DWDM hálózat szolgáltatási körének bővítése

Átírás

1 DWDM hálózat szolgáltatási körének bővítése CWDM, 100G Barta Péter Alcatel-Lucent Magyarország 2013 március Sopron

2 Tartalom 1. CWDM G, magasabb sebességek 2 HBONE+ DWDM 2013 március

3 Tartalom 1. CWDM G, magasabb sebességek 3 HBONE+ DWDM 2013 március

4 CWDM DWDM csatornaosztás CWDM Ritka osztásos WDM nx10nm Jóval lazább tűrések DWDM Sűrű osztásos WDM -1nm körül vagy az alatt 200/100/50 (25/12,5) GHz Alapjel sávszélesség korlátozhat! Kritikusak az eszközök paraméterei 1530nm DWDM 1560nm CWDM 1470nm nm 1310nm 1550nm λ 4 HBONE+ DWDM 2013 március

5 CWDM tulajdonságok CWDM Nagy csatornatávolságok (20nm) DWDM Kis csatornatávolságok (0,x nm) Kevés csatorna (általában 8x) Sok csatorna (40x 80x) C sávnál jóval szélesebb spektrum Nem erősíthető Kis hatótávolság Csak fix felépítés Alacsony költség Jellemzően felhordó, metró hálózatban C sávon belüli spektrum Erősíthető (EDFA) Nagy hatótávolság Fix és átkonfigurálható (ROADM) felépítés is Költségesebb Metrótól gerinchálózatig 5 HBONE+ DWDM 2013 március

6 FELHORDÓHÁLÓZATI CWDM 1830 PSS 1830 PSS Dual hubbing B&W/CWDM OT for termination OT for termination or or B&W/CWDM to B&W/CWDM to DWDM DWDM conversion conversion (regen.) (regen.) O T O T O λ1 T B&W/CWDM DWDM Metro Core ring Metro Access Ring OT OT OT OT OT OT for termination or B&W/CWDM to DWDM conversion (regen.) B&W CWDM Edge device CWDM Bus architecture Metro Access Spurs 6 HBONE+ DWDM 2013 március

7 Alcatel-Lucent 1830 Photonic Service Switch (PSS) berendezéscsalád CPE 1830 PSS CORE A részegysége többsége valamennyi berendezésben használható Egyetlen közös felügyeleti rendszer 1830 PSS-32 Széles interfészválaszték 1830 PSS PSS PSS-1 1 RU betét 4 féle fix konfiguráció csak CWDM Nagy hőmérséklettartomány 2 RU betét 4 forgalmi kártyahely Nagy hőmérséklettartomány FOADM (C- és DWDM) Redundáns táp 8 RU betét 14 RU chassis 16 forgalmi kártyahely FOADM (C- és DWDM) ROADM (DWDM) Max G vagy 480 GE betétenként 32 kártyahely FOADM (C- és DWDM) ROADM (DWDM) Max G vagy 576 GE betétenként 7 HBONE+ DWDM 2013 március

8 FELHORDÓHÁLÓZATI CWDM GERINC DWDM ÖSSZEKAPCSOLÓDÁS xGE 12xGE 11G OT G OT 1830 DWDM Network CWDM PSS-1 GbE PSS-1 GbE 8 HBONE+ DWDM 2013 március

9 CWDM vonal OADM-el Terminál OADM Terminál M U X / D E M U X M U X / D E M U X Nincs erősítés -> a csillapítások összeadódnak (az OADM csillapítása is)! 9 HBONE+ DWDM 2013 március

10 Tartalom 1. CWDM G, magasabb sebességek 10 HBONE+ DWDM 2013 március

11 WDM rendszerek összkapacitásának növelése WDM rendszerek összkapacitásának növelési lehetőségei: csatornaszám növelése sűrűbb csatornaosztás szélesebb sáv használata csatornánkénti sebesség növelése további fizikai dimenziók bevonása, pl. polarizáció 11 HBONE+ DWDM 2013 március

12 Csatornánkénti sebesség 10Gb/s fölé növelése Jóval összetettebb modulációs formák szükségesek, mint 10G-ig Eddigi lépések: 2,5G: lehető legegyszerűbb NRZ/RZ OOK kódolás 10G: szintén OOK de FEC használata 2,5G-vel azonos hatótávolság elérésére 12 HBONE+ DWDM 2013 március

