通信OTN技术在城域网中的方案研究

孙 瑶

中国铁路设计集团有限公司 天津 300251

OTN是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送，是下一代的骨干传送网技术。OTN具有业务透明传输、大颗粒的带宽复用、交叉和配置、强大的维护管理能力、丰富的组网和保护能力。近年来，随着光传送网络面向IP业务、适配IP业务的传送需求，光通信网络的建设已向OTN网络全面部署上发展。

1.工程概况

本论文结合铁三院研发基地项目，地点位于天津滨海国际机场东北部的空港经济区内，东临东七道，北临环河东路，西临东六道。基地内建设面向东七道主楼一座；东南西北各一座生产研发楼。建筑总体布局通过一层连廊将各主体进行连接，形成一个中心大庭院及组团内的八个小型庭院。民用建筑；建筑总面积：120980平米。

2.通信传输系统

由于传输系统近期承载同城光纤链路互联带宽需求，实现铁三院北站机房至研发基地电话交换系统、会议电视系统、办公管理信息系统、主数据中心业务服务区的业务迁移、数据迁移；远期除以上业务外，还须承载主备数据中心双活互联的工程实施目标，因此传输系统采用OTN技术，按照单层网建设，在新建研发基地及三院北站机房的通信机械室分别设置1套40波OTN传输系统及其网管设备。

3.通信线路

为满足研发基地与铁三院北站机房之间的电话交换系统、会议电视系统、办公管理信息系统、数据中心系统等通道需求，研发基地与铁三院北站机房之间采用租用不同运营商的2条不同物理径路的各2芯光纤方式连通。

4.OTN技术在城域网中的方案

4.1 OLP保护方案

4.1.1 OLP保护指标要求

若采用OLP保护，则继续提高光放发送单元（OBA）的功率及光放接收单元（OPA）的灵敏度以满足光纤链路的衰减要求。

OBA(饱和输出)+SOP+S+SOP+DCM+OPA（增益）=+20 dB+(-5dB)+S+(-5dB)+(-5dB)+32 dB=+20 dB（OPA饱和输出）。

由上公式推导出：

OBA(饱和输出)+OPA（增益）≥OPA（饱和输出）-SOPS-SOP-DCM；

OBA(饱和输出)+OPA（增益）≥+20 dB-(-5dB)-S-(-5dB)-(-5dB)；

OBA(饱和输出)+OPA（增益）≥+35 dB-S；

或

OPA（增益）≥OPA（饱和输出）-SOP-S-SOP-DCMOBA(饱和输出)；

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

OPA（增益）≥=+15 dB-S；

对于运营商链路衰减，S值(实测值)各为：

移动：S=-22dB；

联通：S=-21.621 dB；

即：

由：OPA（增益）≥+15 dB-S；

得：

对于移动：OPA（增益）≥+15 dB-（-22 dB）；

OPA（增益）≥+37 dB；

对于联通：OPA（增益）≥+15 dB-（-21.621dB）；

OPA（增益）≥+36.621dB；

因此对于运营商链路需要修改OPA增益，但现有OPA最大增益为+40 dB（最大增益）；

备注：标配OPA增益为+35 dB，可调范围为±5 dB，因此OPA最大增益为+40 dB；

4.1.2 在OLP保护模式下调整系统后对链路的衰减要求

由：OBA(饱和输出)+SOP+S+SOP+DCM+OPA（增益）=+20 dB+(-5dB)+S+(-5dB)+(-5dB)+40dB=+20 dB（OPA饱和输出）。

得：S=OPA(饱和输出)-OBA(饱和输出)-SOP-SOPDCM-OPA（增益）=+20 dB-(+20 dB)-(-5dB)-(-5dB)-(-5dB)-(+40 dB)=-25 dB。

因此可得，调整后对线路的整体衰减要求为：S(链路衰减)≥-25 dB；

对于现在运营商测试情况：链路衰减预留仅约为：-3 dB。

4.1.3 OLP保护优点及缺点分析

1．OLP保护方案的优点

节省成本，每套OTN传输设备仅包含1套光放单元(1块光放发送板（OBA）+1块光放发送板（OPA）)、1块保护单元(SOP)和2块光散补偿(DCM)单元；

2．OLP保护方案的缺点

（1）由于OP板卡靠对比两个路由的光功率来判断线路质量的好坏，工程要求正常运行过程中，工作路由和保护路由的损耗差值小于等于1dB。

（2）由于工作路由和保护路由共用一个色散模块，所以工作路由和保护路由所产生的色散值必须接近。

（3）因为OP板卡放在了两个放大器（OBA和OPA）中间，相当于给线路增加的插损（10dB）。如果线路比较短，增加10dB的插损并无太大影响。但如果线路较长，再增加10dB的插损势必影响线路传输质量。

