле-
ния оптических сигналов. В основном состоит из лазера накачки и работает в
режиме встречной накачки.

Примечание:

Встречная накачка означает ввод светового излучения накачки с одного конца волокна, в направ-
лении противоположном передаче основного сигнала. При такой накачке возникает значительная
разница фаз между основными сигналами и излучением накачки. И колебания Рамановской на-
качки направлены в обратном направлении по отношению к передаваемому сигналу, что эффек-
тивно снижает шумы создаваемые накачкой.

C.5 Технология CWDM

Технология DWDM является несомненным лидером среди ныне существующих
технологий для волокна; однако стоимость её высока. А технология WDM это
более дешёвая технология. И как требование на современном этапе, появилась
технология CWDM.

CWDM и DWDM отличаются в двух направлениях:

Обзор технологий

240

Разнос между несущими каналами CWDM системы большой; и, соответст-
венно, по одному волокну можно передать только от 2 до 16 спектральных
каналов. Понятия "грубый" и "плотный" ("course" и "dense") означают разли-
чия в интервалах между каналами;

Модулированный лазер в CWDM системе не охлаждается, а в DWDM сис-
теме  обязательно  охлаждается.  Охлаждаемый  лазер,  чтобы  обеспечить
стабильность  длины  волны,  требует  наличия  схемы  управления  системой
охлаждения,  что  трудно  достижимо;  и  поэтому DWDM технология  более
дорогостоящая.

DFB лазер, применяемый в CWDM системе, не требует охлаждения; и поэтому
стоимость намного снижается и составляет 30% от стоимости лазера в DWDM
системе. По мере того как многие операторы городских сетей осознали необхо-
димость более рациональных решений, CWDM система становится все более
востребованной.

Системы DWDM и CWDM отличаются  главным  образом  разным  интервалом
между спектральными каналами. Сейчас система CWDM работает в диапазоне
1260~1620  нм,  при  разносе  каналов 20 нм,  и  может  мультиплексировать  до 16
спектральных  каналов.  Диапазон 1400 нм  используется  редко,  из-за  большого
затухания.

В  сравнении  с DWDM системой,  система CWDM обеспечивает:  определенное
количество  каналов;  дальность  передачи  до 100 км;  намного  ниже  стоимость;
большая  гибкость.  Система CWDM в  основном  применяется  в  городских  сетях
(MAN). CWDM обеспечивает  большую  полосу  пропускания  при  низкой  себе-
стоимости,  что  позволяет  использовать  её  в  распространенных  сейчас  сетях:
"точка-точка", Ethernet и кольцо SONET. Система CWDM выгодно использовать в
ситуации  с  небольшой  дальностью  передачи,  широкой  полосой  пропускания  и
плотным  расположением  точек  доступа,  например,  сети  отдельных  зданий  или
между ними.

Технология CWDM это компромисс между ценой и производительностью, отсю-
да и неизбежные при этом ограничения в производительности. Эксперты в этой
области отмечают три основных недостатка технологии CWDM на данном этапе:

Система CWDM мультиплексирует меньшее число каналов в одно волокно,
что потребует больших расходов при расширении системы в будущем;

Стоимость  оборудования  мультиплексирования  и  модуляторов  мультип-
лексирования  требуют  дальнейшего  снижения  себестоимости;  это  обору-
дование  нельзя  производить  простым  переконструированием  соответст-
вующего оборудования DWDM системы;

Технология CWDM всё еще не стандартизирована.

OptiX OSN 6800: Интеллектуальная оптическая платформа передачи. Описание оборудования - часть 31