聯(lián)通本地網(wǎng)多核心節(jié)點100G光網(wǎng)絡(luò)解決方案

孫烜 何偉

【摘要】 本文以南京聯(lián)通本地網(wǎng)為依托，針對數(shù)據(jù)城域網(wǎng)出口節(jié)點間的波道利用率過高及IDC、4G移動回傳帶寬需求過大的情況，提出多核心節(jié)點建設(shè)本地100G OTN網(wǎng)絡(luò)（核心和匯聚都是100G速率）架構(gòu)，并采用OMSP保護方式的解決方案。

【關(guān)鍵詞】 本地網(wǎng) OTN 100G

一、引言

進入二十一世紀以來， 隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用的不斷成熟，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展非常迅速，尤其是4G移動回傳對區(qū)域站點集中收發(fā)的帶寬需求遠超3G，另外，IDC業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展對傳輸顆粒度的需求也是成倍地增長，對運營商的骨干傳送網(wǎng)絡(luò)提出更高的要求。這既要求傳送網(wǎng)能夠提供海量帶寬，以滿足業(yè)務(wù)增長需求，又要求傳輸承載系統(tǒng)提供功能完善的網(wǎng)絡(luò)操作及管理維護能力，實現(xiàn)大帶寬業(yè)務(wù)靈活調(diào)度，提供靈活的網(wǎng)絡(luò)保護和恢復(fù)機制，以保證業(yè)務(wù)質(zhì)量。N×100G OTN是原有波分技術(shù)傳送網(wǎng)上可以提供承載更為巨大的傳送容量的最新型網(wǎng)絡(luò)，不僅可以完全透明的端到端波長/子波長連接以及電信級的保護，還可以協(xié)同多種網(wǎng)絡(luò)傳送協(xié)議，是傳送寬帶大顆粒業(yè)務(wù)的最優(yōu)技術(shù)。

二、N×100G OTN網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 概要

隨著社會信息化進程的不斷推進，現(xiàn)有的WDM光傳輸系統(tǒng)無法滿足日益增長的互連速率需求，迫切要求進一步提升傳輸容量。目前N×40Gbps WDM系統(tǒng)已經(jīng)成為骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)；隨著100GE（100G以太網(wǎng)）等客戶設(shè)備接口的逐漸成熟，N×100Gbps WDM系統(tǒng)已經(jīng)成為業(yè)界公認的下一代高速傳輸系統(tǒng)的主流技術(shù)。

2.2 PM-（D）QPSK調(diào)制碼型技術(shù)

偏振復(fù)用（差分）正交相移鍵控（PM-（D）QPSK）通過采用2個偏振態(tài)來傳輸bit信息，是指把1個光信號分離成2個偏振方向，再把信號調(diào)制到這兩個偏振方向上，這樣能將通道速率降低一半。

2.3 相干通信技術(shù)及DSP技術(shù)

光相干檢測則采用數(shù)字信號處理的方法（包括電濾波和均衡措施），可以消除色散和PMD導(dǎo)致的眼圖畸變和碼間干擾，重新恢復(fù)“干凈”的碼元信息。采用基于電域的數(shù)字信號處理（DSP）方法，在100G系統(tǒng)上可實現(xiàn)高達60000ps/ nm的色散容限，和25-30ps的PMD容限。傳輸線路上不再放置DCM模塊，PMD效應(yīng)也不再成為限制系統(tǒng)傳輸距離的因素，系統(tǒng)組網(wǎng)能力及靈活性將得到極大的提高。

2.4 軟判前向糾錯技術(shù)

前向糾錯（FEC） 是指利用數(shù)據(jù)進行傳輸冗長信息的方法，當傳輸中出現(xiàn)錯誤，將允許接收器再建數(shù)據(jù)。軟判決則采用多個比特位對信號進行量化，采用“00”、“01”、“10”、“11”判決，通過Viterbi等估計算法提高判決的準確率，軟判決也讓FEC的凈編碼增益達到11.5dB左右，大大提升了100G系統(tǒng)的傳輸能力。

2.5 保護方式

100G OTN技術(shù)具備完備的光層和電層保護，極大提升100G可靠性。OTN標準定義了類型豐富的網(wǎng)絡(luò)級保護機制，如光線路保護、光通道保護、SNCP 保護以及ODUk1+1保護，ODUk環(huán)網(wǎng)保護等。

三、通信運營商多核心節(jié)點的本地100G OTN組網(wǎng)

