100G波分在某地区城域骨干网中的应用探讨

刘立

【摘要】 文章主要阐述了100G波分在城域网中应用的必要性，在此基础上，针对100G波分在城域网中的应用进行了研究，以供通信人员参考。

【关键词】 100G波分 城域网 色散 光功率 应用

一、引言

波分传输技术一直沿着更高传输容量、更长传输距离和更低比特传输成本的方向发展，目前伴随着移动互联网数据业务的迅速增长和宽带化应用的增加，前期OTN网络在城域网骨干网络进行了规模部署。近年来，随着LTE网络的建设，以太网业务的100GE和相应POS接口的出现，对传输承载网提出了更高的要求。骨干传输网对于要求支持100G端口的需求越来越强。

二、100G波分在城域网中应用的必要性

城域网的网络结构可以分成骨干层、汇聚层和接入层，其中100G波分技术主要应用在骨干层的规划建设中。目前骨干层波分网络系统一般配置为40波*10G或80波*10G，满配容量为400G或800G。随着互联网的普及3G、4G技术的商用，城域网的带宽压力逐渐增大，骨干层的波道利用率将迅速提高，甚至达到网络扩容的临界值。为了满足未来的城域网业务需求，运用100G波分技术使未来的大颗粒业务实现双平面保护和负荷分担，是非常有必要的。

三、100G波分在某地区城域骨干网中的应用

本文以某地区城域骨干网OTN系统为例，分析网络现状，探讨后期网络建设。

3.1 骨干层OTN现状

3.1.1 现网网络架构

现网所部署的OTN网络主要作为城域传送网的汇聚层及IP城域网的骨干网，承载PTN、OLT等上行业务及部分大颗粒专线业务，还为IP城域网各节点路由器之间提供高可靠性的传输链路，如图1所示。

3.1.2 主要承载业务分析

（1）业务现状。系统一般配置为40波*10G或80波*10G，满配容量400G或800G，详细如下：①专线业务主要承载核心机房之间的IP承载网/CMNet业务和乡镇到市的大颗粒专线业务；②PTN业务主要承载2G、3G基站业务回传至核心机房落地和部分小颗粒专线；③OLT业务主要承载各乡镇、各县的OLT上行业务；④数据业务主要承载SR/BRAS县到市的业务；（2）业务特点。本地网是地市所辖行政区域内，承担所有城市内/县/乡业务节点到城域核心节点业务流量的承载网络，其骨干层OTN所承载业务具有以下特点：①现网上有大量的GE业务，来自宽带接入和大客户接入的GPON设备上行，接入层PTN设备的上行（2G/3G业务）。②有少量的MSTP网络STM-N信号，OTN替代裸光纤使用。③各个城市内/县/乡业务节点的业务以多数以双归属方式流向两个城域核心出口。④各业务QoS要求不同，有的业务需要高可靠性ODUk保护，有的不需要保护。⑤统计复用业务较多，有一定的弹性承载需求。

3.1.3 后期发展建议

未来2G/3G业务的新增需求仍将长期存在，其承载方式也统一为PTN承载。结合三年滚动规划的发展目标及前期本地区的2G/3G新增业务占比，现有OTN系统完全可以满足截止2014年底的2G/3G新增基站业务量。表1为某地市三年滚动规划中的波道利用预测。

3.2 N*100G在现网应用的条件

随着100G的基本成熟和商用，运营商也希望加快推进100G应用部署的步伐。根据某运营商发布的建设指导意见，也明确目前限制40G波分的应用，100G测试及试点的完成会加速100G的商用部署，并将导致100G迅速替代40G应用需求，完成从10G到100G的直接跨越。

3.3 规划和建设中注意问题

3.3.1 网络拓扑及网元类型

环网主要包含OTM站点、OLA站点等，为方便光层业务调度，可将部分站点配置为ROADM类型。

3.3.2 光功率

100G波分系统具有与10G系统相似的光功率要求。由于目前已知的有光纤距离和光纤类型，因此可做如下估算：线路衰耗=光纤长度×0.3dB/km（G.652光纤衰耗系数）+3dB（光纤老化余量）+光纤跳转站点的衰耗（按0.5dB/站考虑）

以某段为例，线路衰耗=60km×0.3dB/km+3dB+0.5dB

*2=22dB。

根据所配置设备的发送和接受光功率指标，再考虑如何配置光放大设备。

3.3.3 色散

传统10G波分中色散因素主要考虑色度色散和偏振模色散参数，在实际工程中主要考虑色度色散，在长距离传输的情况下，需根据色散估算值采用色散补偿模块（DCM）进行补偿。

色散受限距离（km）=色散容限（ps/nm）/色散系数（ps/nm.km）

对于10Gb/s系统，当光复用段距离大于40km（G.652光纤）或133km（G.655光纤）时，就需要配置DCM。

100G系统采用正交相移键控QPSK调制技术后所产生的信号与10G系统调制数字信号不同，原有10G系统信号通过高低电平来判决0和1，而100G系统信号在接收端通过相位来区分0和1。由于色散能够影响数字信号的脉冲展宽或者收窄，从而造成接收端判决抽样时出错；而采用相位信息来传递0/1信息的信号基本不受其影响，因为信号传递的只是相位信息，不存在脉冲宽度的概念，只要相位判决正确，接收机就能准确恢复出正确的0/1序列。因此采用QPSK调制技术的100G信号对光纤带色散要求比10G波分系统要低很多。在城域范围组网时光中继段不必进行类似10G系统的色散补偿。

3.3.4 光信噪比

OSNR（光信噪比Optical Signal to Noise Ratio）与光功率预算和配置的光放大器有关；可使用相关计算工具算出OSNR值；不同OTU的OSNR容限不同；当计算出来的OSNR值不满足OTU的OSNR要求时，可以考虑使用拉曼放大器、更高输出光功率的放大器或增加中继站等。

OSNR（dB）=10×log=P信号（dBm）-P噪声（dBm）

四、结语

综上所述，城域光缆网基础资源建设的日趋完善和100G波分系统的成熟商用，为即将开始的LTE承载网大规模建设提供了可行性很高的建设方案，100G波分技术在城域网骨干层中的应用能有效降低组网难度，提高传输速率，为今后城域网发展提供坚实的技术保障。