城域光网络概述

城域光网络概述

07124798 康晨

城域光网桥接于长途网和接入网之间，把接入网中企业网的各种业务连接到运营商的骨干网。考虑城域网的以上要求，建设城域光网必须注意三个方面：1、针对网络中实际的业务模型，采用合适的网络拓扑结构(包括树状型、环网型、双归型、网状网型等)；2、针对业务颗粒大小及其分布，采用合适的网络分层结构(包括二层结构、三层结构等)；3、考虑网络拓扑和分层结构，选用合适的技术及产品。

城域网是数据骨干网和长途电话网在城域范围内的延伸和覆盖，它承担着集团用户、商用大楼、智能小区等业务接入和通路出租等纷繁复杂的任务，需要通过各类网关实现话音、数据、图像、多媒体、IP接入和各种增值业务及智能业务，并与各运营商的长途网和骨干网实现互通。城域网不仅是传统长途网与接入网的连接桥梁，更是传统电信网与新兴数据网络的交汇点及今后三网融合的基础。

城域业务网可以分为骨干层、汇聚层和接入层3个层次。与之相对应，根据容量大小，城域光网络的接入层和汇聚层可以采用SDH2.5Gbit/s速率及以下的多业务传送平台(MSTP);骨干层可以灵活选用SDH 10Gbit/s速率左右的MSTP，经济发达地区可以采用城域WDM或OADM系统。

在此阶段，SDH设备采用数量较少的通道对以太网业务实现透明传送，可以为运营商提供远程局域网互联，通常并不对外开展运营，同时，城域WDM仅仅采用背靠背的OTM设备组建环网，整体性能较弱。

此阶段SDH已经演化成为符合国际要求的MSTP，除以太网透传功能外，还能提供L2交换以及ATM业务的接入和汇聚功能，同时，城域WDM已经采用OADM 组建环网，自适应的多业务接入、子速率汇聚、多跨距组合、光层保护等功能。

此阶段，RPR处理功能已经融入MSTP，可以实现以太网带宽的统计复用。公平的带宽分配、更加严格的CoS和QoS以及愈发安全的用户隔离功能。同时，城域OADM/OXC可以综合光交叉和电交叉的处理方式，并可基于G.709 OTN制式对所有客户层信号进行迅捷而动态的处理。

即在城域光网络的层面上，增加智能化的控制层面，从而快速相应业务层的带宽申请，并更多地采用交换式连接来建立SDH电路或波长通道，还能根据实际运营的需要随时拆除、更新或重建电路或通道，为带宽租用和光虚拟专网等运营场合提供智能化的策略。

目前，各运营商的城域光网络，应从采用单纯的SDH设备转向采用基于SDH 的多业务传送平台(MSTP)。MSTP可以实现包括155/622Mbit/s、2.5Gbit/s和10Gbit/s等多种速率，一方面，MSTP保留了固有的SDH交叉能力和传统的

SDH/PDH业务接口，继续满足话音业务的需求；另一方面，MSTP提供ATM处理、Ethernet透传以及Ethernet或RPR的L2交换功能来满足数据业务的汇聚、梳理、整合的需要。

解决以太网城域传送方式缺憾的方法是采用光以太网RPR技术(Optical Ethernet RPR)。RPR(Resilient Packet Rings)综合了以太网和SDH的优点，使设备能共享环上的所有或部分的带宽；它定义了一个独立的物理层-弹性分组环媒介访问控制层，给各个厂商提供互通性，从而增加竞争，降低了用户的投资；它提供了一个双环结构，在环上传送反方向的信号，并提供小于50ms的保护倒换。在业务方面，RPR可以结合MPLS协议，利用帧结构中的MPLS标签的CoS 字节标识，提供四种等级的业务：快速传送业务(具有严格的时延、抖动和保护、时钟同步。如实时性E1语音业务和图像业务)、保障传输业务1(对时延和抖动无特殊要求，但有带宽承诺，无突发的图像、数据业务)、保障传输业务2(有带宽承诺，属突发型数据业务，采用尽力传送机制)、尽力传送业务。这种技术如果得到大范围应用，将解决城域网中多业务传输问题。

