Vladimir Treshikov. T8

Владимир Трещиков к.ф-м.н., директор ООО «Т8»

г. Москва, www.t8.ru E-mail: [email protected]

Российское 100G оборудование DWDM «Волга» - перспективы

импортозамещения

55 000 км магистральных сетей DWDM

Оглавление

О компании Т8

Технология DWDM и тенденции её развития

Оборудование «Волга» и мировые рекорды

Перспективная DWDM система 27 Tбит/с

Рынок и господдержка

О Компании «Т8»

Ведущий в России разработчик и производитель телекоммуникационного

оборудования спектрального уплотнения - DWDM «Волга». Компания со 100%

российским капиталом. У нас работает более 150 человек – в том числе два

профессора МФТИ и МГУ и 15 кандидатов наук. Десятки публикаций и

патентов в год. К 2014 г. создано более 55 000 км DWDM-сетей – 7% российского рынка

DWDM. Оборудование DWDM «Волга» – единственное в России имеет статус

оборудования российского происхождения.

В 2012 году исследовательский центр компании «Т8» получил

статус резидента Сколково и выиграл 1 место в ИТ-кластере с

проектом DWDM-системы с максимальной скоростью 25 Тбит/с

3

Мурманск

Мирный

Чита

Красноярск Томск

Кемерово

Барнаул

Новосибирск

Дудинка

Воркута Ухта

Нарьян-Мар

Тюмень

Омск

Сыктывкар

Архангельск

Петрозаводск Санкт- Петербург

Калининград

Великий Новогород

Псков

Вологда

Москва

Пенза

Самара

Краснодар

Сочи

Т8 это 7% российского рынка DWDM-систем, цель – 20%

Т8 – 7%

Alcatel-Lucent, Nokia-Siemens, Huawei, NEC, Infinera, ECI

2004–2006 гг. – 7559 км 2007 г. – 6996 км 2008 г. – 5357 км 2009 г. – 8360 км 2010 г. – 4865 км 2011 г. – 8125 км 2012 г. ~ 4000 км 2013 г. ~ 5000 км 2014 г. ~ 5000 км

Всего: более 55 000 км

Оборудование «Т8» успешно отработало в Сочи-2014!

Применение 4

DWDM «Волга» — оборудование российского происхождения, не уступающее лучшим зарубежным системам по скорости и дальности передачи.

100G DWDM-система «Волга». 9,6 Тбит/с – производим, 27 Тбит/с – в разработке

Вендор OSNRt, дБ, 100 Гбит/с

Т8 11 Alcatel 11 Huawei 13

Проект в Сколково: увеличение скорости до 25 Тбит/с – на «Связь-Экспокомм 2014» показан прототип 27 Тбит/с

Оборудование 5

Проект DWDM-системы отмечен корпорацией «Ростех» дипломом в конкурсе на лучший проект в области фотоники

Мировые рекорды системы «Волга»: • 8 Тбит/с на 4000 км (80 × 100G) в каскаде EDFA, без DCM • 1 Тбит/с на 500 км (10 × 100G) в однопролетной линии







7 Технология

• Технология 100G DWDM – основа магистральных сетей связи во всем мире.

• Рынок- $8 млрд.- весь мир, РФ ~$500 млн.

• Экономика 100G DWDM - себестоимость ~$1 за

мегабит/c (в 10G сетях ~ $2-4, в 40G ~ $3–5)

• Cмена поколений – массовый переход на 100G

• Резкий рост 100G DWDM - CAGR 75%)

• Конкуренты: Huawei, Alcatel-Lucent, Ciena Источники: ;Optical Transport forecast report by Dell’Oro Group; «The fast approaching 100G era», Infonetics Research; «100G Optics: Why Operators Are Upgrading Now

Когерентные DWDM-системы связи Рост рынка 100G DWDM 75% в год (2013-2017)

9% 5%

72%

43%

14%

16%

5% 37%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

2012 2015

Резкий рост 100G DWDM, 2012 vs. 2015

<10G 10G 40G 100G

Мировой рынок: продажи плат DWDM

Вы

ру

чк

а, м

лн

. д

ол

л.

Переход на когерентные DWDM системы обеспечивает многократный рост

полосы пропускания, увеличение дальности и экономическую эффективность.

