光传输网中DWDM技术在广电网络中的应用研究

段华琼，周相吉

(1.四川大学 锦城学院，四川 成都 611371；2. 安徽皖通邮电股份有限公司成都办事处，四川 成都 610041)

光传输网中DWDM技术在广电网络中的应用研究

段华琼1，周相吉2

(1.四川大学 锦城学院，四川 成都 611371；2. 安徽皖通邮电股份有限公司成都办事处，四川 成都 610041)

采用光传输的DWDM技术扩展运营商的网络带宽，不仅极大地利用了有限而且昂贵的光缆资源，而且增加了光纤带宽的利用率，还降低了整个系统的维护和建设成本。首先对DWDM技术进行了介绍；然后通过对达州广电城域网的业务网络带宽需求量的分析，再结合实际情况量身定制了达州广电网络的建设方案；还对达州广电整个OTN网络中DWDM设备的实际应用情况进行了分析，从网络规划、设备确定、设备安装和调试、承载业务等方面详细阐述了DWDM设备在承载网络中的实际应用。关键词: 光传输；密集型光波复用；广电网络

1 DWDM技术简介

DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)技术就是密集波分复用技术，是传输网络中最为广泛应用的技术之一，OTN (Optical Transport Network)设备中最基础也最核心的技术就是DWDM技术。DWDM技术将1 550 nm附近的不同波长(现在应用较多的是40波、80波)合到一根光纤中进行传输。在目前的技术发展层次上，可以将DWDM技术看作是一种“虚拟光纤”技术[1]。DWDM通过单波耦合在一起，然后通过同一纤芯传输出去，每个波长都可以携带大量的数据信息，到达对端后，通过光解复用器，将一束主激光分解成不同波长的光，还原其传输的信息。反向也一样，这样一个点到另外一个点的数据传输就实现了收和发的功能。DWDM系统主要由光发射机、光中继放大、光接收机、光监控信道和网络管理系统5个部分组成。

2 达州市广电网络现状

2.1 达州市广电网络情况分析

整个达州市的广电网络需要实现模拟信号向数字信号的过渡，并且在现有的数字电视设计中，增加了“回放”、“预约”以及“点播”等服务，用户不再是单纯地接收信号并接收宽带。广电网络的数字互动信号和宽带信号需要逐渐融合，“点播回看”等功能也需要非常高的网络带宽才能有良好的用户体验。所以，只有建立新的传输承载网络才能解决这些问题，为用户提供良好的体验。

2.2 达州市广电网络的带宽需求

达州广电高清互动电视平台的建设目标是建设一个以达州广电网络为主导的大容量、高性能、易维护、开放性和扩展性良好、有服务质量保证的三网融合业务公共服务平台。该平台可向用户提供数字电视高标清直播、VOD 高标清点播、频道回看、频道时移、魅力达州、阳光政务、家庭相册、在线游戏、远程教育、在线医疗、电视支付、电视银行等应用项目，以上功能虽然没有完全实现，但是未来都会逐项添加，随着业务量的增多，整个业务将会变得错综复杂，需要的承载设备必须有非常高的稳定性和高带宽低延迟的特性，设备的组网结构也要尽可能的简单，这样可以大大降低维护成本。

达州广电下辖万源、渠县、大竹、开江、宣汉以及达州市局，如今随着宽带容量的急剧增加，原有网络设备已经不堪重负，所以需要新的网络来承载越来越大的数据量。达州中心局作为整个达州环网的中心节点，需要的最低带宽达到120 GE，宣汉和开江因为用户量较多的原因，规划了30 GE，其他地方现在的出口带宽在20 GE。

3 达州市广电网络改造的具体实施方案

根据达州广电整体的网络实际情况，设计了一套采用DWDM技术的OTN传输设备来进行组网，实现达州市的万源、渠县、大竹、开江、宣汉以及达州市局之间网络的互联互通。

3.1 达州市广电网络的总体方案设计

1)地理位置和业务实际

达州管辖万源、渠县、大竹、开江、宣汉等行政区域。达州的整体区域呈现一个狭长地带，并且万源处于大巴山脉，山高路险，光缆的距离也比直线距离长很多。综合地理位置等各种因素，直接设计成一个环网是很不现实也是十分不合理的。

(1)光缆距离较远，衰耗大

由于达州市是一个狭长地形，如果设计成一个环网，那么就是从达州—渠县—大竹—开江—宣汉—万源—达州，总的来看这样并没有什么不妥，但是这样做，由于距离太远，整个光缆衰耗会相当大，这样非常不利于通信质量的保证，会产生误码，影响用户体验。

(2)单环结构更易发生通讯中断

由于单环结构，加上距离太远，那么当一个方向光缆断了后，业务马上会切换到另外一个方向传输，由于距离远，节点多，那么会产生很大的风险，备用通道假如出现故障，那么整个环网业务就会全部中断，这样风险非常高。

