OTN技术在省内干线传输网的应用分析

魏文平

（中国联通太原市分公司客户响应中心，山西　太原　030001）

OTN技术在省内干线传输网的应用分析

魏文平

（中国联通太原市分公司客户响应中心，山西太原030001）

通过对省内干线波分系统的问题分析引出OTN技术，并对其核心内容电层技术、光层技术、业务封装、性能监控等进行了介绍。阐述了OTN网络规划的基本要素，根据其技术特点及组网要求制定了山西联通干线传输网的应用方案，对网管日常维护内容及维护人员的技能要求进行了详细分析。OTN技术将在省内干线传送网上得到广泛应用。

WDM；OTN；电交叉；光交叉

1　引言

近10年来山西联通陆续在省内干线传输网上建设了多个波分环网，其中320G、800G波分环网各2个、400G波分环网1个。网络业务接入接口以10G为主，配置了少量的40G业务接口，这样的资源配合与各业务网对传输网的端口需求严重不匹配，无法满足需求。短期内为快速解决40G的业务需求，采取了4个10G捆绑的方式，网络开销巨大，同时给网络日常维护和管理带来了诸多不便。受建设初期网络技术的限制，简单的环网组织结构保护能力差，网络调度能力也较差。OTN的出现对解决现有网络存在的问题具有划时代的意义。

2　OTN技术

OTN（光传送网，Optical Transport Network），以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。OTN按照统一的标准管理电域(数字传送)和光域(模拟传送)，处理的最小单元是波长级业务，将传送网带入了真正的多波长光网络阶段。OTN将SDH可运营可管理的能力应用到了WDM系统中，使其同时具备了SDH的灵活可靠性和WDM的容量大的两项优势。

2.1分层结构（如图1）

图1　OTN分层分域示意图

OTN传送网络从水平方向可分为不同的管理域，其中单个管理域可以由单个设备商OTN设备组成，也可由运营商的某个网络或子网组成。

2.2光层技术光通

道(OCH)层：实现端到端光路径的建立、管理和维护；光层信头的处理；光信道的监控与电层适配、多种业务的接入。

光复用段(OMS)层：实现多波长光信号的联网功能；实现光复用段信头开销的处理；光复用段的管理与维护。

光传输段(OTS)层：实现在不同传输媒质上传送光信号的功能；传输段信头开销处理与维护。

2.3电层技术

涉及的主要技术有帧结构、映射、复用、同步信号传送等。

将各种客户信号统一封装成OTUk帧，然后在网络间传递OTUk帧；利用波分复用技术实现大容量业务传送；依靠电层开销和光层开销实现强大的网络维护管理功能；依靠统一的标准，实现不同厂家OTN设备互连互通；减少了网络层次，从而可降低运营商的成本。

2.4业务装载

IP、ATM、SDH、以太网等各类业务信号按照一定的规则，映射到光通路数据单元中，类似于SDH业务的封装形式，最终形成OTN的标准帧结构进行传送。在OTN系统中，以OTUk为颗粒在OTS中传送，而在OTN的O/E/O交叉时，则以ODUk为单位进行波长级调度。

2.5生存性

OTN具有完善的网络保护机制，网络生存性强。网络保护分光层保护和电层保护两个层面。光层保护主要是针对光路进行保护，有光线路保护、客户侧光通道1+1保护、板内OCH 1+1保护等类型。电层保护主要是针对ODUk业务颗粒的保护，主要形式是SNCP子网连接保护。

2.6性能监视

性能监视主要是在光传输段层、光复用段层或光通信层中监测所给定连接的完整性，通过检测和报告所给定连接的传输性能情况和连接情况实现。光通道连接监视适用于单向和双向连接，在单向连接时，不支持远端故障管理和性能监视。

3　OTN网络规划

OTN网络规划的基本要素有：光功率、色散、信噪比（OSNR）、非线性效应。

3.1光功率

图2　光功率核算示意图

光纤损耗（dB）=P输出(dBm)－P输入(dBm)=距离(km)×a (dB/km)

a：损耗系数（在1550nm窗口，G.652和G.655光纤的损耗系数：a=0.22dB/km）

3.2色散

色散分色度色散和偏振模色散两类。在实际工程中主要考虑色度色散。

色度色散(ps/nm)=距离(km)×色散系数(ps/nm.km)（G.652光纤：色散系数=17ps/nm.km；G.655光纤：色散系数=4.5ps/nm.km）

3.3信噪比（OSNR）

OSNR(dB)=10 x log(P信号(mW)/P噪声(mW))=P信号(dBm)-P噪声(dBm)