Изменение парадигмы борьбы за ёмкость

Было: Скорость × N каналов Фикс. число каналов (40 или 80) Стандартный интервал: 100 или 50 ГГц Зазор между каналами Скорость DWDM-системы: S = скорость в канале × N каналов Макс. скорость в канале: 100 Гбит/с Борьба за повышение N: 80, 88, 96…

Будет SE × Полоса усилителя Переменный интервал FlexGrid Каналы идут без зазора (суперканалы) Мультиплексирование на гибком ROADM Когерентный приём для выделения

сигнала из суперканала Скорость DWDM-системы: S = SE(спектр. эфф.) × B(полоса усил.) Полоса усил. C: 4,8 ТГц, C+L: 9 ТГц Борьба за повышение SE: 2 → 3 → 4 …

Например, ёмкость системы 80 каналов/100G: S = 80 каналов × 100G = 8 Тбит/с или S = 4 ТГц × 2 бит/Гц = 8 Тбит/с

9

№ Формат и расстояние Сп.Эфф. Тип эксперимента Ссылка: ECOC 2014

1 DP-16 QAM

335 Гбит/с + 20% FEC

сетка 75 ГГц

4.44 Кольцо 4 х 75 км

Всего 1500 км (OSNRт=25,7 дБ)

Осциллограф

P.5.25

Canada

2 Star-8QAM и Circular-8QAM

2 x 200 Гбит/с в 100 ГГц

4 Кольцо 4х100 км, всего 3200 км


P.5.1 - Alcatel-Lucent, Bell

Labs, France

3 PM-16QAM

2 x 200 Гбит/с в 100 ГГц

4 Кольцо 3 х 82 км, всего 2150 км


P.5.17

Netherlands / Germany

4 PDM-16QAM + Nyquist

560 Гбит/с = 7x80 Гбит/с

(включая 15% FEC) в 70 ГГЦ

6,95

(без FEC)

253,4 км

SMF-28® ULL


P.5.2

ONG UCL / NEC

(Polina Bayvel)

5 PDM-QPSK, 110 Гбод/с

440 Гбит/с (с 7% FEC) в 100 ГГц

4

(без FEC)

3 х 100 км ULAF (132 кв.мкм.)

Всего 3000 км, Осциллограф

P.5.16

ZTE / MoE

6 • 107 Гбод/с PDM-QPSK

428 Гбит/с в 120 ГГц (с FEC 7%)

• 107 Гбод/с 16-QAM


• 72 Гбод/с 64-QAM


3,3

5,9

6,4







Tu.3.3.5

Alcatel-Lucent, Bell Labs, USA

7 DP-QPSK

100 Гбит/с в 25 ГГц

4 45,4 км MCF (7 cores)


Mo.3.3.1

Japan

Результаты конференции ECOC 2014

Применение суперканалов

Суперканал – несколько каналов

100G в одной полосе фильтра

мультиплексора (например, три

канала в полосе 100 ГГц) Суперканал переключается в

оптических мультиплексорах как

единое целое На стороне приёмника, каждый

приёмник получает на вход весь

суперканал Для разделения несущих

используется когерентный приём

100 ГГц Длина волны

Мо

щн

ость с

игн

ал

а

Длина волны

Мо

щн

ость с

игн

ал

а

100 ГГц

Использование Найквист-фильтра

позволяет добиться прямоугольной формы спектра, и максимально

эффективно использовать спектр

Обычный канал

Найквист-WDM

100G

100 ГГц 20

0G

200G

100 ГГц

Емкость для 100G и 400G в C-диапазоне (4,8 ТГц)

Канал 100G в полосе 25 ГГц: SE=4 4,8 ТГц × 4 бит/с/Гц = 19,2 Тбит/с

Канал 200G в полосе 37,5 ГГц: SE=5,33 4,8 ТГц × 5,33 бит/с/Гц = 25,6 Тбит/с

100G

100G

100G

100 ГГц

200G

200G

100 ГГц

100G

100G

Канал 100G в 50 ГГц: SE=2 бит/с/Гц 4,8 ТГц × 2 бит/с/Гц = 9,6 Тбит/с

Канал 200G в 50 ГГц: SE = 4 бит/с/Гц 4,8 ТГц × 4 бит/с/Гц = 19,2 Тбит/с

Ёмкость возрастает в 2 раза. Дальность падает в пять раз!

