OTN設(shè)備組網(wǎng)技術(shù)

高巖

摘要

OTN是目前光纖通信中的主流，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中是骨干，OTN設(shè)備組網(wǎng)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要考慮很多因素，本文著重探討了其比較關(guān)鍵的幾個(gè)點(diǎn)，希望有一定參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】OTN 光纖 組網(wǎng) 關(guān)鍵

OTN，Optical Transport Network即光傳送網(wǎng)，這是一種在WDM（即波分復(fù)用）基礎(chǔ)上發(fā)展的起來的第三代數(shù)字傳送網(wǎng)，目前是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中的骨干傳送網(wǎng)。5G時(shí)代即將來臨，這給OTN的發(fā)展帶來了機(jī)遇，同時(shí)也有挑戰(zhàn)，隨著超高速光通信網(wǎng)絡(luò)需求增加，打造優(yōu)質(zhì)的OTN網(wǎng)絡(luò)非常關(guān)鍵。

1 背景分析

目前是互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)傳輸具有非常高的要求。隨著以太網(wǎng)專線以及家庭寬帶業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，運(yùn)營(yíng)商面臨著帶寬消耗與資源緊缺矛盾激化的問題。特別是目前5G時(shí)代越來越近，從最新的消息看，5G第一階段全功能標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)完成，商用即將到來。5G相比4G更注重更快的速度、更多的用戶容納量，更低的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)。

OTN在目前作為網(wǎng)絡(luò)中的骨干傳送網(wǎng)，它是一種剛性帶寬通道，網(wǎng)絡(luò)接口固定速率，但是其可擴(kuò)展性非常理想，可提供大寬帶，而且其本身網(wǎng)絡(luò)延時(shí)就比較低，在5G時(shí)代基本可以滿足要求，尤其是隨著OTN網(wǎng)絡(luò)的SDH（軟件定義光網(wǎng)絡(luò)）化后，兼具SDH和WDM的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可提供海量帶寬，快速靈活的業(yè)務(wù)調(diào)度和完善的OAM，現(xiàn)在OTN己經(jīng)開啟40OG速率的時(shí)代，并向400GAT等傳輸技術(shù)領(lǐng)域邁進(jìn)。

2 OTN設(shè)備組網(wǎng)

2.1 OTN設(shè)備

國(guó)內(nèi)有很多OTN設(shè)備廠家，比如中興、華為等。其中中興是全球第三大波分產(chǎn)品供應(yīng)商。本節(jié)則列舉中興ZXONE 9700系列產(chǎn)品來分析目前主流的OTN設(shè)備。

ZXONE 9700系列有多款不同體積、不同交叉容量的子產(chǎn)品，涵蓋從邊緣匯聚層到核心骨干層全部場(chǎng)景的應(yīng)用。其中ZXONE 9700S6非常典型，具備72個(gè)業(yè)務(wù)槽位，每個(gè)槽位背板帶寬高達(dá)400G，能夠非常平滑的實(shí)現(xiàn)100G過渡到400G。電交叉容量高達(dá)28.8T，可使核心站點(diǎn)具備從容應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代大流量疏導(dǎo)和調(diào)度的任務(wù)，并運(yùn)用先進(jìn)的通用信源交換方式，實(shí)現(xiàn)ODUK/PKT/VC的統(tǒng)一交叉調(diào)度，滿足多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載要求。

2.2 OTN組網(wǎng)

2.2.1 組網(wǎng)基礎(chǔ)

（1）網(wǎng)元及結(jié)構(gòu)。OTN網(wǎng)絡(luò)的定位是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中的骨干傳送網(wǎng)，其網(wǎng)元包含光終端復(fù)用站（OTM），光線路放大站（OLA），光分插復(fù)用站（OADM其中包括兩種模式FOADM和ROADM）以及電中繼站REG.在其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，一般可以歸類為如下幾種形式，包括鏈形、環(huán)形、點(diǎn)到點(diǎn)、相交環(huán)、網(wǎng)狀等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。當(dāng)然不管是何種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵是要具體問題具體分析，選擇最為合適的并且利于優(yōu)化擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

（2）傳送平面。OTN組網(wǎng)中一般有三個(gè)層面，傳送平面是其中之一，一般是按照交叉能力來劃分光層、電層和光電混合三個(gè)交叉類別。其中光層交叉一般以Wss為主，也有一些會(huì)用到PLC等器件，主要作用于波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)整波長(zhǎng)。電層交叉比光層交叉要有優(yōu)勢(shì)得多，在波長(zhǎng)調(diào)整上優(yōu)勢(shì)很大，但容量比較小，若容量持續(xù)提高，在業(yè)務(wù)調(diào)度和管理方面更加具備優(yōu)勢(shì)。光電混合交叉方面則一般是將光層和電層兩個(gè)方面的交叉進(jìn)行補(bǔ)充。

（3）管理平面。管理平面作為OTN組網(wǎng)中的另一個(gè)層面，主要負(fù)責(zé)端到端業(yè)務(wù)調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)資源管理、性能管理、網(wǎng)絡(luò)配置支持、光電混合調(diào)度、分層管理等，現(xiàn)在普遍使用的管理平面基本都是WDM升級(jí)而來。