(3)业务调度不够灵活

广电网络很大程度上依赖的是中心局下发的数据，整个网络需要以达州中心局为核心，如果单环结构，那么中心局的核心位置不再能够体现，中心局想进行业务控制也力不从心，调度也不灵活。

2)网络设计方案

由于地理位置的原因，以及上述提到的业务原因，共设计了三个环网，兼顾了成本、维护以及业务需要。网络设计方案如图1所示。

图1 网络设计方案

北环：达州中心局—罗文(距离太远增加OLA放大站)—万源—达州中心局。

南环：达州中心局—大竹—渠县—达州中心局。

东环：达州中心局—宣汉—开江—达州中心局。

达州广电由于项目特殊，期间对所有的机房条件都进行了前期工勘，便于后续发货设备能够满足机房条件，具体工勘表如表1所示。

随后，对广电网络现在的光缆衰耗情况进行了复查核实，便于后期进行设备调试以及设备NA和BA以及PA单板的配套，光缆性能如表2所示。

表1 达州广电OTN工程勘察表

项目达州广电大楼宣汉开江大竹渠县万源罗文OLA8300波分安装位置是否确定是是是是是是是8300到直流电源柜位置距离/m1581525201010ODF的尾纤类型SC/APCFC/APCFC/APCFC/APCFC/APCSC/APC(方头)FC/APC(圆头)8300波分到ODF的距离/m158257107—是否需要安装底座是是是是是否否底座尺寸(高度)-地面到防静电地板高/m0.150.15无0.1518无无8300设备地线到地排的距离/m0.150.101525201516工作地和保护地是否共用否否是是是否否

表2 光缆性能表

性能北环南环东环达州—罗文1罗文1—万源万源—罗文2罗文2—达州达州—渠县渠县—大竹大竹—达州达州—开江开江—宜汉宜汉—达州设计衰耗/dB22.526.031.629.035.019.728.028.519.515.0实际衰耗/dB24.027.131.830.236.821.328.928.022.517.1

3.2 达州市广电网络的设备选型

根据达州广电网络的实际情况，综合考虑到整个网络结构的功能，以及后续平滑扩容的特点，本项目计划采用全ZXONE 8300设备组网。

ZXONE 8300设备具有大容量交叉能力，设备可以达到1.6T ODUk Switch，主要使用位置在城域/本地网核心层、骨干层，8 300提供10个80G背板带宽槽位和20个40G背板带宽槽位，等效40个40G背板

带宽槽位并且强调CCP、CLK和PWD的1+1备份，XCA支持立方保护，客户侧支持100M-40G any业务接入：STM-N、FE/GE/10GE/40GE、OTU1/2/3、DVB、ESCON、FC等。

3.3 达州市广电网络的应用方案细节

1)系统配置

在系统配置中，根据距离的远近，详细规划了放大版的功率，并根据实际情况配置了DCM色散补偿模块。以东环系统配置为例进行说明(图2)。

图2 东环系统配置图

2)网管系统配置

为了便于未来达州广电中心局对整个网络的管理，在中心局配置了网管中心，用于监控网络的运行情况，也便于平时进行相应的维护，其他站点统一归中心局监控和管理，站点只需要配合维护即可。网管系统配置情况如图3所示。

图3 网管系统配置图

3)波道配置

根据之前统计的需求情况，对广电网络现在的带宽需求进行规划，对DWDM设备中的波道进行相应规划调整，便于以后的维护和资料的保存，以及相关保护配置的规划。东环波道配置如图4所示。

图4 东环波道图

4)站点的设备安装

站点设备安装情况如表3所示。

表3 广电设备配置表

汇聚点支局点设备型号机架数传输子框数交叉子框数达州中心局万源ZXONE8300262罗文OLA120大竹ZXONE8300121渠县ZXONE8300121宣汉ZXONE8300121开江ZXONE8300121

5)电源

(1)所有站点电源为直流-48 V电源，考虑到此次设备最大功率可以达到2 800 W，计划主备电源均采用100 A空开，这样每个局点需要的电源空开至少两个-48 V对于交流电的需求，需要三相电交流接入，通过电源柜交流转直流再输送到DWDM设备进行供电。

(2)保护地线需要工作地和保护地分开，保护地采用38 mm铜芯电缆，接电源柜保护地线。工作地直接接电源柜正极，也就是0 V。

(3)由于设备重要性，所有电源柜必须配蓄电池，以保证在突然断电的情况下，设备不会立即断电，还能正常运行一段时间，直到重新来电，或者有其他解决办法。

3.4 工程实施的具体步骤

1)工程概况

此次广电OTN项目，共涉及达州西外中心局、万源、罗文、宣汉、开江、大竹、渠县7个站点，设备机架共计8个(中心局2个，其他地方均为1个)。工程大概分为5个阶段：工勘及设备采购、设备到货及验货、硬件安装、系统调试、验收。现在处于设备到货以及验货阶段，后续工作需要尽快实施以满足广电网络需求。

