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1、华为光网络维护宝典超长距离波分传输系统的发展目 录第1章 超长距离波分传输系统的发展11.1 概述11.2 ULH传输的性能优势31.3 华为OptiX BWS 1600G骨干DWDM光传输系统41.3.1 引言41.3.2 系统类型61.3.3 性能91.3.4 业务特点101.3.5 技术特点111.3.6 智能调节特点131.3.7 自动监控特点131.3.8 可靠性特点14华为公司，2005版权所有 i图目录图1-1 OptiX BWS 1600G系统在全网解决方案中的地位6表目录表1-1 六种类型系统的特点及应用8第1章 超长距离波分传输系统的发展关键字：波分 EFEC技术 分布式喇
2、曼放大技术 RZ码调制技术内容摘要： 长途波分传输是最近数年来得以迅速发展的骨干网传输技术，用于连接陆地上主要城市和相邻城域网，实现电信业务的大容量长距离传送。长途波分传输采用了一系列先进的关键技术，如EDFA、喇曼光放大、前向纠错（FEC）和增强型前向纠错（EFEC）、色散补偿，归零（RZ）码型调制等，使无电中继传输范围达到数千公里，提供点对点、链状、环状等组网模式，结合光分插复用技术（OADM）可实现网络内任意两点的端到端业务传送，具有很高的业务传送效率和经济效益。1.1 概述目前，国内外的长途骨干网大多由多个相连的区域网组成，网络设备在形态、容量、接入性能上的差异为网络的运营、管理和维护
3、带来困难，跨网业务调度传送也存在一定的复杂度。骨干网络的业务量发展迅速，一些业务量大的干线WDM波长已经基本接近满配置。随着新的骨干网建设需求的逐渐增强，下一代波分骨干网的兴建已经纳入电信运营商的考虑范畴。根据长途波分市场的发展趋势，下一代骨干网在增加带宽和网络覆盖范围的同时，将采用低成本技术来提高网络容量和带宽利用率，减少REG、OTM站点数量，提供更多的点到点直通光传输通道的数量。下一代骨干网络的另一个特点是，在大城市或大节点有较大的业务量上下，而中间站点的业务量上下很小甚至没有。利用超长距离传输技术可实现原有OTM站外移，用OADM站承载大节点上的业务上下，尽量减少中间OTM站点，代之以
4、光放站实现长距离的业务穿通，为这种建网思路提供了较好的可行性方案。在超长距离波分传输向着更高的容量和更远的延伸距离演进的过程中，主要的物理限制在于OSNR受限、光纤的色散效应和非线性效应。其中，OSNR受限和光纤非线性效应最为严重，为此诞生了一系列新技术，使高容量超长距离传输成为可能，包括EFEC、分布式喇曼放大和RZ码调制等技术。EFEC能提供更大的编码增益（大约8dB），可有效地克服OSNR受限问题，但它不能解决光纤非线性效应的危害；分布式喇曼放大技术在改善光信号OSNR劣化和抑制非线性效应方面均有优势，但在可维护性方面有较大不足；RZ码型技术则在实现低OSNR接收、抵抗非线性效应、延伸传
5、输距离等方面均有卓越表现，被认为是实现xLH传输的关键。SuperCRZ码型是华为公司独立推出的RZ码型技术，应用于大容量长途波分传输产品OptiX BWS 1600G中。SuperCRZ采用频率调制技术，可有效抵抗各种光纤非线性效应造成的信号失真，与NRZ码相比，可提供大约6dB的OSNR增益。SuperCRZ还具有优良的抵抗偏振相关损耗（PDL）和偏振模色散（PMD）能力，具有更高的传输稳定性。据光纤环路测试，采用该种码型，10Gbps DWDM系统的传输距离可达7600公里。在实际的网络应用中，SuperCRZ技术还具有突出的工程优势。SuperCRZ只须在发射设备上以很小的额外成本进行
6、简单的修改，采用NRZ接收机即可顺利接收，而不需要复杂的色散补偿措施，共用设备与标准DWDM设备相同，良好的向下兼容性实现了由LH到ULH传输的平滑过渡。在G.652、G.655、G.653等光纤上均可获得优良的传输性能，具有很好的经济型、适用性和适应性。目前，SuperCRZ已经应用于华为的LH、ELH、ULH和LHP传输设备，满足高容量长距离传输细分市场的需求。 ELH传输组网SuperCRZ码型可提供大约6dB的OSNR增益，采用常规EDFA技术即可实现2000公里的传输，而无须引入分布式喇曼放大技术。由于减少了有源器件，降低了系统硬件的复杂度，有利于降低系统功耗和空间占用，提高了运行稳
