G系统中关键技术课程设计正文.docVIP

目 录 第一章 绪 论 1 1.1 100G系统简介 1 1.2 100G系统的营运发展 2 第二章 40G系统与100G系统 4 2.1 40G系统中的关键技术 4 2.2 100G系统中的关键技术 5 第三章 100G光传网系统设计 10 3.1 传送网承载以太网帧 10 3.1.1业务层 10 3.1.2网络层 10 3.1.3物理层 10 3.2 采用运营商级以太网标准支持OTN 11 3.3 采用40G/100G以太网体系结构来支持OTN 11 3.4 StratixIVFPGA为100GbE OTN设计铺平了道路 12 3.5 OTN以及对通用客户端口的需求 13 3.6相对于固定标准产品解决方案，灵活的ArriaIIGXFPGA具有以下优点： 14 3.7 采用StratixIVGTFPGA进行100G OTN设计 15 第四章 总结与展望 17 致 谢 18 参考文献 19 第一章 绪 论 1.1 100G系统简介 根据定义，由光传送设备承载的100G传送数据包能够迅速完成任何类型100G数据的传输，其封装格式是OTN或者以太网。总流量分布在城域、局域以及长途密集波分复用(DWDM)网络上。目前ITU组织研究的重点是利用现有100G以太网规范，IEEE802.3ba，在现有40G和10G基础设备上实现100G OTN。 这能够满足越来越高的带宽需求，降低系统复杂度，减少了用于管理的波长，提高了频谱总效率，最终降低了成本。根据定义，目前实现的100G以太网覆盖距离比100G传送网要短一些，一般为40km。100G以太网和100G传送网有相似的目标，即，寻找以低成本实现高性能快速链接的方法。 OTN含有的网络功能和协议要求能够满足这些需求，以系统方式在光介质上传输信息。本文重点介绍通过光纤承载传送网和以太网载荷。建立同步数字体系(SDH)等OTN机制也在这一定义范围之内，但是我们主要关注LAN到WAN的应用，特别是40GbE和100GbE应用(802.3ba)。出于这一标准化以及工作规划的目的，所有OTN新功能以及相关技术都被认为是电信标准局(ITU-T标准)的工作范畴。 根据G.872建议要求，OTN包括由光纤链路连接的光网络单元(图1.1所示)，能够提供光通道承载客户信号的传送、复用、路由、管理、控制和生存等功能。 ???? 图1.1 OTN层和网络组成 OTN一个独特的特性是它支持任何数字信号的传输，与具体客户业务无关(即，客户业务无关性)。根据G.805建议对通用功能模型的描述，OTN边界位于光通道/客户侧适配层之间，包括具体服务处理，不包括具体客户处理，如图1.2所示。 ???? 图1.2 客户侧汇集的各种协议使得OTN成为高性价比通用基本结构 在光通道上实现这一灵活的客户应用系统时，FPGA扮演了重要角色。从OTN实施的角度看，它汇集各种独立端口的数据，提供所需要的带宽。表1所示为当前OTN标准所支持的数据速率。OTU4将增加100G的线路速率。 表1 OTN数据速率???? 1.2 100G系统的营运发展 随着“宽带中国·光网城市”计划的实施，在移动互联网、物联网和云计算等新型带宽应用的强力驱动下，传送网络迫切需要具备更高的容量。目前骨干网已经规模部署了40G WDM传输系统，但要建设超高速网络，100G WDM的规模部署势在必行。而作为宽带中国战略的最有力倡导者，中国电信率先进行100G波分系统大规模技术测试也在情理之中。 相对于40Gb/s从提出到商用经历近10年发展过程而言，100Gb/s技术从提出到接近设备成熟可谓异常迅速。目前100Gb/s技术在全球的发展状况，可以概括为“四化”。一是标准逐步成熟化。100Gb/s标准化范围主要涉及客户接口、线路接口以及线路传输等方面。目前IEEE802.3ba已规范了标准的100GE客户接口，IEEE802.3bj正在规范100GE的背板及铜缆传输规范，而成本更低廉的下一代100GE客户接口也在讨论当中。线路接口和线路传输参数目前主要由OIF和ITU-T进行规范，OIF已发布100G光模块、FEC等协议文件，而ITU-T的Q11主要规范了OTU4等100G逻辑信号结构，ITU-T的Q6则侧重于100G物理层的规范研究。 二是设备支持全面化。目前主流的路由器厂商和传输厂商一般均可提供100GE路由器和100Gb/sWDM/OTN(光传送网)设备，国内典型的华为、中兴、烽火均宣称目前可提供商用基于DP-QPSK相干接收实时处理的100Gb/s传输设备，具体支持能力有待国内外研究机构和运营商多方测试验证。 三是测试仪表多样化。作为100Gb/s技术实现程度的评估工具，JDSU、ANRITSU、EXFO、Spirent、IXIA等厂家