2)设备验货阶段的详细规划

设备于2016年3月9日到达各地机房，到货验收环节从2016年3月14日开始，在验货同时，需要对整个机房的设备安装位置以及存在问题进行最终确认和解决，验货主要由督导调测人员以及广电相关人员进行。

3)硬件安装阶段

硬件安装实施日期3月16日，由于站点工作量较大，每个站点施工时间为期2～3天，共涉及到7个站点，硬件安装所需时间在14～20天，在4月初完成。

硬件安装阶段，由成都施工队参与，硬件安装施工人员共计4人，督导调测人员以及广电相关人员配合实施工程，在硬件安装阶段，督导负责工程资源调度和人员的协调工作，硬件安装主要有ZMX8300、电源柜(部分地方需要安装)、电池(罗文电池承重问题需要注意)、架内纤、网管等，如果有空余纤芯，那么可以在硬件施工阶段就将传输光缆过ODF架接入波分设备，设备加电工作需要征求局方意见或者正式申请回复，进行加电工作。

4)系统调试阶段

系统调试在4月开始，具体时间由于环路较多，计划5天左右完成，调试时间设在每天0时—6时的窗口期内。

系统调试需要在整个设备硬件安装完成后开始，中间涉及到部分纤缆性能指标要求，需要局方相关人员配合对光缆衰耗情况进行检测，并将具体数据填入附录中的《达州广电光缆性能采集表中》。

这次工程涉及到光缆铅芯有限问题，所以在调试过程中，需要将业务进行中断才能空出相关光缆资源，整个调试难度较大，调试过程需要局方配合，中间涉及到瑞士康德以及华为相关设备割接问题，局方需与相关供货商技术人员协商好，以防止在窗口期调试未能完成的情况下返回相关业务，能保证业务的正常。系统整体调试完成后，需要对三个环网的资料进行补充和提交，并配置好网管上的数据，对局方相关人员进行简单的培训，以便于在日后出现故障时能被及时发现，在出现简单故障时可以局方自行处理。

5)验收

验收时间在4月25日—5月15日。在整个设备调试完成后，提交工程资料，并对网络现阶段性能进行采集，完成工程的相关验收工作，验收合格后移交局方。

4 总结

本文对DWDM原理在达州广电网络中的实际应用进行了详细的论述。在达州广电网络中，使用的是性能一般的型号，但也能完全支撑起整个达州广电网络的核心传输业务，并且还承受今后10年的网络数据流量的增加。

DWDM设备现在已经完全淘汰了旧的SDH设备等其他传输设备，其优点在于：

1)灵活的电层业务交叉调度[2]；

2)低延迟，高速率的网络带宽；

3)超低的纤芯资源占用；

4)非常简单以及高效的带宽扩容；

5)简单的后期维护。

未来DWDM技术还会被不断地革新，相应的DWDM设备集成度也会越来越高。DWDM设备还在不断地吸收其他设备的优点，比如新的DWDM设备已经开始和IP设备进行融合，这样便于在IP化传输网中完成复杂组网(中兴最新的9X00系列已经融合了IP传输技术)[3]。在将来，可能如今被广泛应用的PTN设备都会消失。而新的DWDM设备将会为人类的第四次工业革命打下一个坚实的基础。

[1] 王建国. DWDM技术在传输网中的应用[D].南京：南京邮电大学，2014.

[2] 张文龙. 光波分复用技术与应用研究[J]. 中国新技术新产品，2011(12)：22-23.

[3] 李佳航. 探析数据通信中的多路复用技术及其应用[J]. 网络安全技术与应用，2013(10)：40-41.

Research on application of DWDM in optical transmission network

DUAN Huaqiong1， ZHOU Xiangji2

(1.JinchengCollegeofSichuanUniversity，Chengdu611371，China；2.AnhuiWantongPostandTelecommunicationsLimitedbyShareLtdChengduOffice，Chengdu610041，China)

Operator's network bandwidth is expanded by DWDM technology in light transmission， not only greatly using the limited and expensive cable resources， and increase the utilization rate of the bandwidth of optical fiber， but also reduce the maintenance and construction cost of the whole system. The DWDM equipment in the network in the practical application of bearing is described in detail. Firstly， the DWDM technology is detailed introduction； and then through analysis of Dazhou CATV business network bandwidth demand， combined with the actual situation of tailored as the construction scheme of the state radio and television networks is made. Application of DWDM equipment in Dazhou broadcasting OTN network is analyzed from the network planning， the facility determines， equipment installation and commissioning， carrying business and so on.

OTN； DWDM； radio and television network construction

段华琼，周相吉. 光传输网中DWDM技术在广电网络中的应用研究[J].电视技术，2017，41(2)：39-43. DUAN H Q， ZHOU X J. Research on application of DWDM in optical transmission network [J]. Video engineering，2017，41(2)：39-43.

TP393.1

A

10.16280/j.videoe.2017.02.009

2016-06-18

段华琼(1980— )，女，硕士，主要研究方向为系统集成开发、网络安全；

周相吉(1992— )，学士，主要从事OTN方面的研究和开发。

责任编辑：闫雯雯