有一点需要提出的是，虽然RPR技术的好处很多，但是它以及相关的MPLS 技术都暂时没有统一的国际标准(制定中)，不能提供多厂家的互通机制，因此尚无大规模的商用。

将以太网数据通过专用协议映射到SDH帧结构中，目前有三种方案：

(1)通过点到点协议PPP转换成HDLC帧结构，再映射到SDH的虚容器VC中，简称POS。

(2)将数据包转换成LAPS结构映射到SDH虚容器VC中，这是中国人自己提出的IP over SDH提案，已被正式批准作为国际电联标准，其标准号为X.85/Y.1321 IP over SDH。

(3)将数据包通过简化数据链路协议SDL的方式映射到SDH虚容器VC中。

POS技术比较成熟，适于多协议环境；但由于PPP并不是专为SDH运载设计的，POS效率并不理想；LAPS在HDLC净荷中省去填充字节PAD，因而对于短数据包，LAPS比PPP效率要高，并将扰码作为强制要求，而不像PPP那样是可选功能；SDL技术主要针对高容量的数据包及传输系统，效率很高。

建立在SDH设备上的多业务承载能力，尤其是对IP或Ethernet业务的完美的支持，使得这种新型的SDH系统在城域光网中占有越来越重要的位置。特别是在城域接入层网络中，新型多业务传送平台MSTP可以同时支持语音和数据的接入，无疑是城域接入层最重要的组网技术之一。在城域网的网络规划和建设中，必须考虑网络实际业务模型，选择合适的网络拓扑和分层结构，结合网络可扩展性、经济性、网络设备的利用率、电路调度的灵活性等要求，选择能够支持该网络拓扑和网络分层结构的设备。

PMC全新城域OTN处理器助力实现为分组优化的城域光网络

PMC全新城域OTN处理器助力实现为分组优化的城域光网络 致力于存储网络、光网络以及移动网络半导体解决方案创新的PMC公司日前宣布推出第二代HyPHYOTN处理器产品系列，助力实现城域OTN网络，并继续保持其在光传输领域的领导地位。PMCHyPHY20Gflex和HyPHY10Gflex全面支持ODU0/ODUflex，将城域OTN网络的分组传送效率提高了一倍，使其拥有城域传送网络所需的多业务承载能力和可扩展性，以应对急剧增长的分组流量。对运营商而言，HyPHYFlex将以太网、SAN及视频业务的网络资源优化和管理提升到前所未有的高度，从而降低运营成本。对设备商而言，HyPHYFlex可以同时应用在OTN交换和DWDM 光交叉的光传输设备上，因此大幅降低研发成本。 HyPHY20Gflex助力实现为分组优化的城域OTN网络 以太网正在成为接入首选，并且越来越多地被应用于移动回传、企业专线和宽带汇聚设备上。同时，视频和SAN客户端业务的需求正逐步增长。城域OTN网络借助ODU0和ODUflex提供细粒度、大小可变且可调度的容器，从而优化网络基础架构，实现高效传送GE、子速率10GE、SAN和视频业务。HyPHYFlex是ODU0通道化的城域OTN处理器，提供完全符合OIF最新OTN-over-Packet-Fabric标准的系统接口，该接口对于平台能否实现可扩展的OTN交换架构至关重要。HyPHYFlex是业界唯一一款既提供真正的任意端口、任意速率、任意业务的灵活性，又完全整合了电信级以太网传送所必需的分组映射和PTP时钟功能的OTN处理器。 中国电信北京研究院副总工程师张成良表示：“城域传送网络正在快速演进至可扩展的OTN架构，以应对分组业务需求的迅速增长。网络运营商需要承载多业务的城域OTN 设备，来应对全球范围内正在进行的大规模OTN交换和光交叉的网络部署。” PMC公司通信产品事业部市场和应用副总裁BabakSamimi表示：“在像中国这样的关键地域大规模部署OTN交换网络，充分表明了OTN满足建设可扩展的城域光传送网络的成本需求。PMC为该需求设计的HyPHYFlex系列芯片，可以帮助我们的客户全面整合其线卡，在市场上推出新一类的为分组业务传送优化的OTN产品，并同时具有最低的成本。 ” 同时适用于OTN交换平台和ROADM平台的业界创新产品 得益于速率灵活可变并对业务类型不敏感的串行器（SERDES），HyPHYFlex芯片可与SFP 和 10G XFP或SFP+ 光模块直接对接。PM5450 HyPHY 20Gflex不但支持业界最高端口密度，达到16xSFP和2x10G XFP/SFP+ 接口，并且提供任意端口、任意速率、任意业务的灵活性，实现基于OTN架构的电信级以太网、IP/MPLS、SONET/SDH、SAN和视频的传送。另外提供PM5456 HyPHY 10Gflex版本以满足低密度应用。 产品具有以下创新： · 提供真正的任意端口、任意速率、任意业务的灵活性：芯片工作仅需一个参考时钟，锁相环（PLL）全部内部集成，每端口具有独立的串行器（SERDES）并速率灵活可变。完全消除了其它解决方案所需的外部时钟器件，大大降低了成本、功耗和尺寸。 · 全面支持电信级以太网传送：以太网透传、半透传（Semi-transparent）和终结（MAC-terminated）传输，片内集成FE/GE和10 GE PCS/MAC，全面支持 PTP（IEEE 1588v2）、同步以太网（SyncE）和以太网 Link OAM（IEEE 802.3ah）。

