OTN技術在省內干線傳輸網的應用分析

魏文平

（中國聯通太原市分公司客戶響應中心，山西　太原　030001）

OTN技術在省內干線傳輸網的應用分析

魏文平

（中國聯通太原市分公司客戶響應中心，山西太原030001）

通過對省內干線波分系統的問題分析引出OTN技術，并對其核心內容電層技術、光層技術、業務封裝、性能監控等進行了介紹。闡述了OTN網絡規劃的基本要素，根據其技術特點及組網要求制定了山西聯通干線傳輸網的應用方案，對網管日常維護內容及維護人員的技能要求進行了詳細分析。OTN技術將在省內干線傳送網上得到廣泛應用。

WDM；OTN；電交叉；光交叉

1　引言

近10年來山西聯通陸續在省內干線傳輸網上建設了多個波分環網，其中320G、800G波分環網各2個、400G波分環網1個。網絡業務接入接口以10G為主，配置了少量的40G業務接口，這樣的資源配合與各業務網對傳輸網的端口需求嚴重不匹配，無法滿足需求。短期內為快速解決40G的業務需求，采取了4個10G捆綁的方式，網絡開銷巨大，同時給網絡日常維護和管理帶來了諸多不便。受建設初期網絡技術的限制，簡單的環網組織結構保護能力差，網絡調度能力也較差。OTN的出現對解決現有網絡存在的問題具有劃時代的意義。

2　OTN技術

OTN（光傳送網，Optical Transport Network），以波分復用技術為基礎、在光層組織網絡的傳送網，是下一代的骨干傳送網。OTN按照統一的標準管理電域(數字傳送)和光域(模擬傳送)，處理的最小單元是波長級業務，將傳送網帶入了真正的多波長光網絡階段。OTN將SDH可運營可管理的能力應用到了WDM系統中，使其同時具備了SDH的靈活可靠性和WDM的容量大的兩項優勢。

2.1分層結構（如圖1）

圖1　OTN分層分域示意圖

OTN傳送網絡從水平方向可分為不同的管理域，其中單個管理域可以由單個設備商OTN設備組成，也可由運營商的某個網絡或子網組成。

2.2光層技術光通

道(OCH)層：實現端到端光路徑的建立、管理和維護；光層信頭的處理；光信道的監控與電層適配、多種業務的接入。

光復用段(OMS)層：實現多波長光信號的聯網功能；實現光復用段信頭開銷的處理；光復用段的管理與維護。

光傳輸段(OTS)層：實現在不同傳輸媒質上傳送光信號的功能；傳輸段信頭開銷處理與維護。

2.3電層技術

涉及的主要技術有幀結構、映射、復用、同步信號傳送等。

將各種客戶信號統一封裝成OTUk幀，然后在網絡間傳遞OTUk幀；利用波分復用技術實現大容量業務傳送；依靠電層開銷和光層開銷實現強大的網絡維護管理功能；依靠統一的標準，實現不同廠家OTN設備互連互通；減少了網絡層次，從而可降低運營商的成本。

2.4業務裝載

IP、ATM、SDH、以太網等各類業務信號按照一定的規則，映射到光通路數據單元中，類似于SDH業務的封裝形式，最終形成OTN的標準幀結構進行傳送。在OTN系統中，以OTUk為顆粒在OTS中傳送，而在OTN的O/E/O交叉時，則以ODUk為單位進行波長級調度。

2.5生存性

OTN具有完善的網絡保護機制，網絡生存性強。網絡保護分光層保護和電層保護兩個層面。光層保護主要是針對光路進行保護，有光線路保護、客戶側光通道1+1保護、板內OCH 1+1保護等類型。電層保護主要是針對ODUk業務顆粒的保護，主要形式是SNCP子網連接保護。

2.6性能監視

性能監視主要是在光傳輸段層、光復用段層或光通信層中監測所給定連接的完整性，通過檢測和報告所給定連接的傳輸性能情況和連接情況實現。光通道連接監視適用于單向和雙向連接，在單向連接時，不支持遠端故障管理和性能監視。

3　OTN網絡規劃

OTN網絡規劃的基本要素有：光功率、色散、信噪比（OSNR）、非線性效應。

3.1光功率

圖2　光功率核算示意圖

光纖損耗（dB）=P輸出(dBm)－P輸入(dBm)=距離(km)×a (dB/km)

a：損耗系數（在1550nm窗口，G.652和G.655光纖的損耗系數：a=0.22dB/km）

3.2色散

色散分色度色散和偏振模色散兩類。在實際工程中主要考慮色度色散。

色度色散(ps/nm)=距離(km)×色散系數(ps/nm.km)（G.652光纖：色散系數=17ps/nm.km；G.655光纖：色散系數=4.5ps/nm.km）

3.3信噪比（OSNR）

OSNR(dB)=10 x log(P信號(mW)/P噪聲(mW))=P信號(dBm)-P噪聲(dBm)

3.4非線性效應

光纖中的非線性效應包括：散射效應（受激布里淵區散射SBS和受激拉曼散射SRS）、與克爾效應相關的影響，即與折射率密切相關（自相位調制SPM、交叉相位調制XPM、四波混頻效應FWM），其中四波混頻、交叉相位調制對系統影響嚴重。在系