3.4非线性效应

光纤中的非线性效应包括：散射效应（受激布里渊区散射SBS和受激拉曼散射SRS）、与克尔效应相关的影响，即与折射率密切相关（自相位调制SPM、交叉相位调制XPM、四波混频效应FWM），其中四波混频、交叉相位调制对系统影响严重。在系

统规划设计中，根据业务的当前需求以及未来需扩容的需求情况来确定OTN系统初始容量和最终容量。根据光纤类型和实际场景确定每一段光纤长度和计算损耗的原则。根据业务的流向以及容量确定各节点选用设备类型（OTM，OLA，OADM）。

3.5应用举例

(1)光功率预算

线路衰耗=光纤长度x默认光纤衰耗系数+光纤老化余量+光纤跳转站点的衰耗＋FIU插损

光纤长度=120km，默认光纤衰耗系数=0.22dB/km，光纤老化余量=3dB，经核算线路衰耗为29.4dB。据此可初步确定设备应必须满足的最小发送光功率及接收灵敏度要求。

(2)色散预算

长度为600km的652光纤，假设实际光纤色散系数在1550处为17ps/nm，长度偏差只有0.5%，色散系数值偏差仅1%。长度值可能范围为：597km～603km，色散系数值可能范围为：16.83ps/nm～17.17 ps/nm。依公式核算光纤色散值计算范围可能值：10047.51ps～10353.51ps，按照色散系数17ps/nm进行折算长度为：591km～609km，相对于实际长度600km，偏差达到±9km，严重超出范围精度要求。(3)

光信噪比预算OSN

R与光功率预算和配置的光放大器有关；利用设备厂家提供的OSNR计算工具算出OSNR值；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。

(4)规划非线性要求非线

性效应的影响通常作为附加的OSNR代价；一般考虑2dB的OSNR冗余。

依据上述计算结果，可初步确定网络结构。确定终端站之间允许的传送距离，中继站的设置位置，OUT型号的选定等事项，完成网络规划。

4　OTN实际应用

山西联通对已建成干线传输网的整体运行情况进行了综合评估，为解决网络存在的不足，快速满足业务需求，提出了在省内干线新建项目中选用OTN技术。

4.1组网方式

在太原、临汾、运城、长治、晋城五个地级市的一、二枢纽局各建设1套80*40G OTN设备，在太谷、介休等11个站点建设OLA光放大设备，具体组网如图3所示。

图3　新建省网南环组网图

太原节点选用华为OSN8800设备，临汾、运城、长治、晋城节点选用华为OSN6800设备，环网网络结构。根据OTN设备的发送光功率、接收灵敏度，以及光缆的性能，核算两设备节点间最大的传输距离，最终确定环网经过的局点是光纤跳点，还是中继节点。

4.2保护方式

山西联通新建OTN网络选用了人工保护和光复用段层保护（OMSP）相结合的保护方式。光缆线路选用OMSP保护方式，同时配置部分备用波道用于对板件故障的保护。

OMSP保护机制工作原理如图4所示，发送端使用1:2分光器把业务光信号分成完全相同的两路信号即双发，其中一路送给工作复用段，另一路送给保护复用段。接收端采用1x2 光开关对接收到的光信号进行择优选择即选收。光工作复用段一旦发生故障，接收端启动光开关自动倒换，选用由光保护复用段传送的光信号。光复用段保护是对两个OTM站之间的所有波长同时进行保护。

图4　OMSP保护机制工作原理图

5　维护管理要求

5.1网管例行维护项目（详见表1）。

表1　网管例行维护项目

5.2对维护人员要求

(1)熟悉工程组网信息。

(2)熟悉本工程组网情况；熟悉各局点的业务配置、波长分配、光纤走线、单板版本和机房设备的摆放；熟悉本局点的设备运行状况；熟悉工程文档并定期维护工程文档。

(3)采集和保存现场数据：一般在故障处理前，要求维护人员首先要采集、保存现场数据。

6　结束语

OTN技术在山西联通省内干线传送网已得到应用，OTN网络的优势也将得到充分展现。下一步OTN将为各类业务应用提供能快速满足需求的承载网络。

[1]李允博．光传送网(OTN)技术的原理与测试[M]．北京：人民邮电出版社，2013．

[2]张杰．《OTN技术原理及相关标准》培训课件[Z]．北京邮电大学信息光子学与光通信研究院，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，大学本科，通信工程师，研究方向：通信网络维护技术管理。