通信OTN技術(shù)在城域網(wǎng)中的方案研究

孫 瑤

中國鐵路設(shè)計集團(tuán)有限公司 天津 300251

OTN是以波分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)、在光層組織網(wǎng)絡(luò)的傳送，是下一代的骨干傳送網(wǎng)技術(shù)。OTN具有業(yè)務(wù)透明傳輸、大顆粒的帶寬復(fù)用、交叉和配置、強(qiáng)大的維護(hù)管理能力、豐富的組網(wǎng)和保護(hù)能力。近年來，隨著光傳送網(wǎng)絡(luò)面向IP業(yè)務(wù)、適配IP業(yè)務(wù)的傳送需求，光通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)已向OTN網(wǎng)絡(luò)全面部署上發(fā)展。

1.工程概況

本論文結(jié)合鐵三院研發(fā)基地項目，地點位于天津濱海國際機(jī)場東北部的空港經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)，東臨東七道，北臨環(huán)河?xùn)|路，西臨東六道。基地內(nèi)建設(shè)面向東七道主樓一座；東南西北各一座生產(chǎn)研發(fā)樓。建筑總體布局通過一層連廊將各主體進(jìn)行連接，形成一個中心大庭院及組團(tuán)內(nèi)的八個小型庭院。民用建筑；建筑總面積：120980平米。

2.通信傳輸系統(tǒng)

由于傳輸系統(tǒng)近期承載同城光纖鏈路互聯(lián)帶寬需求，實現(xiàn)鐵三院北站機(jī)房至研發(fā)基地電話交換系統(tǒng)、會議電視系統(tǒng)、辦公管理信息系統(tǒng)、主數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)服務(wù)區(qū)的業(yè)務(wù)遷移、數(shù)據(jù)遷移；遠(yuǎn)期除以上業(yè)務(wù)外，還須承載主備數(shù)據(jù)中心雙活互聯(lián)的工程實施目標(biāo)，因此傳輸系統(tǒng)采用OTN技術(shù)，按照單層網(wǎng)建設(shè)，在新建研發(fā)基地及三院北站機(jī)房的通信機(jī)械室分別設(shè)置1套40波OTN傳輸系統(tǒng)及其網(wǎng)管設(shè)備。

3.通信線路

為滿足研發(fā)基地與鐵三院北站機(jī)房之間的電話交換系統(tǒng)、會議電視系統(tǒng)、辦公管理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)等通道需求，研發(fā)基地與鐵三院北站機(jī)房之間采用租用不同運營商的2條不同物理徑路的各2芯光纖方式連通。

4.OTN技術(shù)在城域網(wǎng)中的方案

4.1 OLP保護(hù)方案

4.1.1 OLP保護(hù)指標(biāo)要求

若采用OLP保護(hù)，則繼續(xù)提高光放發(fā)送單元（OBA）的功率及光放接收單元（OPA）的靈敏度以滿足光纖鏈路的衰減要求。

OBA(飽和輸出)+SOP+S+SOP+DCM+OPA（增益）=+20 dB+(-5dB)+S+(-5dB)+(-5dB)+32 dB=+20 dB（OPA飽和輸出）。

由上公式推導(dǎo)出：

OBA(飽和輸出)+OPA（增益）≥OPA（飽和輸出）-SOPS-SOP-DCM；

OBA(飽和輸出)+OPA（增益）≥+20 dB-(-5dB)-S-(-5dB)-(-5dB)；

OBA(飽和輸出)+OPA（增益）≥+35 dB-S；

或

OPA（增益）≥OPA（飽和輸出）-SOP-S-SOP-DCMOBA(飽和輸出)；

OPA（增益）≥+20 dB-(-5dB)-S-(-5dB)-(-5dB)-（+20 dB）；

OPA（增益）≥=+15 dB-S；

對于運營商鏈路衰減，S值(實測值)各為：

移動：S=-22dB；

聯(lián)通：S=-21.621 dB；

即：

由：OPA（增益）≥+15 dB-S；

得：

對于移動：OPA（增益）≥+15 dB-（-22 dB）；

OPA（增益）≥+37 dB；

對于聯(lián)通：OPA（增益）≥+15 dB-（-21.621dB）；

OPA（增益）≥+36.621dB；

因此對于運營商鏈路需要修改OPA增益，但現(xiàn)有OPA最大增益為+40 dB（最大增益）；

備注：標(biāo)配OPA增益為+35 dB，可調(diào)范圍為±5 dB，因此OPA最大增益為+40 dB；

4.1.2 在OLP保護(hù)模式下調(diào)整系統(tǒng)后對鏈路的衰減要求

由：OBA(飽和輸出)+SOP+S+SOP+DCM+OPA（增益）=+20 dB+(-5dB)+S+(-5dB)+(-5dB)+40dB=+20 dB（OPA飽和輸出）。

得：S=OPA(飽和輸出)-OBA(飽和輸出)-SOP-SOPDCM-OPA（增益）=+20 dB-(+20 dB)-(-5dB)-(-5dB)-(-5dB)-(+40 dB)=-25 dB。

因此可得，調(diào)整后對線路的整體衰減要求為：S(鏈路衰減)≥-25 dB；

對于現(xiàn)在運營商測試情況：鏈路衰減預(yù)留僅約為：-3 dB。

4.1.3 OLP保護(hù)優(yōu)點及缺點分析

1．OLP保護(hù)方案的優(yōu)點

節(jié)省成本，每套OTN傳輸設(shè)備僅包含1套光放單元(1塊光放發(fā)送板（OBA）+1塊光放發(fā)送板（OPA）)、1塊保護(hù)單元(SOP)和2塊光散補(bǔ)償(DCM)單元；

