【YD通讯标准】 NX100Gbit/s 光波分复用(WDM)系统技术要求

通信标准类技术报告
YDB077—2012
N×100Gbit/s光波分复用（WDM）系统技术要求
Technical requirements for Nx100Gbit/s optical wavelength division multiplexing(WDM)systems
2012-03-25印发
中国通信标准化协会
1范围
规范性引用文件
术语和定义
缩略语。
系统分类，
系统参数要求，
OTU技术要求.
FEC功能与性能要求，
波分复用器件的技术要求
放大器的技术要求
动态功率控制和增益均衡技术要求OADM技术要求..·
多速率混传WDM系统技术要求
系统监控通路技术要求
传输功能和性能要求
网络管理系统技术要求
APR进程要求.
附录A（资料性附录）
参考文献
WDM系统关键技术研究
Nx100Gbit/s
YDB077—2012
YDB0772012
本技术报告按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本技术报告在参考YDN120-1999《光波分复用系统总体技术要求（暂行规定）》、YD/T1991-2009《NX40Gbit/s光波分复用（WDM）系统技术要求》、YD/T1274-2003《光波分复用系统（WDM）技术要求一160X10Gbit/s、80×10Gbit/s部分》的基础上，结合我国具体情况制定。请注意本技术报告的某些内容可能涉及到专利。本技术报告的发布机构不承担识别这些专利的责任。
为适应信息通信业发展对通信标准文件的需要，在工业和信息化部统一安排下，对于技术尚在发展中，又需要有相应的标准性文件引导其发展的领域，由中国通信标准化协会组织制定“通信标准类技术报告”，推荐有关方面参考采用。有关对本技术报告的建议和意见，向中国通信标准化协会反映。本技术报告由中国通信标准化协会提出并归口。本技术报告起草单位：中国电信集团公司、华为技术有限公司、工业和信息化部电信研究院、上海贝尔股份有限公司、中兴通讯股份有限公司、武汉邮电科学研究院、中国联合网络通信集团有限公司、诺基亚西门子通信（上海）有限公司、北京邮电大学。本技术报告主要起草人：李俊杰冯志勇赵文玉易小波周伟勤陈德华张沛蒋俏峰张杰。II
HiiKANiKAca
1范围
N×100Gbit/s光波分复用（WDM）系统技术要求YDB077—2012
本技术报告规定了单通道速率为100Gbit/s的波分复用（WDM）系统在C波段传输时的技术要求，主要包括系统分类、系统参数要求、光波长转换器（OTU）单元技术要求、波分复用器件基本要求、前向纠错(FEC)技术要求、传输功能与性能要求、多速率混传WDM系统技术要求等。本技术报告适用于单通道速率为100Gbit/s，基于相干接收PM-(D)QPSK调制码型，工作在C波段100GHz或者50GHz波长间隔的WDM系统，不适用于采用其它调制和接收方式的解决方案。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T20187-2006光传送网体系设备的功能块特性YD/T1259-2003
YD/T1274-2003
YD/T1383-2005
YD/T1462-2006
YD/T1991-2009
YDN120-1999
ITU-T G.652
ITU-T G.655
ITU-T G.691
ITU-T G.693
ITU-T G. 709
ITU-T G.959.1
ITU-T G.975
ITU-T G.975.1
IEEE802.3
波分复用系统(WDM)光安全进程技术要求光波分复用系统（WDM）技术要求一160×10Gbit/s、80×10Gbit/s部分波分复用（WDM)网元管理系统技术要求光传送网（OTN)接口
NX40Gbit/s光波分复用（WDM）系统技术要求光波分复用系统总体技术要求（暂行规定）单模光纤光缆的特性（Characteristicsofa single-modeopticalfibreandcable)
非零色散单模光纤光缆的特性（Characteristicsofanon-zerodispersion-shifted single-mode optical fibre and cable)有光放大器SDH单通路系统和STM-64系统的光接口（Opticalinterfacesforsingle channel STM-64 and other SDH systems with optical amplifiers)甚短距离光接口要求（Opticalinterfacesforintra-office systems）光传送网（OTN）接(InterfacesfortheOpticalTransportNetwork(oTN)）光传输网络物理光接口（Opticaltransportnetworkphysicallayerinterfaces）高比特率DwDM海底系统的前向纠错（Forwarderrorcorrectionforsubmarinesystems)
高速率DwDM海缆系统前向纠错的要求（Forward errorcorrectionforhighbitrateDWDMsubmarine systems)
