超高速率WDM 技术与光纤新技术应用

超高速率WDM技术与光纤新技术张成良2018·112020/1/26报告提纲•一、网络流量发展情况•二、超高速传输与交换技术•三、光纤技术的需求2020/1/2622020/1/26国内互联网用户规模持续增长1移动用户净增近1.3亿户，4G用户占比逐步提升移动电话用户总数达15.5亿户，同比增长10.9%。其中，移动宽带用户（即3G和4G用户）总数达12.9亿户，占移动电话用户的83.7%，4G用户总数达到11.5亿户，占移动电话用户的74.3%家庭宽带用户接近4亿，光进铜退持续推进，FTTH/O占比已超87%三大运营商固定互联网宽带接入用户总数达3.96亿户，其中光纤接入（FTTH/O）用户3.48亿户IPTV用户规模总数达1.5亿户3数据来源：2018年9月份通信业经济运行情况2020/1/26国内互联网带宽需求保持高速增长2户均移动互联网接入流量（DOU）破5GB，同比增速超150%前三季度移动互联网累计流量达466亿GB，同比增长201.9%9月当月DOU(户均移动互联网接入流量)达到5.15GB，同比增长162.6%宽带用户持续向高速率迁移，100Mbps接入已成主流100Mbps及以上接入速率的固定互联网宽带接入用户总数2.43亿户，占总用户数的61.4%固定互联网使用量保持较快增长，前三季度固定互联网宽带接入流量同比增长42.5%中国固定宽带下载速率：第19位，移动宽带下载速率：第37位（共133个国家）4数据来源：2018年9月份通信业经济运行情况、中国宽带发展白皮书2020/1/26中国电信城域网流量年增速超30%，100GE已成为主流3互联网视频业务拉动骨干网省级流量和IDC数据流量增大，迫切需要高速链路互联全国城域网至骨干网的流量超过200T；城域网流量预计2018年城域内流量将达到330T+城域网核心路由器超过500台，均已引入100GE链路端口，预计400GE端口的需求将在2020年暴发050100150200250城域网至163流量（T）163出省流量（T）云/IDC移动业务集约高清业务IPTV政企专线公众宽带业务163骨干省际业务流量分析01002003004005002016年2017年2018年2019年城域网内流量（T）出城域网流量（T）52020/1/26100GDWDM系统波长资源即将耗尽，400G迫在眉睫4骨干网部分段落80个100G波长资源即耗尽部分段落已建第二、第三光缆/纤芯，东部区域尤其明显期待频谱效率更高的DWDM系统62020/1/26现网能力与未来业务需求不匹配5业务集中区域带宽仍紧缺，网络建设跟不上业务的快速发展业务开通响应慢，很难适应大量突发业务需求故障恢复和大量业务割接耗时，很难快速响应大颗粒（波长级）调度需求日益增加，大容量OTN交叉，成本压力、功耗和散热压力较大新型业务对时延比较敏感400G&ROADM应运而生!7报告提纲•一、网络流量发展情况•二、超高速传输与交换技术•三、光纤技术的需求2020/1/2682020/1/26400G国际、国内标准逐步成熟1400G相关国际标准主要在ITU-T、IEEE和OIF三大国际标准组织进行ITU-T主要对于400G物理层和400GOTN开展标准化：SG15Q6和Q11分别负责超100G物理层和光传送网（OTN）逻辑层的标准化工作，其中Q6主要把超100G应用的新型物理传输技术纳入到G.sup39文件之中；Q11主要研究超100Gbit/sOTN的标准化工作IEEE主要规范400GE和200GE等客户侧接口：规定了4种端口标准，覆盖100m~10km；100m/500m/2km主要是DC内互联应用，传送网客户侧主要以2km/10km应用为主OIF针对互联互通和有关光电接口和接收机等展开研究：2015年已经发布了“400G应用有关的技术选择”白皮书，同时也在2016年底立项多个与400G速率相关的项目国内中国通信标准化协会CCSATC6的WG1和WG4开展400Gbit/s的标准化研究工作，与国际基本同步，已经在2016年立项了多个与400G系统和器件有关的技术要求和测试方法92020/1/26400G城域，采用单载波400G2102020/1/26400G长途（一干、二干），采用2*200G3112020/1/2612400G长途应用案例——中国电信4业界首次基于概率星座图整形（PCS）技术的200G超长距WDM现网测试采用偏振复用、16QAM高阶调制、概率星座图整形、奈奎斯特整形等技术50GHz波道间隔，相对于现网100GWDM系统，频谱效率提升了100%，兼容现网100GWDM系统和传统PM-16QAM高阶调制单波200Gb/s比较，无电中继传输能力可以提高50%以上，接近1200公里2018年建成，采用2*200G方案eMUXOLAROADMLoopback怀化人民路单向接近600km，环回总共约1200km长沙东墉100GETesterClientsideLineside200Gb/sout200Gb/sin100Gb/s100Gb/sPSoffPSoneMUXSDNcontrolsignalQSFP28QSFP28200GPDM-PS16QAM/16QAM13灵活调度快速业务开通动态故障恢复大颗粒（波长级）调度对于日益增长的100G速率业务，单位bit的功耗、占地面积、成本更低支持向400G平滑升级时延小ROADM节点无需O-E-O转换，时延小，一般ns级而OTN节点一般20us左右智能光交换（ROADM）的价值与优势52020/1/2614ROADM设备早在2005年前后就已经出现并实现商用化欧美国家运营商在2009年前后普遍部署ROADM设备随着多维ROADM设备的部署，ROADM网络逐渐启用WASON功能典型商用案例：AT&T部署ROADM设备超过10年、骨干网ROADM设备数量超过100台、城域网ROADM设备数量数千台；VERIZON采用CDCROADM部署全国骨干网络，ROADM设备占全部光网络设备近一半比重；美国Level3骨干40GWDM网络全部采用ROADM设备，城域网新建设备全部采用ROADM设备；Telefonica建成西班牙全国基于ROADM的骨干网应用超过6年；韩国SKT骨干WDM网络全部采用ROADM设备，总数80余台其它应用案例：印度Vodafone，马兰西亚Maxis，意大利TIS…ROADM国外应用现状62020/1/261415中国电信ROADM应用案例——长江中下游ROADM网72020/1/26国内首个骨干ROADM——长江中下游区域ROADM网络2016年规划建设，2018年正式投入使用覆盖6个省份，21ROADM，150+OA规划300多条100G电路，单次故障100%可恢复6个节点开通8个线路方向支持WSON控制平面，支持重路由减少~50%OTU数/功耗/占地ROADM应用，减少建设成本约30%，节省大量运营成本152020/1/26ROADM发展——更大规模组网能力8问题与挑战单域能力受限：由于WSON路由计算和重路由恢复复杂度、网管和板卡能力等限制，单域ROADM的ROADM节点数和OA数受限，主流设备商单域一般不超过150个ROADM节点跨域调度成本高：ROADM跨域需要背靠背连接，其成本高、功耗和时延也高跨域调度效率低：由于ROADM跨域的节点有限，跨域调度和业务恢复效率和成功率低解决方案优化路由计算算法，将多波道与多跨段的OA资源融合计算升级硬件，提升单板和网管的处理能力分布式集中式或区域集中16报告提纲•一、网络流量发展情况•二、超高速传输与交换技术•三、光纤技术的需求2020/1/26172020/1/26国内光纤需求持续增长1光缆线路长度增速保持两位数前三季度，全国新建光缆线路350万公里，光缆线路总长度达到4130万公里，同比增长14.5%2018年我国光缆需求量有望破3.5亿芯公里预计2018年国内光纤需求有望达到3.5亿芯公里，同比增长超过20%。短期来看，三大电信运营商仍将继续加大固网宽带建设，而中长期将加大在5G、物联网、工业互联网、数据中心的建设，光纤光缆作为网络建设的基础，未来需求将持续旺盛18数据来源：2018年9月份通信业经济运行情况、2018-2023年中国光纤光缆行业发展前景与投资预测分析报告2020/1/26超低损新型光纤，有助于400G超长距的部署2192020/1/2620光纤入户：转角多，拐弯小，G.652光纤弯曲性能差，信号丢失成为最大问题。因此，急需弯曲不敏感新型光纤，如G.657常规G652光纤常规G652光纤常规G652光纤常规G652光纤弯曲损耗引起信号丢失常规G652光纤弯曲不敏感光纤弯曲不敏感新型光纤，助力FTTH发展32020/1/2621多芯（MCF）和高密度MPO光纤跳线（MPO）将简化运维4多维度ROADM的规模应用后，节点内部的连纤数量激增，采用传统光纤跳线，难以运维2020/1/26225G基站规模预测5移动通信基站达639万个，其中3G/4G基站总数达到479万个，占比达74.9%相对于3G/4G，5G无线频率更高，覆盖半径更小，未来5G基站密度将会增加（大部分与3G/4G同址）中国投资咨询网预测，5G基站总数量是4G基站1.1~1.5倍，具体数量与覆盖策略、投资关联性很大数据来源：2018年9月份通信业经济运行情况2020/1/26235G将增加对光缆的需求6目前接入网光缆、本地网中继光缆和长途光缆线路所占比重分别为65.9%、31.5%和2.6%5G规模应用后，各大运营商趋于采用C-RAN架构，接入网光缆将大幅增加5G对本地网核心、省内长途等链路的带宽需求占较大比例，本地网中继光缆和长途光缆将显著增加5G流量主要集中在本省，省际长途光缆基本不受影响。2020/1/26总结与展望•1、宽带和无线流量业务仍将处于高速增长•2、400G城域和长途传输技术趋于成熟，在业务快速增长的驱动下，将快速落地应用•3、ROADM技术趋于成熟，基于ROADM的智能全光网，单位bit成本更低、功耗更低，时延更低，调度更灵活•4、5G对光网络和光纤产业是一个重要机会24多谢聆听，敬请指导THANKYOUFORLISTEN2020/1/2625