（4）OLP对链路衰减要求极其苛刻，在OLP保护方式下，系统对链路的衰减预留仅约为-3 dB，不满足运营商对链路衰减预留值的需求。

4.2 MSOP保护方案

4.2.1 MSOP保护指标要求

OBA(饱和输出)+S+DCM+OPA（增益）=+20 dB+S+(-5dB)+32 dB=+20 dB（OPA饱和输出）。

由上公式推导出：

OBA(饱和输出)+OPA（增益）≥OPA（饱和输出）-SDCM；

OBA(饱和输出)+OPA（增益）≥+20 dB-S-(-5dB)；

OBA(饱和输出)+OPA（增益）≥+25 dB-S；

或

OPA（增益）≥OPA（饱和输出）-S-DCM-OBA(饱和输出)；

OPA（增益）≥+20 dB-S-(-5dB)-（+20 dB）；

OPA（增益）≥=+5 dB-S；

对于运营商链路衰减，S值（实测值）各为：

移动：S=-22dB；

联通：S=-21.621dB；

即：

由：OPA（增益）≥+5 dB-S；

得：

对于移动：OPA（增益）≥+5 dB-（-22 dB）；

OPA（增益）≥+27 dB；

对于联通：OPA（增益）≥+5 dB-（--21.621dB）；

OPA（增益）≥+26.621 dB；

因此对于运营商链路需要修改OPA增益，但现有OPA最大增益为+40 dB（最大增益）；

备注：标配OPA增益为+35 dB，可调范围为±5dB，因此OPA最大增益为+40 dB；

因此在更换到MSOP保护模式下：

移动光缆可通过更换OPA板解决，OPA增益调至+27 dB以上；

联通光缆可通过更换OPA板解决，OPA增益调至+27 dB以上；

且调整 OPA增益后整条链路的衰减富裕量为+13dB，满足未来的损耗要求：

整条链路的衰减富裕量=OPA（最大增益）-(+27dB)=+40 dB-(+27dB)=+13dB；

4.2.2 在MSOP保护模式下调整系统后对链路的衰减要求

OBA(饱和输出)+S+DCM+OPA（增益）=+20 dB+S+(-5dB)+32 dB=+20 dB（OPA饱和输出）。

S=OPA(饱和输出)-OBA(饱和输出)-DCM-OPA（增益）=+20 dB-(+20 Db)-(-5dB)-(+40 dB)=-35dB。

因此可得，调整后对线路的整体衰减要求为：S(链路衰减)≥-35 dB；

对于现在运营商测试情况：链路衰减预留约为：-13 dB；

4.2.3 MSOP保护优点及缺点分析

1．MSOP保护方案的优点

（1）MSOP保护方式对工作路由和保护路由的损耗差值没有要求。无论差值多大都会起到保护。

（2）MSOP保护方式工作路由和保护路由各自使用一个色散模块，色散模块对各自链路进行补偿，则两个运营商的色散即使不相近也可以使用。

（3）MSOP对链路衰减要求较宽，在MSOP保护方式下，系统对链路的衰减预留仅约为-13 dB，满足运营商对链路衰减预留值的需求。

2．MSOP保护方案的缺点

对于MSOP保护，每套OTN传输设备包含2套光放单元(2块光放发送板（OBA）+2块光放发送板（OPA）)、1套光保护单元（2块光保护单元(SOP)）和2块光散补偿(DCM)单元。

由于本方案的应用不同于以往铁路骨干网的建设，铁路骨干网双径路光缆资源敷设于铁路上、下行电缆槽内，光缆指标稳定，双径路差别很小；本工程基于城域网运营商光纤资源建设，因此双径路采用不同运营商的资源实现，长度需根据运营商资源及径路计算，长度差值需要进行补偿；且不同运营商的光纤指标随着城市建设逐年劣化，且呈现不稳定趋势，因此OTN方案需要采用满足未来使用寿命期限内的保护方式进行光纤色散及衰耗补偿，并对运营商光纤衰耗指标进行限定，在OTN设备寿命期限内保证指标劣化要求。