局域和城域网络标准协议第三部分：基于冲突检测的载波侦听多路接入（CSMA/CD）方案和物理层指标（LocalandmetropolitanareanetworksSpecificrequirements Part 3: Carrier sense multiple access with collision detection(CSMA/cD) accessmethod and physical layer specifications Local AreaNetwork (LAN) protocols)
HiiKAoiKAca
YDB 0772012
IEEE802.3ba
3术语和定义
局域和城域网络标准协议第三部分：基于冲突检测的载波侦听多路接入（CSMA/CD）方案和物理层指标修订四40Gb/s和100G/s下媒质接入控制参数、物理层和管理参数(Local andmetropolitanareanetworksSpecific requirementsPart3:Carriersensemultipleaccesswithcollisiondetection(CSMA/cD)accessmethod and physical layer specifications Local Area Network(LAN)protocols Amendment 4: Media Access Control Parameters, Physical Layers,and Management Parameters for 40Gb/s and 100Gb/s Operation)YD/T1991-2009界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
绝对频率参考absolutefrequencyreference能提供光信号频率精度和频率稳定度的光频率参考。3.2
C波段conventional band
波长在1530nm-1565nm的波段。
C波段扩展波长conventionalbandextendedwavelength见表2、表3中注为a所示部分，其中部分波长在C波段范围内，部分在C波段范围外。3.4
标称中心频率（波长）nominalcentralfrequency（wavelength）以频率193.10Hz（真空波长1552.52nm）为参考频率（波长），在波分复用系统中按照一定频率间隔分配的频率（波长）。
标称通路间隔 nominal channel spacing相邻通路的标称中心频率(波长)之差。3.6
中心频率（波长）偏移centralfrequency（wavelength）deviation标称中心频率（波长）与实际工作频率（波长）之差。3.7
最小边模抑制比minimum sidemodesuppressionration发射机总频谱最大峰值与第二大峰值之比的最小值。测量所用的频谱分辨率应高于峰值频谱宽度最大值。第二大峰值可能紧靠主峰，也可能与其离得很远。在本定义中，与最大峰值之间被时钟频率分开的频谱峰值不被认为是边模。
iiiKAoNiAca
光功率放大器optical boosteramplifier在WDM系统发送端合波器的后面，用于提高系统发送光功率的光放大器。3.9
光线路放大器opticallineamplifier在无源光纤段之间以补充光纤损耗，用于延长无电中继长度的光放大器，3.10
光前置放大器opticalpre-amplifier在WDM系统接收端分波器前面，用于提高信号接收灵敏度的光放大器。3.11
光通道光信噪比代价opticalpathopticalsignalnoiseratiopenaltyYDB077—2012
在WDM系统中，在参考接收机纠错后最大误码率为规定值时，OTU直接连接到参考接收机时Sn（或Rn）点处光信噪比（OSNR）值与系统长距离链路传输以后Rn点处OSNR值之间的差值，单位为dB。产生光通道OSNR代价的因素主要包括非线性效应、残余色度色散、偏振模色散、偏振相关损耗、光通道反射和串扰等多种效应。
最大残余色度色散maximumresidualchromaticdispersionWDM系统中，在保证光通道光信噪比代价满足要求的前提下系统可容忍的最大色度色散。3.13
最大差分群时延maximumdifferentialgroupdelayWDM系统中，由偏振模色散引起的光通道光信噪比代价为1dB时的差分群时延值。3.14
接收机光信噪比容限receiver optical signal noise ratio tolerance参考接收机纠错后达到应用最大误码率时，OTU直接连接到参考接收机时Sn（或Rn）点可容忍的最小OSNR值。该值在发射机眼图、消光比、Sn点光回损、接收机连接器劣化和测量容差等发射机条件最坏情况下，接收机最大和最小输入功率之间所有功率值输入时都必须满足。接收机OSNR容限并不考虑非线性效应、CD、PMD、PDL、光通道反射和串扰等效应，这些效应在光通道OSNR代价中考虑。根据是否考虑老化效应，接收机OSNR容限的具体值可分为BOL值和EOL值两类。3.15
偏振复用（差分）正交相移键控PolarizationMultiplexing-（Differential）QuadraturePhaseShift Keying