7、定性，降低了系统投资和运维成本。 LH传输组网在LH系统中若存在一个或多个光纤损耗较大传输跨段，或存在较多的上下波业务需求时，常规的NRZ传输系统往往需要频繁使用OEO再生设备，无电再生传输距离较短。SuperCRZ系统具有更好的OSNR接收性能，可为大跨段和OADM设备提供足够的OSNR预算，减少再生设备，组网更加灵活。 LHP传输组网SuperCRZ系统具有更高的非线性效应容限，发射功率可达18dBm/CH以上，可支持传输光纤损耗高达49dB的LHP传输。 ULH传输组网SuperCRZ码型对非线性效应积累具有免疫力，在常规入纤光功率条件下跨段级联数目可达到50，部分跨段采用喇曼放大器可降
8、低OSNR劣化速度，实现4000公里光传输。1.2 ULH传输的性能优势ULH DWDM传输的性能优势和经济效益还表现在如下几个方面：1、简化网络结构，提供端到端传送业务 在ULH DWDM传送网络中，每一对收发设备连接网络中的任意两点，提供端到端业务传送。在到达目的地之前，业务信号一直处于光层，业务传输效率更高，网络结构进一步扁平化，便于实现向智能光网络的顺利演进。2、更强的稳定性和运维功能由于减少了有源器件的使用，ULH传输系统可进一步降低功耗和空间占用，也有助于增强系统设备的稳定性，减少故障隐患。同时也可方便地集成多种光层自动调节功能和增值服务功能，如内置光谱分析单元、光纤光缆在线监测技
9、术、监控信道时钟等，极大地方便了对传输设备的运营、维护和管理。3、更强的组网和保护能力ULH传输采用了一系列先进的关键技术，使网络覆盖范围达到数千公里，也使几百公里的超长单跨传输（LHP）成为可能。提供点对点、链状、环状等多种组网模式，并借助灵活的OADM（光分插复用）、ROADM（可重构OADM）方式，可方便地上下和交换波长业务，极大地提高了对现有分布式传输业务的适应性。此外ULH传输的一个显著优点在于，它可方便地实现若干电信业务主节点之间的线路保护。综上所述，ULH传输的应用可大大增强电信骨干网的组网性能，使网络结构得以简化，方便向智能光网络平滑演进。4、灵活的升级扩容能力长途骨干传输网的
10、建设要求传输设备具有较大的初期容量和更大的终期容量，以同时满足目前业务状况和今后几年甚至更长时间的业务发展需求。ULH传输技术能够以模块叠加的方式提供业务容量的平滑升级扩容，能够很好地解决了长途干线对容量及在线扩容的问题，最大限度地保护前期投资。总之，ULH传输的上述特性都决定了能以更高的经济性、可靠度和灵活性满足骨干网的建设需求，为网络投资和运营提供更高的回报率。DWDM系统实现超长距传输（ULH）是光传输技术领域的一个重要的发展方向，它通过增加无电中继传输距离，来减少高成本电中继站点的数量。ULH技术结合了光分插复用技术（OADM），可有效地解决网络规模和建网成本之间的矛盾，非常适用于业务
11、集中的干线网络，是建设干线网络的趋势。1.3 华为OptiX BWS 1600G骨干DWDM光传输系统1.3.1 引言华为OptiX BWS 1600G骨干DWDM光传输系统（以下简称“OptiX BWS 1600G系统）为高速率、大容量密集波分复用传输系统，可以最大程度地满足电信运营商超大容量和超长距离传输的需求，并且为运营商的多业务运行及未来网络升级扩容提供了稳定的平台。主要用于国家级干线、省级干线作长距离大容量传输，是华为公司适应光网络的现状和发展需求而研制的新一代骨干光传输产品。OptiX BWS 1600G系统在网络中是骨干层的传输设备，连接各主要节点（中心城市）。在光网络中连接各光
12、交换设备、城域DWDM设备、SDH设备或路由器，可以为各种业务和网络出口提供一个大容量的传输通道。OptiX BWS 1600G系统在全网解决方案中的地位如图1-1所示。图1-1 OptiX BWS 1600G系统在全网解决方案中的地位目前，OptiX BWS 1600G系统在单根光纤中复用的业务通道数量最多可达160个，即可同时传送160个不同波长的载波信号，每个信号接入的最高速率为10Gbit/s，单根光纤传输总容量最大可达1600Gbit/s。OptiX BWS 1600G系统采用单纤单向方式实现密集波分复用的双向传输，并应用可靠的光复用/解复用技术、掺铒光纤（EDFA）光放大技术、Ra