13 40G átvitel: modulációs formák / 1 Azonos modulációs forma esetén a 40G átvitel jóval érzékenyebb a fizikai hatásokra, mint a 10G: 4x érzékenyebb a zajra 4 x érzékenyebb a polarizációs módus diszperzióra (PMD) 16x érzékenyebb a kromatikus diszperzióra (CD) érzékenyebb az önmaga által okozott (csatornán belüli) nemlinearitásokra is Így, míg 10G esetén az egyszerű NRZ kódolás elegendő még a legtöbb nagytávolságú átvitel megvalósítására is, 40G esetén már hatékonyabb modulációs formák szükségesek a korlátozó tényezők leküzdésére A szigorúbb feltételek hatékonyabb modulációs formákat kívánnak meg 13 HBONE+ DWDM 2013 március

14 Korlátozó tényezők A J/Z tűrés és a nemlinearitások a két kulcs tényező, amely meghatározza az elérhető hatótávolságot: Bármelyikkel szembeni tolerancia növekedés azonos mértékű hatótávolság növekedést tesz lehetővé Csatorna teljesítmény [a.u.] Nemlinearitások korlátozta megengedett legnagyobb csatornateljesítmény Hatótávolság J/Z biztosításához szükséges legkisebb csatornateljesítmény Szakaszok száma 14 HBONE+ DWDM 2013 március

15 Korlátozó tényezők Ha a J/Z tűrés 3dB-t javul de a nemlinaritásokra 3dB-vel érzékenyebb lesz a rendszer a hatótávolság azonos marad A J/Z tűrés nem az egyetlen, a hatótávolságot meghatározó tényező! Csatorna teljesítmény [a.u.] db-el gyengébb nemlinearitás tűrés Hatótávolság 3 db-vel jobb J/Z tűrés Szakaszok száma 15 HBONE+ DWDM 2013 március

16 Melyik fizikai tulajdonságot moduláljuk? Intenzitás Fázis legkönnyebben modulálható use absorption or interference processes legkönnyebben detektálható (közvetlen) koherens vevő fázis -> amplitudó konverzió a vételnél helyi oszcillátor lézer (koherens vétel) önreferencia (különbségi moduláció) közvetlen vétel késleltetővel A szomszédos bit a fázis referencia A helyi oszcillátor a fázis referencia a fázisugrás hordozza az információt 16 HBONE+ DWDM 2013 március

17 Kétállapotú differenciális fázismoduláció (DPSK) Adó: A modulátort előkódolt adatfolyammal hajtjuk meg Vevő: Szimmetrikus vevő egy bitidő késleltetéssel a szomszédos bitek közti különbség detektálása érdkében A DPSK ~ 3-dB-el jobb érzékenységet nyújt, mint az OOK (kizárólag szimmetrikus vevő esetén!) 17 HBONE+ DWDM 2013 március

18 Négyállapotú differenciális fázismoduláció (DQPSK) Intensity Multilevel Phase Chirp-free Binary OOK Memoryless Multilevel Chirped NRZ RZ VSB NRZ RZ SSB C-NRZ DST CRZ ACRZ M-ASK ASK/PSK QAM With memory Pseudo-Multilevel Correlative coding CSRZ VSB-CSRZ AP formats PSBT Partial response PASS CAPS DB AMI (DCS) Memoryless Binary Multilevel NRZ RZ NRZ RZ (D)PSK (D)QPSK Integrated designs available Im{E} 11 Re{E} 10 E Optical field 18 HBONE+ DWDM 2013 március

19 Különböző modulációs módok eszközigénye Modulációs forma NRZ-OOK Adó Eszközigény Data Mach-Zehnder modulator Vevő Duobinary, PSBT Precoded Data LP Low pass at ~25% of bit rate (or: use limited modulator bandwidth) (RZ-)DPSK Precoded Data Clock Delay interferometer (RZ-)DQPSK Precoded Data Pulse carver Clock Precoded Data π/2 Control Pulse carver (RZ) OR: 19 HBONE+ DWDM 2013 március

20 10G és 40G együttes átvitele Q² (db) P / channel = -1dBm Spacing to first adjacent channel (GHz) Jelentős hatás még nagy csatornatávolságok esetén is csatornatávolság további növelése rontja az összkapacitást A nemlineáris egymásra hatások miatt kritikus a 10G 40G együttes átvitel QPSK érzékenyebb, mint a DPSK csak 40G QPSK 10G NRZ-vel együtt 20 HBONE+ DWDM 2013 március