2．OLP保護(hù)方案的缺點

（1）由于OP板卡靠對比兩個路由的光功率來判斷線路質(zhì)量的好壞，工程要求正常運行過程中，工作路由和保護(hù)路由的損耗差值小于等于1dB。

（2）由于工作路由和保護(hù)路由共用一個色散模塊，所以工作路由和保護(hù)路由所產(chǎn)生的色散值必須接近。

（3）因為OP板卡放在了兩個放大器（OBA和OPA）中間，相當(dāng)于給線路增加的插損（10dB）。如果線路比較短，增加10dB的插損并無太大影響。但如果線路較長，再增加10dB的插損勢必影響線路傳輸質(zhì)量。

（4）OLP對鏈路衰減要求極其苛刻，在OLP保護(hù)方式下，系統(tǒng)對鏈路的衰減預(yù)留僅約為-3 dB，不滿足運營商對鏈路衰減預(yù)留值的需求。

4.2 MSOP保護(hù)方案

4.2.1 MSOP保護(hù)指標(biāo)要求

OBA(飽和輸出)+S+DCM+OPA（增益）=+20 dB+S+(-5dB)+32 dB=+20 dB（OPA飽和輸出）。

由上公式推導(dǎo)出：

OBA(飽和輸出)+OPA（增益）≥OPA（飽和輸出）-SDCM；

OBA(飽和輸出)+OPA（增益）≥+20 dB-S-(-5dB)；

OBA(飽和輸出)+OPA（增益）≥+25 dB-S；

或

OPA（增益）≥OPA（飽和輸出）-S-DCM-OBA(飽和輸出)；

OPA（增益）≥+20 dB-S-(-5dB)-（+20 dB）；

OPA（增益）≥=+5 dB-S；

對于運營商鏈路衰減，S值（實測值）各為：

移動：S=-22dB；

聯(lián)通：S=-21.621dB；

即：

由：OPA（增益）≥+5 dB-S；

得：

對于移動：OPA（增益）≥+5 dB-（-22 dB）；

OPA（增益）≥+27 dB；

對于聯(lián)通：OPA（增益）≥+5 dB-（--21.621dB）；

OPA（增益）≥+26.621 dB；

因此對于運營商鏈路需要修改OPA增益，但現(xiàn)有OPA最大增益為+40 dB（最大增益）；

備注：標(biāo)配OPA增益為+35 dB，可調(diào)范圍為±5dB，因此OPA最大增益為+40 dB；

因此在更換到MSOP保護(hù)模式下：

移動光纜可通過更換OPA板解決，OPA增益調(diào)至+27 dB以上；

聯(lián)通光纜可通過更換OPA板解決，OPA增益調(diào)至+27 dB以上；

且調(diào)整 OPA增益后整條鏈路的衰減富裕量為+13dB，滿足未來的損耗要求：

整條鏈路的衰減富裕量=OPA（最大增益）-(+27dB)=+40 dB-(+27dB)=+13dB；

4.2.2 在MSOP保護(hù)模式下調(diào)整系統(tǒng)后對鏈路的衰減要求

OBA(飽和輸出)+S+DCM+OPA（增益）=+20 dB+S+(-5dB)+32 dB=+20 dB（OPA飽和輸出）。

S=OPA(飽和輸出)-OBA(飽和輸出)-DCM-OPA（增益）=+20 dB-(+20 Db)-(-5dB)-(+40 dB)=-35dB。

因此可得，調(diào)整后對線路的整體衰減要求為：S(鏈路衰減)≥-35 dB；

對于現(xiàn)在運營商測試情況：鏈路衰減預(yù)留約為：-13 dB；

4.2.3 MSOP保護(hù)優(yōu)點及缺點分析

1．MSOP保護(hù)方案的優(yōu)點

（1）MSOP保護(hù)方式對工作路由和保護(hù)路由的損耗差值沒有要求。無論差值多大都會起到保護(hù)。

（2）MSOP保護(hù)方式工作路由和保護(hù)路由各自使用一個色散模塊，色散模塊對各自鏈路進(jìn)行補(bǔ)償，則兩個運營商的色散即使不相近也可以使用。

（3）MSOP對鏈路衰減要求較寬，在MSOP保護(hù)方式下，系統(tǒng)對鏈路的衰減預(yù)留僅約為-13 dB，滿足運營商對鏈路衰減預(yù)留值的需求。

2．MSOP保護(hù)方案的缺點

對于MSOP保護(hù)，每套OTN傳輸設(shè)備包含2套光放單元(2塊光放發(fā)送板（OBA）+2塊光放發(fā)送板（OPA）)、1套光保護(hù)單元（2塊光保護(hù)單元(SOP)）和2塊光散補(bǔ)償(DCM)單元。

由于本方案的應(yīng)用不同于以往鐵路骨干網(wǎng)的建設(shè)，鐵路骨干網(wǎng)雙徑路光纜資源敷設(shè)于鐵路上、下行電纜槽內(nèi)，光纜指標(biāo)穩(wěn)定，雙徑路差別很小；本工程基于城域網(wǎng)運營商光纖資源建設(shè)，因此雙徑路采用不同運營商的資源實現(xiàn)，長度需根據(jù)運營商資源及徑路計算，長度差值需要進(jìn)行補(bǔ)償；且不同運營商的光纖指標(biāo)隨著城市建設(shè)逐年劣化，且呈現(xiàn)不穩(wěn)定趨勢，因此OTN方案需要采用滿足未來使用壽命期限內(nèi)的保護(hù)方式進(jìn)行光纖色散及衰耗補(bǔ)償，并對運營商光纖衰耗指標(biāo)進(jìn)行限定，在OTN設(shè)備壽命期限內(nèi)保證指標(biāo)劣化要求。