该调制码型在发射端通过采用2个偏振态来传输比特信息，将通道速率降低一半，同时，由于每个偏振态可以使用4个（差分）相位来表示比特信息，又可以实现通道速率降低一半，因此，经过PM-(D)QPSK编码后，波特率可以降至比特速率的四分之一。此调制码型在接收端可以采用直接检测接收和相干检测接收。
HiiKAoNiKAca
YDB0772012
缩略语
下列缩略语适用于本文件。
CO-OFDM
PM-(D)QPSK
增强型前向纠错
放大的自发辐射
比特差错率（误码率）
色度色散
相干光正交频分复用
恒模算法
最小均方根算法
数据通信通路
色散补偿光纤
色散补偿模块
差分群时延
差分四相相移键控
掺饵光纤放大器
增强型前向纠错
光纤布喇格光栅
前向纠错
有限冲激响应
四波混频
通用前向纠错
低密度奇偶校验码
非归零（码）
光放大器
光分插复用器
光分波单元
正交频分复用
光合波单元
开光键控
光相位共轭
光信噪比
光波长转换单元
偏振相关损耗
偏振复用
偏振模色散
偏振模色散补偿
Advanced Forward Error CorrectionAmplified Spontaneous EmissionBit Error Ratio
Chromatic Dispersion
Coherent Optical-Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing
Constant Modulo Algorithm
Least Mean Square
Data Communications Channel
Dispersion Compensation FiberDispersion Compensation ModuleDifferential Group Delay
Differential Quadrature Phase Shift KeyingEr-doped Fiber Amplifier
Enhanced Forward Error CorrectionFiber Bragg Grating
Forward Error Correction
Finite Impulse Response
Four-Wave Mixing
Generic Forward Error CorrectionLow Density Parity Check
Non-Return to Zero
Optical Amplifier
Optical Add-Drop MultiplexerOptical De-multiplexer Unit
Orthogonal Frequency Division MultiplexingOptical Multiplexer Unit
On-off Keying
Optical phase conjugate
Optical Signal Noise Ratio
Optical Transponder Unit
Polarization-Dependent Loss
Polarization Multiplex
Polarization Mode DispersionPolarization Mode Dispersion Compensation偏振复用（差分）正交相Polarization移键控
相移键控
里德-所罗门（编码）
可重构光分插复用器
Multiplexing-(Differential)
Quadrature Phase Shift KeyingPhase Shift Keying
Reed-Solomon
Reconfigurable Optical Add-Drop MultiplexerHiiKAoNiKAca
SD-FEC
5系统分类
软判决前向纠错
自相位调制
受激拉曼散射
标准单模光纤
可调色散补偿
Turbo卷积码
波分复用
波长选择开关
交叉相位调制
5.1N×100Gbit/sWDM系统分类和应用代码YDB0772012
Soft Decision- Forward Error CorrectionSelf-Phase Modulation
Stimulated Raman Scattering
Standard Single-Mode Fiber
Tunable Dispersion CompensationTurbo Product Code
Wavelength Division MultiplexingWavelength Selective Switch
Cross Phase Modulation
NX100Gbit/sWDM系统的应用代码可用下面的字符序列来表示：Mn.Bc-xW-D-z (S) (A
其中：
M表示MS-100Gbit/sWDM系统：
n表示WDM系统所支持的最大波长数量；B表示WDM系统所支持的单通路速率：100G：表示WDM系统单通路速率为103.125Gbit/s~111.809Gbit/s，随着FEC开销的增加，此速率值上限可能进一步增大。c表示WDM系统所支持的通道间隔（GHz）：x表示WDM系统所支持的最大跨段数量：W表示WDM系统所支持的跨段损耗值（dB）：A：表示跨段损耗为22dB；
其它跨段有待进一步补充；
D表示WDM系统是否有在线色散补偿：-1：表示有在线色散补偿：
0：表示无在线色散补偿：
z表示WDM系统所支持的光纤类型：-652：表示光纤为G.652类型；
-655：表示光纤为G.655类型：
S表示WDM系统的工作波段：
C：表示工作波段为C波段