弹性城域光网络中相干接收DSP算法研究

弹性城域光网络中相干接收DSP算法研究 随着物联网、云计算、虚拟现实、自动驾驶、5G等新兴网络业务和应用的出现,城域网承载的数据流量快速增长,流量模式愈发多样,城域光网络成为数据流量的主要承载者。现行城域光网络主流的基于固定调制格式、固定连接配置、固定频谱效率和功率效率的连续传输方式,难以满足时延敏感、带宽需求多样、动态突发性强的新兴业务需求。未来城域光传输迫切需要调制格式灵活可变、链路速率可调、频谱/功率高效利用、传输损伤自适应补偿、适应动态突发传输的调制解调技术支持。单载波偏振复用m阶正交幅度调制(PM-mQAM)相干检测方案采用灵活的调制格式并结合数字信号处理(DSP)算法, 可实现高速高效大容量长距离传输,成为弹性城域光网络的主流技术方案。然而,随调制阶数升高,格式灵活的PM-mQAM系统对残余色散、偏振模色散、偏振串扰、激光器频偏/线宽、强滤波以及光纤非线性等损伤更加敏感,现有针对固定调制格式、非突变信道损伤以及连续传输模式设计的相干接收DSP算法,格式通用性、复杂度、性能之间矛盾突出,不同算法相互制约,难以实现多格式通用、低复杂度、高损伤容忍度、动态自适应地高效补偿各种传输损伤。围绕上述技术难题,本文针对弹性城域光网络中相干接收DSP算法开展了深入研究,主要研究工作和创新点如下。1、针对现有均衡解复用算法仅适用单一调制格式,不能满足弹性城域光网络所需要的对多种动态变化的 PM-mQAM格式信号通用处理的问题,本文提出了一种基于星座坐标变换的多格式通用盲均衡解复用算法。该算法采用一种多格式通用的星

座坐标变换方法,对高阶QAM信号进行统一坐标变换,将高阶QAM信号转变为正交相移键控(QPSK)信号,在不增加额外计算复杂度下,实现PM-mQAM信号的残余色散、偏振模色散、偏振串扰等损伤的多格式通用补偿。16Gbaud PM-4/16/64-QAM系统仿真结果表明,该算法不仅能对多种QAM信号实现格式通用地自适应均衡与偏振解复用,而且较传统半径引导算法(RDA)具有更快的收敛速度,PM-16/64QAM的收敛开销分别降至RDA算法的12%和23%。16Gbaud PM-QPSK/16-QAM光背靠背和800km传输离线实验结果表明,所提算法可实现格式通用的均衡与偏振解复用,且相比传统算法具有基本相当的OSNR容限。2、针对现有主流载波恢复算法格式通用性与低复杂度之间的矛盾,本文提出了一种基于极坐标下多符号间隔相位差分的载波频偏估计算法,不仅适用于多种调制格式,且复杂度降低为四次方快速傅里叶变换(FFT)算法的13%,通过16Gbaud PM-QPSK/16QAM和8Gbaud PM-32QAM离线实验验证了算法的多格式估偏性能;此外,基于接收信号到星座图对角线的偏移距离与线宽引入的相位旋转角度之间的准线性关系,提出了一种低复杂度、多格式通用的载波相偏估计算法,复杂度可降为主流盲相位搜索(BPS)的14%左右;为进一步提升相偏估计算法处理高阶QAM信号时的线宽容忍性能,本文基于扩展QPSK分割方法设计了一种大线宽容忍的多格式通用相偏估计算法,该算法采用扩展QPSK分割将高阶QAM系统可用于相偏估计的符号比例成倍增加,在16Gbaud PM-16/32/64-QAM系统仿真中分别实现了 25%、45%和51%的线宽容忍度提升,并在16Gbaud PM-QPSK/16QAM离线实验中验证了与传统算法