13、man放大技术、信道均衡技术、预啁啾技术、色散补偿技术、统一网管技术等，使OptiX BWS 1600G系统性能稳定，组网灵活，可以组成链形、环形等网络结构。1.3.2 系统类型为了满足不同地区、不同用户、不同投资环境的需求，OptiX BWS 1600G产品划分为六类系统，分别是OptiX BWS 1600G-I、OptiX BWS 1600G-II、OptiX BWS 1600G-III、OptiX BWS 1600G-IV、OptiX BWS 1600G-V和1600G-VI。为了便于描述，后文中对OptiX BWS 1600G-I系统简述为I型系统，其他几种类型相应简述为II、III、
14、IV、V、和VI型系统。当无型号标识的时候，如OptiX BWS 1600G，指的是所有型号系统。OptiX BWS 1600G的六种类型系统的划分和特点如表1-1所示。表1-1 六种类型系统的特点及应用系统类型分类项目I型II型III型IV型V型VI型系统最大容量（Gbit/s）1600800400400100400100系统使用波段C-band和L-bandC-EVEN和L-ODD注1C-bandC-EVEN注1L-ODD注1C-EVEN注1C-EVEN注1系统通道间隔（GHz）5010050100100100100200系统最大通道数16080804040404010通道最大接入速率（G
15、bit/s）10101010102.510无电中继传输距离注2（km）362000注3960/800注52000注3400640200放大器单波输出光功率（dBm）14+4/+1注64/1/0注4141217系统适用光纤G.652/G.655G.652/G.655G.652/G.655G.652/G.653/G.655G.653G.652/G.655G.652/G.655网络时钟保护支持支持不支持不支持不支持不支持不支持接入业务类型SDH/SONET/POSSDH/SONET/POS/GE/34M2.5G速率的多种业务SDH/SONET/POSSDH/SONET/POS/GE/34M2.5G速
16、率的多种业务SDH/SONET/POSSDH/SONET/POS/GE/34M2.5G速率的多种业务SDH/SONET/POS/GE/34M2.5G速率的多种业务最大分插业务量328032401616NA色散补偿需要需要需要需要需要无需需要注1：C-EVEN表示C波段偶数40波，L-ODD表示L波段奇数40波。注2：表中的无电中继传输距离均是在未使用Raman技术条件下的数据，如果系统联合使用Raman放大技术则可以实现更长距离的无电中继传输。例如I型系统可以实现640km的无电传输。距离是在衰耗系数为0.275dB/km情况下计算得到的。注3：II型和III型系统采用FEC、SuperWDM
17、和光均衡等技术，支持超2000km长距离无电中继传输。注4：G.652/G.655光纤上，III型系统的放大器单波输出光功率为+4dBm；G.653光纤上，放大器单波输出光功率为+1dBm或0dBm。注5：II型C800G系统最大无电中继距离为特定光纤特定线路编码下的数据，960km为G.652光纤CRZ规格，800km为G.655光纤 CRZ规格。注6：II型C800G系统提供两种类型的放大器，其一总光输出功率为23dBm(单波+4dBm)，另一种总输出光功率为20dBm(单波+1dBm)。OptiX BWS 1600G按照系统的波长间隔可以分为两类：50GHz和100GHz。100GHz波
18、长间隔系统与50GHz波长间隔系统相比，100GHz的系统可以允许比50GHz系统更高的单波输出光功率，因此在相同的配置条件下可以支持更大的跨段衰耗，更多的跨段数量，从而支持更长的传输距离。1.3.3 性能1. 巨大的传输容量l I型系统支持以400Gbit/s模块为单位的系统升级，最大容量可达1600Gbit/s。在400Gbit/s模块内支持以10Gbit/s的速率为单位的单波升级。单通道接入最大速率为10Gbit/s；l II型系统的业务接入容量可以从400Gbit/s升级到800Gbit/s，在400Gbit/s模块内支持以10Gbit/s的速率为单位的单波升级；l III/IV型系统