L：表示工作波段为L波段
A表示WDM系统的FEC码型：
G：GFEC（即通用型FEC，目前有RS(255，239)）E：EFEC（即采用7%FECOH和硬判决算法的增强型FEC，其纠错容限典型值为2E-3）随着FEC算法的发展，采用7%编码完余的增强型FEC纠错能力还有进一步提升空间，20%等高编码穴余FEC技术、软判决算法等新技术也已出现，这些新型FEC的应用代码还待进一步研究。
本文件定义的N×100Gbit/sWDM系统应用代码见表1。5
TiiKAoNiKAca
YDB 077—2012
基本参数
应用代码
M80.100G50-16A-0-652(C)(E)
M40.100G100-16A-0-652(C) (E)M80.100G50-12A-1-652(C) (E)
M40.100G100-12A-1-652(C)(E)
M80.100G50-16A-0-655(C) (E)
M40.100G100-16A-0-655(C)(G)
M80.100G50-12A-1-655(C) (E)
M40.100G100-12A-1-655(C)(G)
FEC类型代码有待进
生一步研究。
NX100Gbit/sWDM应用代码示例
通路间隔
NX10oGbit/sWDM系统光波长区的分配5.2
跨段损耗
16×22dB
16×22dB
12×22dB
12×22dB
16×22dB
16×22dB
12×22dB
12×22dB
在线色散
FEC码型
NX100Gbit/sWDM系统采用常用的C-band1550nm窗口。标称中心频率基于参考频率193.1THz，最
小频率间隔为100GHz或50GHz。可支持50GHz和100GHz的频率间隔的80波和40波系统。N×100Gbit/s设备波长分配方案见表2～表3。
C波段
基于C波段的40通路（100GHz间隔）N×100Gbit/s设备波长分配方案间隔100GHz的标称中心
频率（THz）
标称中心波
长（nm）
C波段编bzxz.net
间隔100GHz的标称中
心频率（THz）
标称中心波
长（nm）
iiKAoiKAca
C波段
间隔100GHz的标称中心
频率（THz）
标称中心波
长（nm）
（续）
C波段编
注：波长序号与波长的具体对应关系仅用来区分波长，为可扩展波长，48波系统配置可选波长表3
C波段编
不作为规范，
间隔100GHz的标称中
心频率（THz）
YDB0772012
标称中心波
长（nm）
基于C波段的80通路（50GHz间隔）N×100Gbit/s设备波长分配方案间隔50GHz的标称中心
频率（THz）
标称中心波
长（nm）
C波段编
间隔50GHz的标称中心
频率（THz）
标称中心波
长（nm）
YDB0772012
C波段编
间隔50GHz的标称中心
频率（THz）
表3（续）
标称中心波
长（nm）
C波段编
不作为规范。
注：波长序号与波长的具体对应关系仅用来区分波长，。为可扩展波长，96波系统配置可选波长系统参数要求
6.1参考点定义
间隔50GHz的标称中心
频率（THz）
标称中心波
长（nm）
YDB077—2012
NX100Gbit/sWDM系统的参考配置如图1所示。图中OTU为光波长转换器实现3R功能，即再放大、再整形和再定时：OMU为光复用器单元，实现多个波长的复用功能：OA为光放大单元，实现信号的光域放大（可包含色散补偿功能）；ODU为光解复用器单元，实现多个波长的解复用功能，Tx/Rx为客户侧光接口。
MPI-SM
图1100Gbit/sWDM系统参考配置
图1定义了6个系统外参考点和2个系统内参考点，即S、MPI-SM、RM、SM、MPI-RM、R和Sn、Rn。其中S、R是MS-ULHWDM系统与客户系统的接口参考点：MPI-SM、RM、SM、MPI-RM是MS-ULHWDM系统主光通道的参考点：Sn、Rn是MS-ULHWDM系统内OTU分别与OMU和ODU之间的参考点。这些参考点具体含义如下：S表示客户信号发射机输出接口之后光纤连接处的参考点：Sn表示OTU连接到OMU的输出接口之后光纤连接处的参考点：MPI-SM表示OMU后面OA（光功率放大器）光输出接口之后光纤连接处的参考点：RM表示OA（光线路放大器）输入接口之前光纤连接处的参考点：SM表示OA（光线路放大器）输出接口之后光纤连接处的参考点；MPI-RM表示ODU前面OA（光前置放大器）输入接口之前光纤连接处的参考点：Rn表示表示ODU后面连接OTU的输入接口之前光纤连接处的参考点；R表示客户信号接收机输入接口之前光纤连接处的参考点。主光通道接口参数要求
主光通道接口参数见表4～表5：表4NX100Gbit/sWDM系统主光通道参数（G.652)（I)参数名称
基本参数
应用代码
跨段损耗
通路数
调制格式
比特速率
MPI-Su/Su点参数
每通路输出功率
（平均功率）d
Gbit/s
M40.100G100-16A-0
652(C)(E)
16×22
参数值
M80.100G50-16A-0-
652(C)(E)
16×22
M40.100G100-12A-1
652(C)(E)
12×22
相干接收偏振复用正交相移键控103.125~111.809
M80.100G50-12A-1
652(C)(E)
12×22
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