宽带光纤城域网解决方案

宽带光纤城域网解决方案 DWDM比传统光纤系统提供许多好处。它通过创建将每一个光纤转换成多个光纤的虚拟光纤，最大限度地减少光纤使用。DWDM提供更大的可伸缩性,并延长了非再生距离限制。 长途DWDM技术 非常适合使用点到点或环拓扑的长途运营商。实现无需电再生的长距传输，大大提高了承运商扩展容量的能力,同时留出备份带宽，而无需部署新光纤。而城域网DWDM技术实现在充分利用光纤资源的基本要求外,提供光波长自愈环，和灵活的组网能力,以及丰富的网络接口。 随着技术的进展和业务的发展，WDM技术正从长途传输领域向城域网领域扩展，当然，这种扩展不是直截了当的，需要针对城域网的特定环境进行改造。适用于城域领域的WDM系统称为城域网WDM系统，其主要特点和要求可以归结如下： 低成本是城域网WDM系统最重要的特点，由于城域网范围传输距离通常不超过100km，因而长途网必须用的外调制器和光放大器可以不必使用。由于没有光放大器，也就不需要任何形式的通路均衡，从而减少了分波器和合波器的复杂性，容许使用波长间隔较宽、波长精度和稳定度要求较低的光元器件，使系统成本大幅度下降。 城域网WDM系统容许网络运营者提供透明的以波长为基础的业务。这样用户可以灵活地传送任何格式的信号而不必受限于SDH的结构和格式。特别是对于应用在城域网边缘的系统，直接与用户接口，因而要求其光接口可以自动接收和适应从100Mb/s到2.5Gb/s范围的所有信号，包括SDH，A TM，IP，ESCON，FDDI，千兆比以太网和光纤通路等。相比较而言，长途DWDM产品通常只能提供622Mbps, 2.5Gbps和10Gbps接口。 城域网DWDM系统具有丰富的组网能力。除了能够实现长途DWDM系统已具备的点对点、链形总线组网能力外，城域网DWDM系统还能组成光通道(波长)自愈环,以提高网络的安全性和可靠性，尤其是可以为城域网中的数据业务（A TM，IP）提供基于光线路的高速倒换保护。 城域网DWDM系统应具备强大的OADM能力。能够提供网络中节点任意数量的波长分/插复用（OADM）能力，以满足动态调度业务的需求。 城域网DWDM系统应能够灵活升级。能够从网络结构、网络管理、端口选择与设置等方面支持多种业务的灵活的调度，并且设备结构简洁，模块化性强，便于维护管理和系统在线扩容。 城域DWDM实现方案 新一代城域密集波分系统ONS15200采用模块化设计，具备灵活的OADM能力，可以组成各种网络拓扑，如环形、链形、网状等。由于具备光通道自愈保护功能，系统的升级不会影响已有网络的性能。无需光放大器可以实现城域范围的DWDM应用。Gigabit Ethernet,155Mb/s,622Mb/s,2.5Gb/s均可接入ONS 15200构成的DWDM网络。A TM、IP、SDH 提供的多种业务可以在由ONS 15200构成的一个统一平台上传送。而且可以提供小于1ms 的快速光通道自愈保护。 ONS 15200系列城域DWDM产品具备两种规格：ONS 15201和ONS 15252，它们都是完整的OADM系统，其中ONS 15201是1个通道（波长）的OADM，仅1U高，是目前业界