19、的最大业务接入容量为400Gbit/s，单通道接入最大速率为10Gbit/s，支持C波段/L波段内的单波升级；l V型系统的最大的接入容量为402.5Gbit/s，单通道接入最大速率为2.5Gbit/s，支持C波段内单波升级；l VI型系统是超长单跨系统，分为10波系统和40波系统，单通道接入最大速率为10Gbit/s，支持C波段内单波升级。2. 超长的传输距离l 采用前向纠错FEC（Forward Error Correction）技术，支持最大1022dB衰耗的无电中继传输规格；l 综合采用FEC，超级WDM（SuperWDM）和光均衡等技术，支持最大2522dB衰耗的无电中继传输规格；l
20、 采用FEC和大功率光放大技术，支持56dB衰耗的超长距离单跨段传输规格。3. 丰富的接入业务接入业务包括SDH（Synchronous Digital Hierarchy）、SONET（Synchronous Optical Network）、POS（Packet Over SDH/SONET）等业务。l 标准SDH业务：STM-1/4/16/64l 标准SONET业务：OC-3/12/48/192l 标准SDH级联业务：STM-4c/16c/64cl 标准SONET级联业务：OC-12c/48c/192cl 以太网业务：GE（Gigabit Ethernet）l 其他业务：34Mbit/s
21、2.5Gbit/s任意速率的多种业务，如ESCON（Enterprise System Connection）/FICON（Fiber Connection）/Fiber Channel/FDDI（Fiber Distributed Data Interface）/PDH（34M/45M/140M）等。I和IV型系统只支持2.5Gbit/s和10Gbit/s的SDH、SONET业务和POS业务的接入；II、III型和VI型系统可以接入以上所有业务；V型系统只能接入2.5G速率及以下速率的业务。4. 独立的光监控信道和时钟信道系统的光监控信道的波长为1510nm，光监控信号速率2.048Mbit
22、/s。光监控信道主要完成系统的公务及网管信息的传送。系统还提供三路网络时钟信号的传送信道，每路时钟信号速率为2.048Mbit/s。并且三路时钟信号嵌入在光监控信道中传送。5. 集成式和开放式的结合通常DWDM系统都具有光波长转换单元，以便将非标准波长的光信号转换成符合ITU-T G.694.1建议的具有标准波长的光信号，这种结构的DWDM系统称为开放式DWDM系统；另一种DWDM系统不需要光转换单元，它的客户端设备（如SDH设备）的光发射单元接口特性符合ITU-T G.694.1建议，可以直接接入DWDM系统的光复用单元，这种结构的DWDM系统称为集成式DWDM系统。OptiX BWS 16
23、00G系统能够实现集成式和开放式DWDM系统的兼容。6. 统一的智能化网管系统具有良好的互通互连性能，可以方便地使用统一的智能化网管对设备进行管理。1.3.4 业务特点1. 低速业务汇聚功能OptiX BWS 1600G系统提供低速业务汇聚功能：l 将两路GE信号汇聚成一路STM-16信号l 将一路GE信号和一路STM-4信号汇聚成一路STM-16信号l 将四路STM-1/STM-4 SDH信号汇聚成一路STM-16信号l 将四路STM-16 SDH信号汇聚成一路OTU2信号l 将四路任意协议业务信号汇聚成一路STM-16信号l 将八路ESCON业务信号汇聚成一路STM-16信号2. 高质量的
24、时钟传送功能光监控通道可提供3路2M速率的系统时钟的传送通道，为网络时钟传送提供一个新的解决方案。时钟业务可以在任何站点选择上下或者穿通。3. 可升级的光分插复用技术OptiX BWS 1600G系统可以通过级联光分插复用单板在光分插复用站提供最多32个通道的业务分插，800G和400G系统可以通过级联光分插复用单板在OADM站点对所有业务分插。1.3.5 技术特点1. 广泛应用的前向纠错技术光波长转换单元采用前向纠错技术，从而：l 降低系统对接收端光信噪比的要求，延长各放大段或再生段间传送距离；l 降低线路传输产生的误码率，提高DWDM传输网络的通讯质量。增强型的前向纠错EFEC（Enhan