統規劃設計中，根據業務的當前需求以及未來需擴容的需求情況來確定OTN系統初始容量和最終容量。根據光纖類型和實際場景確定每一段光纖長度和計算損耗的原則。根據業務的流向以及容量確定各節點選用設備類型（OTM，OLA，OADM）。

3.5應用舉例

(1)光功率預算

線路衰耗=光纖長度x默認光纖衰耗系數+光纖老化余量+光纖跳轉站點的衰耗＋FIU插損

光纖長度=120km，默認光纖衰耗系數=0.22dB/km，光纖老化余量=3dB，經核算線路衰耗為29.4dB。據此可初步確定設備應必須滿足的最小發送光功率及接收靈敏度要求。

(2)色散預算

長度為600km的652光纖，假設實際光纖色散系數在1550處為17ps/nm，長度偏差只有0.5%，色散系數值偏差僅1%。長度值可能范圍為：597km～603km，色散系數值可能范圍為：16.83ps/nm～17.17 ps/nm。依公式核算光纖色散值計算范圍可能值：10047.51ps～10353.51ps，按照色散系數17ps/nm進行折算長度為：591km～609km，相對于實際長度600km，偏差達到±9km，嚴重超出范圍精度要求。(3)

光信噪比預算OSN

R與光功率預算和配置的光放大器有關；利用設備廠家提供的OSNR計算工具算出OSNR值；當計算出來的OSNR值不滿足OTU的OSNR要求時，可以考慮使用拉曼放大器、更高輸出光功率的放大器或增加中繼站等。

(4)規劃非線性要求非線

性效應的影響通常作為附加的OSNR代價；一般考慮2dB的OSNR冗余。

依據上述計算結果，可初步確定網絡結構。確定終端站之間允許的傳送距離，中繼站的設置位置，OUT型號的選定等事項，完成網絡規劃。

4　OTN實際應用

山西聯通對已建成干線傳輸網的整體運行情況進行了綜合評估，為解決網絡存在的不足，快速滿足業務需求，提出了在省內干線新建項目中選用OTN技術。

4.1組網方式

在太原、臨汾、運城、長治、晉城五個地級市的一、二樞紐局各建設1套80*40G OTN設備，在太谷、介休等11個站點建設OLA光放大設備，具體組網如圖3所示。

圖3　新建省網南環組網圖

太原節點選用華為OSN8800設備，臨汾、運城、長治、晉城節點選用華為OSN6800設備，環網網絡結構。根據OTN設備的發送光功率、接收靈敏度，以及光纜的性能，核算兩設備節點間最大的傳輸距離，最終確定環網經過的局點是光纖跳點，還是中繼節點。

4.2保護方式

山西聯通新建OTN網絡選用了人工保護和光復用段層保護（OMSP）相結合的保護方式。光纜線路選用OMSP保護方式，同時配置部分備用波道用于對板件故障的保護。

OMSP保護機制工作原理如圖4所示，發送端使用1:2分光器把業務光信號分成完全相同的兩路信號即雙發，其中一路送給工作復用段，另一路送給保護復用段。接收端采用1x2 光開關對接收到的光信號進行擇優選擇即選收。光工作復用段一旦發生故障，接收端啟動光開關自動倒換，選用由光保護復用段傳送的光信號。光復用段保護是對兩個OTM站之間的所有波長同時進行保護。

圖4　OMSP保護機制工作原理圖

5　維護管理要求

5.1網管例行維護項目（詳見表1）。

表1　網管例行維護項目

5.2對維護人員要求

(1)熟悉工程組網信息。

(2)熟悉本工程組網情況；熟悉各局點的業務配置、波長分配、光纖走線、單板版本和機房設備的擺放；熟悉本局點的設備運行狀況；熟悉工程文檔并定期維護工程文檔。

(3)采集和保存現場數據：一般在故障處理前，要求維護人員首先要采集、保存現場數據。

6　結束語

OTN技術在山西聯通省內干線傳送網已得到應用，OTN網絡的優勢也將得到充分展現。下一步OTN將為各類業務應用提供能快速滿足需求的承載網絡。

[1]李允博．光傳送網(OTN)技術的原理與測試[M]．北京：人民郵電出版社，2013．

[2]張杰．《OTN技術原理及相關標準》培訓課件[Z]．北京郵電大學信息光子學與光通信研究院，2011．

Analysis on theApplication of OTN technology in Provincial Trunk Transmission Network

Wei Wenping
（China Unicom Taiyuan Branch Customer Response Center,Taiyuan 030001,Shanxi）

This paper induces the OTN technology from the analysis of provincial trunk wavelength division system,and introduces the core contents including the electric layer technology,optical layer technology,packaging operations,performance monitoring.It describes the basic elements of the OTN network planning.According to the technical characteristics and networking requirements,it draws up Shanxi Unicom trunk transmission network application program,and analyzes the network maintenance and maintenance personnel skill requirements in detailed.OTN technology will be widely used in provincial trunk transmission network.

OTN;WDM;electric crossing;light cross

TN919.3

A

1008-6609(2016)06-0046-03

魏文平，男，山西太原人，大學本科，通信工程師，研究方向：通信網絡維護技術管理。