200G

FlexGrid

Многоуровневые форматы – уменьшение дальности – большой требуемый OSNRт

100G – DP-QPSK SE – теория – 4 бит/с/Гц Практика – с учетом FEC – 3

400G – 2х200G – 2хDP-16QAM SE – теория – 8 бит/с/Гц Практика – с учетом FEC – 5,3

Штраф по OSNR при переходе с 100G на 400G: 6-7 дБ Уменьшение дальности в 5 раз, при росте скорости в 1,5-2 раза.

Применимо только на малые расстояния

Несущие 100/200/400G– скорость одинаковая. Дальность передачи – 200G в 5 раз ниже 100G.

Тип Pol G-baud

Моду-ляция

Поло-са

Спектр. эффект.

OSNRтр Штраф

4x100 G 2 25 QPSK (2 b/s)

100 ГГц

4 бит/с 15,5 дБ

2х200G 2 25 16QAM (4 b/s)

100 ГГц

4 бит/с 17,5 дБ -7 дБ в 5 раз по длине

2x200G 2 50 QPSK (2b/s)

100 ГГц

4 бит/с 17,2дБ

1x400 G 2 50 16QAM (4 b/s)

100 ГГц

4 бит/с 22,4 дБ -8 дБ в 6 раз по длине

3X100G 2 25 QPSK (2 b/s)

100 ГГц

3 бит/с 14 дБ

Успешный эксперимент 3×100G позволяет передавать до 27Т на 2000км, цель — сделать 4×100G для систем дальней связи.

14 Основные тенденции развития транспортных сетей

По результатам конференции ECOC/OFC

1. Скорость передачи. 100G остается «рабочей лошадкой» – никто не показал передачу 400G на одной несущей (не ранее

2016г, на маленькие длины) 2. 200G – короткие расстояния. Ciena, Huawei, ALU показали

несущую 200G или передачу 400G на двух несущих (формат

2XDP-16QAM), при этом качество сигнала примерно на 7дБ

хуже, чем в передаче 100G – уменьшение длины в 5 раз. 3. Гибкое управление спектром - технология Nyquist WDM, т.е.

манипулирование спектром сигнала с целью создания

суперканалов, мультиплексирование. FlexGrid ROADM 4. Коммутация. Много работ по SDN, происходит миграция от OTN

X-Connect к SDN пакетной коммутации.

15

Ближайшая перспектива– создание DWDM системы со скоростью 27 Тбит/с

• Для создания DWDM системы 27Т

необходимо передать 270 каналов

100G в С+L диапазоне с шагом 33ГГц • Альтернатива – 68 каналов 400G

проигрывает по дальности передачи. • Проект потребует создания

отечественного оптического модуля

100G с хорошими спектральными

характеристиками для работы с сеткой

33 ГГц и работы в С+L диапазоне. • Проект «DWDM 25T» получил 1 место в

IT-кластере на конкурсе в Сколково.

DWDM «Волга» - увеличение скорости до 27 Тбит/с

Интервал: 50 → 33 ГГц (сделано) → 25 ГГц (план 2015) Спектральная эффективность SE: 2 → 3 бит/Гц (сделано) → 4 бит/с/Гц (план 2015)

Спектр

суперканала 3х100G в сетке

100 ГГц

Емкость: C-диапазон: 4,8 ТГц * 3 бит/с/Гц = 14,4 Тбит/с 4,8 ТГц * 4 бит/с/Гц = 19,2 Тбит/с C+L-диапазон: 9 ТГц * 3 бит/с/Гц = 27 Тбит/с 9 ТГц * 4 бит/с/Гц = 36 Тбит/с

DWDM «Волга» 27 Тбит/с — первый отечественный 100G оптический блок на дискретных элементах

Плата «Дон» для передачи до 27 Тбит/с

(270 × 100G)