21 10G kompatibilitás és megoldások 10G kompatibilitás Alacsony Jó 40G PDM-QPSK 40G RZ-DQPSK 40G DPSK Baud sebesség (szimbólum sebesség) 10G 20G 25G 40G 100G Csatornák elhelyezése 40G DPSK 40G P-DPSK 10G 100GHz 40G PDM-QPSK guard-band 50GHz 10G 50GHz 40G PDM-QPSK guard-band 50GHz 500GHz 50GHz 500GHz 21 HBONE+ DWDM 2013 március

22 Koherens vétel Koherens rendszer Helyi oszcillátor (cw laser) 3dB λ/4 Vonali bejövő jel Koherens Fotokeverő diódák félig λ/4 áteresztő tükör Analóg- Digitális átalakítók ADC ADC ADC ADC Digitális jelfeldolgozás DSP Vett jel 22 HBONE+ DWDM 2013 március

23 Digitális jelfeldolgozás PD1 PD2 PD3 PD3 ADC ADC ADC ADC Sampling Scope DSP DSP Re-sampling j j CD comp. CD comp. Digital Clock Recovery Polarization Demultiplexing and Equalization Frequency and Carrier Phase recovery Frequency and Carrier Phase recovery Symbol identification Symbol identification BER & Q² BER & Q² 23 HBONE+ DWDM 2013 március

24 24 HBONE+ DWDM 2013 március

25 Soft Decision (SD) FEC Nem csak értéket ( 0 vagy 1 ), hanem valószínűséget is megad A korábbi ( HD-FEC ) változatoknál nagyobb hibajavító képesség (10.5 db, +2.2 db) -> ~ 1,5x hatótávolság! Visszakapcsolható HD-FEC üzemmódba, így a kompatibilitás biztosított A működése nagyobb fejrészt igényel (pl Gbps OTU-4 esetén) 25 HBONE+ DWDM 2013 március

26 Photonic Service Engine Optikai chip PSE Év Bitseb. 100 Gb/s 400 Gb/s Támogatott vonali sebességek 40G, 100G 40G, 100G, 400G Rendszerkapacitás 8.8T >23T Hatótávolság 2,000 Km > 3,000 Km Fogyasztás/Gb* 6500 mw 4250 mw *chipset fogyasztás Az első sorozatban gyártott 400G chip Kisebb helyigényű, nagyobb teljesítőképességű 100G kapcsolatok *Chipset power per Gigabit 26 HBONE+ DWDM 2013 március

27 400G PHOTONIC SERVICE ENGINE Az első sorozatban gyártott 400G chip Új modulációs módok Dinamikus demoduláció HD SD FEC Koherens vevő Javított algoritmusok Javított frekvencia- és fázis detekció Tx DSP Jelalak formálás Gyors ADC/DAC Megnövelt bitsebességű konverter Gyorsított mintavételezés 27 HBONE+ DWDM 2013 március

28 Hálózati kapacitás maximalizálása A szál lehető legjobb kihasználása 88 hullámhossz X 100G 8.8T 44 hullámhossz X 400G 17.6T Kompatibilis az ITU 50 GHz csatornakiosztással Adó oldali jelformálás további 33% kapacitás növekedést tesz lehetővé (flexgrid esetén) 58 hullámhossz X 400G 23T > 2.5X hálózati kapacitás Több, mint kétszeres hálózati kapacitás 28 HBONE+ DWDM 2013 március

29 Összegzés 1. az alap DWDM hálózat (mint pl. a HBONE+ is) szolgáltatási köre, elérésének határai bővíthetőek arányos költségek mellett megvalósítható CWDM technológiával, amely olyan méretű végpontokat is közvetlenül WDM-en tesz beköthetővé, ami DWDM-el gazdaságtalan lenne. Alcatel-Lucent 1830 megoldásában ez integrált módon tehető meg, azaz a C- és DWDM tartomány egy egységes rendszert alkot. 2. a DWDM hálózaton belüli fejlődés egyik egyértelmű ága a magasabb (10Gb/s feletti) bitsebességek alkalmazása, amik viszont jóval összetettebb technológia megoldásokat kívánnak, úgy mint a fázismoduláció vagy a koherens vétel utófeldolgozssal. Mindezek szükségesek ahhoz, hogy hosszú távon is biztosítható legyen a sávszélesség igények kiszolgálása. 29 HBONE+ DWDM 2013 március

30 30 HBONE+ DWDM 2011 április