作者以南京聯(lián)通為例，本地網(wǎng)目前OTN網(wǎng)絡(luò)共計6個核心節(jié)點，30個匯聚節(jié)點，共計13個匯聚環(huán)路。核心節(jié)點分別為河西、鼓樓、丹鳳街、新生圩、江寧、金陵小區(qū)。OTN網(wǎng)絡(luò)核心匯聚層為96*10GE波系統(tǒng)，采用SNCP保護方式，其中河西-金陵小區(qū)波道占用率達到90%，無法滿足后續(xù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。詳細拓撲如圖1所示。

目前南京OTN網(wǎng)絡(luò)存在的不足：

（1）由于南京OTN網(wǎng)絡(luò)采用SNCP的保護組網(wǎng)方式，相當于只有50%的波道可用，同時由于河西和金陵小區(qū)為數(shù)據(jù)城域網(wǎng)的核心節(jié)點，所有的數(shù)據(jù)城域網(wǎng)業(yè)務(wù)均要至這2個節(jié)點落地，導(dǎo)致河西至金陵小區(qū)之間波道利用率高；

（2）因金陵小區(qū)面積和電力受限，未來城域核心節(jié)點將逐漸轉(zhuǎn)向江寧機房，在后期調(diào)整過程中，由于核心環(huán)和匯聚環(huán)合二為一，且每個匯聚環(huán)所用的波道不能互相沖突，導(dǎo)致匯聚環(huán)的波道可用率低無法滿足業(yè)務(wù)割接需求。

四、解決方案

針對上述問題，提出兩套解決方案，下面對二套方案進行介紹和分析：

（1）核心匯聚層分離：將OTN網(wǎng)絡(luò)所有的匯聚環(huán)掛接在數(shù)據(jù)城域網(wǎng)核心節(jié)點（河西和金陵小區(qū)），這樣數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)直接在數(shù)據(jù)核心機房終結(jié)。將核心層和匯聚層分離，每一個匯聚環(huán)均有單獨的河西和金陵小區(qū)匯聚設(shè)備。

優(yōu)點：核心層匯聚層分離，解決了匯聚層資源占用核心層資源的情況，結(jié)構(gòu)清晰，利于后期維護， 亦可滿足短期業(yè)務(wù)發(fā)展。

缺點：需要在河西和金陵小區(qū)這2個數(shù)據(jù)核心機房各增加大量機架，在部分核心機房增加光放設(shè)備來滿足長距離的環(huán)路開通，對核心機房的電力、空間、物理層纖芯要求較高。進行網(wǎng)絡(luò)調(diào)整時割接量較大，完成該網(wǎng)絡(luò)調(diào)整投資較大。不利于未來網(wǎng)絡(luò)演進。

（2）核心層100G波分：核心環(huán)采用單波100G 容量的OTN，匯聚環(huán)采用單波10G容量的OTN，核心層有充足的容量可以保證后期的擴容，采用電交叉的方式將核心層和匯聚層的業(yè)務(wù)分割開，不影響匯聚層的波道利用率，也能保證匯聚層有充足的容量進行后期的擴容。建設(shè)方案如下：

結(jié)合金陵小區(qū)搬遷調(diào)度需求以及未來IDC機房之間傳輸?shù)刃枨螅x擇江寧、河西、金陵小區(qū)、鼓樓、新生圩5個節(jié)點建設(shè)100G核心層網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)；原有10G系統(tǒng)核心層下沉為匯聚層，作為千兆以下小顆粒業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)絡(luò)。

核心層詳細拓撲如圖2所示。

優(yōu)點：核心環(huán)容量充裕，便于承載大顆粒業(yè)務(wù)，且匯聚環(huán)路業(yè)務(wù)通過電交叉的方式在核心和匯聚層進行整合，提高了核心層的波道利用率，Mesh網(wǎng)絡(luò)確保安全性能提升。能夠滿足業(yè)務(wù)的長期發(fā)展需要，是建設(shè)下一代承載網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)選方案。

缺點：短期內(nèi)新技術(shù)帶來的成本較高，后期波道擴容投資成本有所增加。

五、結(jié)束語

隨著大顆粒專線及高速率寬帶業(yè)務(wù)越來越多，帶寬需求越來越高，對傳送網(wǎng)絡(luò)的要求也越來越高，這樣選擇升級建設(shè)高速率OTN方式尤為重要，要結(jié)合自身業(yè)務(wù)特點，能夠滿足長期的業(yè)務(wù)發(fā)展需要。本文作者結(jié)合理論與實踐，對100G OTN網(wǎng)絡(luò)進行了介紹分析，并提出了優(yōu)選建設(shè)方案。

參 考 文 獻

[1] Nx100Gbps光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)技術(shù)要求 中國通信協(xié)會 2010年