19

Шасси «Волга» • До 600 Гбит/с в одном крейте • До 5 Тбит/с в одной 19” стойке (9,6Т-2 стойки) • Оптический служебный канал • 2 блока питания: 650, 850, 1200 Вт • Платы формата ATCA 8U • Глубина крейта 300 мм Универсальные слоты для установки модулей: • Однослотовые транспондеры 100/40/10/2,5G • EDFA и Рамановские усилители • Активные и пассивные мультиплексоры • ROADM на 1,2,4,9 направлений • OADM, DCM, полная линейка модулей для

построения DWDM-сетей любой сложности

10U-13 cлотов

6U-7слотов

3U-3слота

Решение 1U для небольших систем

Транспондер и мукспондер 100 Гбит/с

20

• Транспондер: передача клиентского

сигнала 100G Ethernet • Мукспондер: передача десяти

клиентских сигналов 10GE, STM-64, OTU2, Fibre channel

• Линейный интерфейс OTU4, 120 Гбит/с • Формат модуляции DP-QPSK • Коррекция ошибок SoftFEC 15%

Российское оборудование мирового класса.

Мукспондер MS-100E

Транспондер TS-100E

• Перестраиваемый в C-диапазоне лазер • До 96 каналов с шагом 50 ГГц • Настройка мощности лазера на 5 дБ. • Автоматическая коррекция дисперсии до 128 000 пс/нм (8000 км волокна SMF) • OSNRтр = 12,5/11дБ (0,1 нм, BER=10-12)

Компактная 100G DWDM-система

• Передача 10 клиентских сигналов 10GE,

STM-64, OTU2, 8/10 GFC • Линейный интерфейс OTU4, 120 Гбит/с • Коррекция ошибок Soft-FEC • Когерентный формат модуляции DP-QPSK • Автоматическая коррекция дисперсии до

70000 пс/нм • OSNRт = 12,5 дБ (0,1 нм, BER = 10 -12)

1U – моноблок V1-MS-100E

Транспондер и мукспондер 40 Гбит/с

22

• Транспондер: передача клиентских

сигналов OTU3, STM-256, 40GE • Мукспондер: передача 4 клиентских

сигналов 10 GE, STM-64, OTU2, 8/10 G Fibre Channel

• Линейный интерфейс OTU3, 43 Гбит/с • Когерентный формат передачи DP-

QPSK • Коррекция ошибок Super-FEC G.975 I.7

Транспондер ТS-40E

• Перестраиваемый в C-диапазоне

лазер • До 88 каналов с шагом 50 ГГц • Автоматическая коррекция дисперсии

до 55 000 пс/нм • OSNRтр= 9,0 дБ (0,1 нм, BER = 10 -12)

Агрегирующий транспондер MS-40E

OTN X-connect на DWDM Волга – перспектива SDN

• OTN X-Connect терабитного класса • Совместимость по аппаратной части со стандартом SDN • Клиентские и линейные карты 100G • 2 свитч-фабрики (Switch Fabric) с резервированием 1+1 • Возможность стекирования нескольких шасси для

увеличения ёмкости коммутации

24 DWDM позволяет передавать сигнал на большие расстояния без активных промежуточных узлов

• В России особенно актуальны

однопролетные линии. ▫ Отводы от подводных магистральных линий,

соединения островов ▫ Соединения буровых платформ с материком

• Нами установлен мировой рекорд

дальности 100G – 10×100G на 500 км

Однопролетная линия – это линия связи, в

которой нет промежуточных узлов с

активным оборудованием, требующим

электропитания (усилители, регенераторы).

25

Line Losses, dB/km

Length, km

1st line span 0.158 79

2nd line span 0.156 279.5

3rd line span 0.158 146.7

1st ROPA#1 delivery 0.163 77.8

2nd ROPA#1 delivery 0.158 76.1

1st ROPA#2 delivery 0.159 147.6

2nd ROPA#2 delivery 0.156 147.2 12:00 16:00 20:00 24:00 04:00 08:00 12:00

1,60x10-2

1,65x10-2

1,70x10-2

1,75x10-2

1,80x10-2

1,85x10-2

1,90x10-2

1,95x10-2

pre

-FE

C B

ER

CH21 1560,61 нм

CH22 1559,79 нм

CH23 1558,98 нм

CH24 1558,17 нм

CH25 1557,36 нм

CH26 1556,55 нм

CH27 1555,75 нм

CH28 1554,94 нм

График зависимости pre-FEC BER от времени.

