100G OTN長途傳輸技術應用淺析

黃利明

引言：隨著寬帶中國/光網城市計劃的實施，目前骨干網已經規模部署了OTN傳輸系統，但是通過業務容量爆炸式的發展趨勢不難看出，40GOTN在未來進行多業務承載時也將會捉襟見肘，因此100G OTN超高速傳輸技術的需求迫在眉睫。

一、100G ONT的技術的特色

（一）OSNR性能改善

具有相干檢測功能的PM-QPSK比二進制（OOK）提供了大約6dB的光信噪比的靈敏度改善。100G OTN的容量是10Gbit/s 的10倍，所以100Gbit/s 的調制方案需要提供比10Gbit/s OOK碼型高10dB 的性能。相干檢測的關鍵優勢在于光波相位信息可以傳遞到數字領域，因而可以利用強大的電子色散補償（EDC）能力，使用非常低的代價清理信號失真。

（二）色散（CD）容限

具有電子色散補償（EDC）功能的調制解調器芯片，可不需外部可調諧色散補償器。芯片色散補償的總量是決定于有限脈沖響應（FIR）自適濾波器的2個因素：拍點（tap）數量和拍點延時量。OTN的部署主要利用色散補償光纖（DCF）以限制在殘余的色散在10Gbit/s OOK接收器容限內（通常是+/-400ps/nm），在這個范圍內100Gbit/s PM-QPSK EDC是很容易做到的。

（三）偏振模色散（PMD）容限

具有電子色散補償（EDC）調制解調器芯片還可以用于PMD的補償。 PMD補償的一個關鍵是必須要非常快地跟蹤網絡上高速偏振動態的變化。這同色散補償是非常不一樣的，那是因為色散的變化是比較靜態的（變化量非常緩慢而且很少），通常是由光纖溫度變化所引起的。

（四）相位調制

相位調制在40G系統中的廣泛應用，進一步推動了這項技術在100G OTN中的成熟。利用QPSK技術可以使光載波攜帶的信息量增大一倍，與偏振復用的結合使得100G信號波特率降低到約25Gbaud/s，因此能夠應用在50GHz間隔的OTN系統中，同時也降低了信號對光纖非線性容忍度的要求。

（五）偏振復用

利用光信號的兩個偏振態之間相互正交特性來實現在同一個光載波上攜帶兩路信息，使得信號碼元速率下降一半。偏振復用是比較成熟的技術，在40G系統中已有過的工程應用，而對于100G OTN已然成為一項不可或缺的技術。偏振復用對于發射機來說只需要一些比較簡單的無源器件即可實現，而難點主要在于接收機的解偏部分。

二、當前100G ONT的關鍵技術及應用

（一）接口技術

100G OTN的接口技術主要包括物理接口和邏輯接口兩部分，其中邏輯接口是最關鍵的部分。對于物理接口而言，ITU-T G.959.1已規范了相應接口參數，而對于邏輯接口，ITU-T G.709規范了相應的不同電域子層面的開銷字節，如光通路傳送單元（OTUk）、ODUk（含光通路凈荷單元（OPUk））等，以及光域的管理維護信號。其中OTUk相當于段層，ODUk相當于通道層，而ODUk又包含了可獨立設置的6個串聯連接監視開銷。

（二）組網技術

100G OTN技術提供了OTN接口、ODUk交叉和波長交叉等功能，具備了在電域、光域或電域光域聯合進行組網的能力，網絡拓撲可為點到點、環網和網狀網等。目前OTN設備典型的實現是在電域采用ODU1交叉或者光域采用波長交叉來實現，其中不同廠家當中采用電域或電域/光域聯合方式實現的較少，而采用光域方式實現的較多。

（三）保護恢復技術

100G OTN在電域和光域可支持不同的保護恢復技術。電域支持基于ODUk的子網連接保護（SNCP）、環網共享保護等；光域支持光通道1+1保護（含基于子波長的1+1保護）、光通道共享保護和光復用段1+1保護等。另外基于控制平面的保護與恢復也同樣適用于OTN網絡。

（四）傳輸技術

大容量、長距離的傳輸能力是光傳送網絡的基本特征，任何新型的光傳送網絡都必然不斷采用革新的傳輸技術提升相應的傳輸能力，OTN技術也不例外。100G OTN除了采用帶外的FEC技術顯著地提升了傳輸距離之外，而目前已采用的新型調制編碼（含強度調制、相位調制、強度和相位結合調制、調制結合偏振復用等）結合色散（含色度色散和偏振模色散）光域可調補償、電域均衡等技術顯著增加了100G OTN網絡在高速大容量配置下的組網距離。

（五）智能控制技術

100G OTN基于控制平面的智能控制技術包含和基于SDH的自動交換光網絡（ASON）類似的要求，包括自動發現、路由要求、信令要求、鏈路管理要求和保護恢復技術等。基于SDH的ASON相關的協議規范一般可應用到OTN網絡。與基于SDH的ASON網絡的關鍵差異是，智能功能調度和處理的帶寬可以不同，前者為VC-4，后者為ODUk和波長。

（六）管理功能

100G OTN的管理除了滿足通用要求的配置、故障、性能和安全等功能之外，還需滿足OTN技術的特定要求，如基于OTN的開銷管理、基于ODUk /波長的調度與管理、基于波長的功率均衡與控制管理、波長的沖突管理、基于OTN的控制平面管理等等。目前的OTN網絡管理系統一般都基于原有傳統WDM網管系統升級，除了常規的管理功能之外，可支持OTN相應的基本管理功能。

（七）100G OTN技術逐漸融入其他組網技術

100G OTN技術從本質上而言是TDM技術，而目前傳送的主要客戶業務為分組業務，因此，考慮到帶寬利用率、能耗和應用場景等多種因素，100G OTN技術將與現有的其他傳送網組網技術實現一定程度的融合，如100G OTN技術中可以融入分組傳送網（PTN）或以太網層面的一些功能要求，相應演進出有別于現有OTN技術的新一代100G OTN技術，譬如現提的P（分組）-OTN或者E（以太）-OTN概念的網絡結構。

（八）OTN技術的應用由點到面逐步展開

目前100G OTN技術（典型的ODUk交叉）的應用主要側重于省內干線和城域傳送網絡，隨著100G OTN技術、標準、設備和測試儀表等方面日益成熟，100G OTN的應用將全面開展，應用網絡范圍以城域核心、省內干線和省際干線為主，同時在城域匯聚與接入也將得到一定程度應用，而智能控制平面也會擇機引入。

結束語

綜上所述，從OTN技術自身而言，100G OTN今后將圍繞著基于現有光傳送體系建立擴展型的下一代光傳送體系，同時基于新型光傳送體系定義所涉及的客戶業務映射方式等方向發展。從OTN設備的發展來看，在OTN技術逐漸完善和日益應用的推動下，100G OTN設備繼續沿著大容量、長距離和智能化方向發展。

參考文獻

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（作者單位：廣東省電信工程有限公司）