（4）控制平面?？刂破矫孀鳛榱硪粋€(gè)比較關(guān)鍵的層面，主要作用在于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)資源發(fā)現(xiàn)、通道管理和管路資源，然后基于業(yè)務(wù)參數(shù)進(jìn)行配置，并提供保護(hù)功能，提高生存能力，同時(shí)它為智能光網(wǎng)絡(luò)打下基礎(chǔ)。

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

重點(diǎn)則是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案進(jìn)行規(guī)劃調(diào)整，最終確定建設(shè)方案。

2.3 組網(wǎng)關(guān)鍵點(diǎn)

OTN組網(wǎng)考慮上述基礎(chǔ)內(nèi)容是不夠的，它本身是一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在組網(wǎng)之前還必須要考慮好OTN組網(wǎng)的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，包括光功率、色散、光信噪比和非線性效應(yīng)。

2.3.1 光功率

CITN設(shè)備組網(wǎng)必須要考慮光功率。在組網(wǎng)中一般可按照如下幾個(gè)方式來進(jìn)行光功率的預(yù)算。

（1）當(dāng)已知光纖線路計(jì)算模型，包括光衰計(jì)算要求和余量考慮原則，那么一般可按當(dāng)前公式計(jì)算：線路衰耗一光纖線路計(jì)算模型+FIU插損（該項(xiàng)取值0.9dB）。

（2）當(dāng)已知線路實(shí)際測(cè)試損耗，無其他已知因素，則按衰耗一光纖實(shí)際衰減十3dB余量計(jì)算。注意若存有MB以上余量，不考慮FIU插損。

（3）當(dāng)只已知光纖終了參數(shù)值，并該值作為插損，則按衰耗=終了參考值+FIU插損。

（4）若已知線路實(shí)際距離和光衰系數(shù)，則按衰耗=距離+光衰系數(shù)+FIU插損來計(jì)算。

（5）若已知光纖距離和光纖類型，則按衰耗=光纖長(zhǎng)度×0.22dB/km（默認(rèn)光衰系數(shù)）+3dB+跳轉(zhuǎn)站點(diǎn)衰耗來計(jì)算。

比方說某兩個(gè)站點(diǎn)之間光纖長(zhǎng)度90km，其光衰系數(shù)為默認(rèn)的0.22dB/km，那么則可計(jì)算出線路衰耗為22.8dB。

2.3.2 色散

色散作為OTN組網(wǎng)當(dāng)中的另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，一般根據(jù)公式色散受限距離一色散容限/色散系數(shù)來計(jì)算，其中距離以km記，容限以ps/nm記，系數(shù)以ps/nm.km記。例如10GOTU其色散容限值800ps/nm，若不適用DCM，按照G.652下的20ps/nm.km來算，其所能傳送的光復(fù)用段距離只有40km，而按照G.655下的6ps/mn.km算則有133km。在OTN設(shè)備中，每一個(gè)板卡的色散容限有一定的區(qū)別，如果色散容限值為80ops/nm，那么在40km內(nèi)，不需要進(jìn)行色散補(bǔ)償，但一些板卡的容限值要高很多。

2.3.3 光信噪比

在OTN網(wǎng)絡(luò)中光信噪比是另外一個(gè)限制光傳輸距離的關(guān)鍵因素，在光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南中，光信噪比是總的光信號(hào)功率與信號(hào)光譜放大器自發(fā)輻射噪聲功率譜密度的比值，稱OSNR值，該值的大小決定了網(wǎng)絡(luò)最終信號(hào)的質(zhì)量好壞。比方說，對(duì)于一般的10GOTU，通常要求在接收端OSNR要達(dá)到25dB。

不過由于OSNR的計(jì)算比較復(fù)雜，在不同系統(tǒng)有著不同的計(jì)算方式。為此，筆者建議參考孫嚴(yán)智等人的研究《基于長(zhǎng)距離光傳送網(wǎng)的光信噪比計(jì)算》一文提出的公式。

2.3.4 非線性效應(yīng)

非線性效應(yīng)會(huì)影響光纖通信的傳輸容量和距離，影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能。非線性效應(yīng)一般有非彈性過程和彈性過程兩個(gè)類別，前者一般由受激布里淵散射和受激拉曼散射影響，而后者一般受非線性折射率（kerr效應(yīng)）影響，包括SPM、XPM和四波混頻。其中kerr效應(yīng)影響最大，會(huì)在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中產(chǎn)生串?dāng)_和功率代價(jià)。為此也必須要考慮非線性效應(yīng)的抑制問題。

3 結(jié)束語

OTN作為目前寬帶網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的骨干網(wǎng)，地位很高，尤其是當(dāng)5G來臨時(shí)，OTN可能迎來更廣闊的發(fā)展前景。為此，探究其組網(wǎng)技術(shù)有著非常顯著的現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)然本文所探討的內(nèi)容可能存在不足，但希望能與業(yè)內(nèi)人士共同探討。

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