Time (HH:MM)

FEC limit

Передача 10 каналов 100G на 500 км в однопролетной линии

Мировой рекорд

26

Передача 100G на 4000 км в 80-канальной DWDM системе

• 80 × 100G каналов были переданы через каскад усилителей

EDFA через 100 км • Электронная компенсация дисперсии до 75000 пс/нм позволила

не использовать блоки DCM по всей линии • Запас по OSNR составил 8 дБ, что позволяет увеличить линию

до 8000 км

Мировой рекорд

27

Нелинейные эффекты из-за соседних 10G каналов ведут к

деградации 100G канала. Штраф может достигать 7-10дБ.

Добавление каналов 100G в существующую DWDM линию с 2,5 или 10G каналами – задача апгрейда

28

12,0

13,0

14,0

15,0

16,0

17,0

18,0

19,0

20,0

21,0

22,0

23,0

24,0

25,0

26,0

1 2 4 8 16 32 64

OS

NR

_r

eq

, d

B

WIN_SIZE

2x10G,100GHz,6dBm 2x10G,50GHz,5dBm 4x10G,100GHz,5 dBm 4x10G,50GHz,5dBm

2x10+100G, 4x10+100G, 50/100 GHz,

150km line with no DCM -оптимизация фазы

Improvement 5 dB







Почему операторы связи предпочитают импорт?

Реклама и имидж • Мировой бренд, нет имиджевых рисков • Антиреклама российского оборудования • Мощное лоббирование иностранного

оборудования. Технологии • Западные вендоры – ТНК с миллиардными

оборотами предлагают полную линейку • Нет крупного производителя отечественного

оборудования Финансы и коррупция • Система закупок РТК рассчитана на импорт • Коррупционные схемы рассчитаны на импорт • Рассрочка платежа на импортное

оборудование • Таможенные пошлины ниже на оборудование,

чем на комплектующие

30

РАН

ВУЗ

31

Закупка импорта делает ненужными ВУЗы, РАН..

Глобальные производители

оборудования

Производители подсистем и простых систем

Производители компонентов и прикладные исследования

Научные организации, исследование базовых физических принципов

НИИ

РАН

ВУЗ

Гос. поддержка Huawei

Национальная компания с гос.

поддержкой может успешно конкурировать с ТНК

Национальная компания без гос.

поддержки разрушается ТНК вместе со всей «пищевой цепочкой»

НИИ

Централизованная закупка операторами импортного оборудования приводит к разрушению

российских технологических компаний, фактической ненужности Академии наук, НИИ и технологических ВУЗов вследствие отсутствия заказов от российской промышленности

Проблема инфобезопасности в гибком

формате OTN

Дополнительная полоса может

использоваться для НДВ

(недекларированных возможностей): ▫ Обработка трафика ▫ Поиск нужной информации ▫ Передача информации заказчику в

недокументированном служебном канале ▫ Дистанционное выключение системы

Особый риск возникает при

использовании на сети транспортного

оборудования и оборудования

коммутации одного производителя

32

До 10% полосы может быть

использовано для передачи

недокументированного трафика

Гибкий формат OTN- линейная скорость не стандартизована

При полезной нагрузке 100G Ethernet в

линии реально передается 107-136Гбит/с (в зависимости от типа

помехоустойчивых кодов FEC): ▫ Т8 – 120 Гбит/с ▫ Alcatel – 127 Гбит/с ▫ Huawei – 127/136 Гбит/с

FEC 7-25%

3-10% НДВ

Payload 100 GE (103,125 Гбит/с)

Overhead

Формат фрейма (кадра) OTN

История повторяется?

Недокументированные

возможности (НДВ)

импортного оборудования

связи — «троянский конь»

для безопасности

телекоммуникационной

инфраструктуры России

33

• Cделано 55 000 км DWDM сетей. • Оборудование DWDM «Волга» - единственные

в России скоростные 100G системы связи,

имеющие статус российского производителя. • Выпущены 100G транспондеры мирового

класса. • Запущен проект создания DWDM системы со

скоростью 27 Тбит/с и более. • При реальной господдержке возможен

значительный рост производства российского

телекоммуникационного оборудования.

Заключение

34

Спасибо за внимание, пишите на [email protected]

Business

Vladimir Treshikov. T8