25、ced FEC）技术采用了两级编码方式，增加编码增益，均分突发错误，纠错能力比FEC更强。2. 波长可调技术OptiX BWS 1600G采用波长可调技术，支持波长可调的10Gbit/s速率光波长转换单元OTT（Optical Tunable Transponder），如LWF、OCU单板。最大波长调节范围为40波。使用OTT作为备件，可以替代不同波长的光波长转换单元，减少OTU（Optical Transponder Unit）备件数量，降低备件成本。3. 成熟的掺铒光纤放大技术系统采用成熟的掺铒光纤放大技术，支持C波段和L波段的光信号放大，实现长距离无电中继传输。掺铒光纤放大器采用增益锁定
26、技术和瞬态控制技术，使每个通道的信号增益与光纤内总的通道数量无关，且在增加通道或减少通道时基本上能避免已有通道突发误码。4. 先进的Raman放大技术采用Raman和EDFA（Erbium-Doped Fiber Amplifier）放大器混合放大的方式，实现宽频带平坦增益，同时有效地降低了系统的噪声和非线性效应对系统的干扰，大大延长了传输距离。5. 独特的SuperWDM技术SuperWDM技术通过采用CRZ（Chirped Return to Zero）编码的方式和特殊的相位调制技术，有效抑制长途传输中累积的非线性效应，提高系统对光噪声的容忍程度。使用SuperWDM技术可以在不使用Ram
27、an放大器的情况下实现低成本的超长距离传送。6. 抖动抑制功能系统的光波长转换单元采用抖动抑制和时钟提取的先进技术，使得系统的抖动性能优于相关DWDM技术标准。系统的光波长转换单元还可实现B1、B2误码校验与J0提取，以便准确定位误码发生在客户侧还是DWDM侧，从而分析产生误码的原因。此功能在系统接入不同厂家的SDH设备时显得非常重要。1.3.6 智能调节特点1. 自动功率控制（ALC）功能系统可以实现DWDM链路的功率控制，当DWDM链路中某一段光纤由于老化等原因导致光缆衰减增大时，利用ALC（Automatic Level Control）功能，通过调节光放大器的输出功率，使其保持在正常水
28、平，避免链路光功率波动，提高传输信号质量和设备的可维护性。2. 智能光功率调节（IPA）功能系统具有IPA（Intelligent Power Adjustment）功能，当系统检测到光缆断裂时，自动将本跨段的放大器功率减小到安全水平以下，避免对维修人员造成伤害。3. 自动功率均衡（APE）当传送距离超过一定程度时，DWDM系统的各通道功率出现严重不平坦，影响系统接收性能。OptiX BWS 1600G系统提供APE（Automatic Power Equilibrium）功能，通过自动调节各通道的发送端光功率，达到接收端各信道的功率均衡且信噪比优化。APE主要应用在跨段数比较多的情况。4.
29、智能化的环境温度监控系统OptiX BWS 1600G设备提供智能化的环境温度监控、上报及告警功能，保证系统在稳定的环境温度下正常运行。1.3.7 自动监控特点1. 光纤（缆）自动监控（OAMS）功能OptiX BWS 1600G产品提供OAMS（Optical fiber line Automatic Monitoring System）功能，实现光纤老化预警，链路光纤告警和光纤故障初步定位等功能。OAMS系统内置于1600G产品中，为嵌入式系统，是一个相对独立的可选功能，可根据用户需求选配。2. 在线光性能检测系统在光复用/解复用单元、光放大单元等处均设有光性能检测口。通过这些光性能检测口
30、，可以很方便地用光谱分析仪或多波长计测量各光通道不同参考点处的性能参数而不必中断业务。用户也可以把这些检测口用光纤连接至内置多通道光谱分析单元，在网管上获取各参考点处的光性能参数（包括每个通道的光功率、中心波长和光信噪比），乃至系统的光谱图。1.3.8 可靠性特点1. 完善的保护机制系统提供了完善的保护机制，包括光通道保护、光线路保护和设备级的单元保护。系统传送的网络时钟可以通过时钟单元的11备份进行保护，确保时钟传送的可靠性。2. 可靠的电源备份OptiX BWS 1600G设备电源系统由外部提供双路直流工作电源馈入，互为备份保护。重要功能单板采用双电源、热备份方式进行电源保护；对于OTU单板，采用分散供电，集中保护的方式。3. 完善的光纤管理功能OptiX BWS 1600G系统在机柜和子架的设计上充分考虑了光纤管理的需求，设计了不同的走纤槽和储纤单元，合理的使用这些光纤管理单元，使得机柜内及机柜间的光纤布线方便、简洁、易于管理，便于系统的安装和维护。华为公司，2005版权所有 15