OTN技术原理及相关标准-最完善版本

OTN技术原理及相关标准张 杰北京邮电大学信息光子学与光通信研究院 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室 010-62282139; lgr24@ 2011.5.23

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提纲12 3 4 光纤通信演进及趋势

DWDM和OTN的对比OTN技术原理与特点

OTN国内外标准与规范

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历史 光电报 光电话 光纤通信

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早期的视觉

光通信

从 “烽火戏诸侯” 到 “特洛伊之 战” ……“Troy is dead!”

光源

传输

接收

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Claude Chappe的“光电报”

欧洲最早的通信网络 (1793-1852年)-5-

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Alexander Graham Bell的“光电话”1880年6月3日，继发明电话后4年贝 尔实验了人类历史上的第一个光电话Bell 和他 的光 电话

(Light Telephone) 通信系统 ……(1847-1922)

光电话系统工作原理电池

光电话系统实验装置带狭缝的活 动和固定板 话筒 光束

米光源

发送器

接收器

焦点处配备硒接 收装置的反射镜

听筒

接收器

发射器 -6-

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光纤通信

十九世纪人们就已经掌握了

内反射现象的基本原理(John Tyndall, 1870)

内反射现象

早期即使带包层的光纤损耗

也可达1000dB/km 左右(1960)

光由表 面反射 光线逐 渐泄漏

工艺改进使接近理论极限的

低损耗光纤成为可能(约1979)

水从容器中流出

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激光光源特点普 通 光 激 光

非相干光，谱线很宽 空间发散，方向性差 难以汇聚，强度不高

单色性好 相干性好 汇聚性好

发散角小 方向性强 亮度集中

激射的一般条件：

激励物质 泵浦源 谐振腔

粒子数反转分布 光信号正反馈与频率选择-8-

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光纤的电磁波谱紫外区10-4

伽马射线

10-2

400

可见光

1

X -射线

600

800 102

第一损耗窗

紫外光 可见光1000

波长(nm)

104

近红外区

红外光106

1200O-band (1260-1360nm) 1400 E-band (1360-1460nm) S-band (1460-1530nm) C-band (1530-1565nm) L-band (1565-1625nm) U-band (1625-1675nm)

第二损耗窗 第五损耗窗 第三损耗窗 第四损耗窗

108

1600

无线电波红外区1800

1010

波长(nm)

1012

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光纤通信系统组成光发射端机电数据 信号驱动 电路

信道 (传输媒质)Tx 光缆 RxTZ Amp

光接收端机判决电路Amp C D Q

电数据 信号

I

发光二极管 或激光器

光电检测器

时钟提取CDR

强度调制-直接检测 (IM-DD) 光纤数字通信系统组成框图- 10 -

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现状 水平与趋势 需求与挑战 现状与问题

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当前我国网络的总体水平2009/12移动电话用户数 国定电话用户数 7.47 亿 3.14 亿

2010/128.59 亿 2.94 亿

网民总人数 互联网国际出口带宽通信光缆长度Source: MIIT; CNNIC

3.84 亿 866,367 Mbps826.7 万公里

4.57 亿 1,098,957 Mbps995 万公里

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新业务对接入带宽的要求60K 1

20K 256K 512K 512K 1M VoIP H.264/AVS标清 MPEG4标清 高清 视频通信/游戏 普通上网 高速上网 3~5年总接入带宽预计 远期总接入带宽预计 60K 120K 256K 512K 512K 1M 下行 上行 1.5M 2M 2.5M 3M 4M 8M 15M 20M 30M 1.5M 2M 2.5M 3M 4M 8M 15M 20M 30M

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全球业务发展趋势预测

2009-2014年全球IP业务增长4倍以上，达到0.767Zettabyte,年复合增长率(CAGR)为34%

到2014年，1个人需要花费2年以上时间才能看完IP网上在1秒内 传播的视频业务流量，或者花费7200万年看完IP网上全年传播的 视频业务流量

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需求与挑战网络需求/挑战融合业务流持续增长 高带宽应用发展迅猛

C A P灵活性需求

路由器端口速率提升 光网络结构日益复杂

容量需求

功耗需求

Capacity

Agility

Power

超大容量交换 超大流量汇聚 超高速率传输 超大规模组网 超宽带新业务

多粒度可重构 灵活业务疏导 自动连接建立 动态资源分配 性能感知可控

单元模块设计 功能组件优化 绿色节能管理 降低系统动态 减少电域处理

高性能的光传送网技术

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挑战之一：容量

C A P

当前未来10-15年

容量 ~Tb/s,单通道速率 40Gb/s容量 ~Pb/s,单通道速率 ~Tb/s级

现象：系统容量快速增长

措施：提高全光频谱效率- 16 -

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挑战之二：灵活性基于 IP 的 各种新业务突发性Cluster

C A P融合业务

大信息量 流式传输

IP分组网络 组播能力

超宽带多样化LANUMTS

异构性 开放性 动态性 分布性 自治性

问题: 光交换与光联网能否很好地支持分组(IP) ?对光网络的 期盼分布式适应性 大规模 层域化OBADM

动态

灵活

高效

光网络 实现全光弹性化 传送模式 承载模式

光网络

交换模式 控制模式 管理模式 安全模式 - 17 -

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挑战之三：功耗640Gb/s 堆叠 100Tb/s 堆叠

C A P1Pb/s

10.8KWCRS-1

~1.7MW160 CRS-1

~17.4MW (中型电站)1600 CRS-1

现象：功耗限制带宽增加

措施：交换向全光层转移- 18 -

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光传送网现状：干线传送网

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光传送网现状：城域传送网

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光传送网现状：干线/城域核心

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