基于广电网络的光传送网系统设计与实现

张 冬

（山西传媒学院，山西 晋中 030619）

0 引 言

2018年11月，国家广播电影电视总局印发了《关于促进智慧广电发展的指导意见》，推动广播电视从数字化网络化向智慧化发展，实现广播电视从功能业务型向创新服务型转变[1]。全国广电行业结合各自的特点建设适合自己特色的智慧广电，太原有线电视网络有限公司提出基于有线电视网络的高速宽带互联网和交互视频网络，实现具有太原市特色的智慧广电融合网络发展目标。

太原有线城域网主干网络没有大容量的密集波分复用传输系统，存在光缆资源紧张、可靠性低和维护难度高等问题。为满足太原智慧广电业务需求，承载安全播出、IP城域网和集团客户等海量的大带宽、全业务的传输需求，需要结合太原有线情况建设城域网光传送网（Optical Transport Network，OTN）传输系统。

1 OTN传输系统建设内容与目标

1.1 建设内容

本项目新建3个汇聚环，其中城区2个，郊区1个。覆盖12个机房，包括1个总前端核心机房和11个分前端汇聚机房。

为满足太原智慧广电业务发展需求，保证骨干网络安全传输，项目新建了一套100 Gb·s-1OTN波分传输系统。同时，新增网管系统1套，并且利用原有的网络公司核心机房增加了电子架12端和光子架56端的配置。

1.2 业务需求

本项目新建城域网OTN传输系统主要用于承载IP城域网和政企客户等电路需求。

1.2.1 IP城域网业务承载需求

根据IP城域网的规划设计，IP城域网包含1个原有的核心节点机房，改造扩建两个汇聚节点机房，加上原15个节点机房，共计17个汇聚节点机房。大部分汇聚点至核心节点的带宽为2×100 Gb·s-1，部分站点为N×10 Gb·s-1上行。IP城域网需求根据传输网实际情况采用“全裸纤”和“全OTN”的方式进行承载。本项目新建城域网OTN传输系统在8个城区分前端汇聚机房各建设2条100 Gb·s-1光通路子层网络（Optical Channel layer network，OCH），在4个郊区分前端汇聚机房各建设4条10 Gb·s-1OCH用于承载IP承载网需求。

为了实现安全播出和安全传输，通过双路由的方式，保证同一汇聚节点的2条电路不同时中断。考虑到对传输网络的可管可控，引入软件定义网络（Software Defined Network，SDN）智能网管，并对部分中继段/复用段配置OLP保护，从而提高业务的安全性。

1993年，刚刚30岁的王逸平被确诊患有克罗恩病，克罗恩病尚无法治愈，只能靠药物控制。在随后长达25年时间里，王逸平以抱病之躯，先后承担起国家科技重大专项、科技部专项、863项目、国家自然科学基金委项目、中科院重大专项等众多研究任务。2018年4月11日，王逸平因病在办公室离世，年仅55岁。

1.2.2 政企客户业务承载需求

政企客户需求是未来广电业务的重要增长点。开展政企集团客户专网业务，有助于公司实现从单纯的广电运营商向综合信息服务商的转型。因此，本项目新建城域网OTN传输系统应充分考虑政企客户业务对传输的需求。政企客户包括政府机构、企事业单位、科研院所、银行金融等部门。这些政企集团客户通常要求网络的传输具有高可靠、低时延、业务类型多样化和快速开通的特点。

目前，太原有线具有雪亮项目和天网工程两个大的集团客户。大客户的局向主要是各节点至小店和高新。本期项目在城区全网配置1×100 Gb·s-1波道，在郊区全网配置2×10 Gb·s-1波道，用于承载包括上述业务在内的政企客户需求。

2 OTN传输系统总体架构

城域OTN传输系统架构由核心汇聚层和接入层组成。核心汇聚层采用“光电分离，支线路分离”的组网架构，主要完成对用户业务的接入、适配、汇聚、交叉复用和光层调度，采用环形的拓扑结构并按需选用OLP等保护方式。接入层由接入设备组成，主要功能是完成客户侧的业务接入，可根据用户距离选用不同的上行方式，根据业务的保护级别选择单链或环形的拓扑结构[2]。接入层的建设采用随业务建设的方式进行。

本项目太原市新建3个汇聚环。其中城区汇聚环2个，郊区汇聚环1个。总体拓扑如图1所示。

3 OTN传输系统设计方案

本项目共建设3个汇聚环、14个复用段，共覆盖1个核心站点、11个汇聚站点，网络拓扑如图1所示。本项目计划在三个复用段建设OLP保护，后期会根据光缆线芯的实际情况进行变更。

图1 城域网OTN传输系统拓扑图

3.1 波道及子波道规划

OTN环网的波道规划综合考虑太原有线网络规模、业务等级等因素，充分利用OTN动态电层调度功能及独有的电交叉模块等特色[3]。项目建设3个汇聚环，由于具有不同路径和不同节点，划分三个波段可以使用相同的子波道。

对大客户专线和安播类等业务，原则上为这些区段空间不会重复的业务分配相同波长资源，减少波长冲突可能性。可以考虑采用共享波道来实现不同业务开通，提升波长利用效率，有效保护业务。对于IP城域网业务，可以单独规划不同的波道。在系统建设初期，波道使用按照中心频率从高到低依次使用，这样可以有效保证系统的单波性能，有利于后期扩容时各通道的功率平坦[4]。

环1、环2采用共享环的方式配置一条共享100 Gb·s-1OCH，用于承载大客户专线和安播类业务；采用独占波道的方式为每个汇聚节点配置2条100 Gb·s-1OCH（占用一个波道，2个方向），用于承载IP城域网的需求。

本项目所有复用端均按照80/96波进行配置。环1和环2初期配置单波100 Gb·s-1，后期平滑升级为单波 200 Gb·s-1；环 3 初期配置单波 10 Gb·s-1，后期平滑升级为单波100 Gb·s-1。所有环路统一选取λ40和λ80作为预留波道。

3.2 设备配置方案

3.2.1 主要设备配置

本项目建设包括1个总前端核心机房和11个分前端汇聚机房共计12个节点。每个节点的主要传输设备配置如表1所示。

表1 主要设备配置表

光子架数量在满足方案组网及网络保护的前提下，结合机房的空间情况按需配置[5]。每个电子架的每种支线路板卡的配置数量≥2块。10 Gb·s-1E支路端口可适配10 Gb·s-1E及以下速率光模块，并支持10 Gb·s-1及以下速率业务的接入。100 Gb·s-1支路模块选用0.1 km光模块，支持与IP数据网对应光模块互联。10 Gb·s-1支路光模块选用40 km的1 310 nm的单模光模块。

3.2.2 保护策略配置

保护策略主要包括OTN设备级保护和OTN网级保护。

（1）OTN设备级保护。核心节点设备包括主控板1+1、交叉板1+1、电源1+1保护；城区汇聚节点设备包括主控板1+1、交叉板1+1、电源1+1保护；郊区汇聚节点设备包括主控板1+1、交叉板1+1、电源1+1保护。所有节点的设备全部实现热备份。

（2）OTN网级保护。所有节点设备在光层配置OLP/OMSP保护，实现中继段/复用端层面的保护，支持网络级保护、光线路保护、光通道保护。在电层按需配置ODUK SNCP保护，实现业务级别的保护。同时，通过基于SDN技术的智能网管系统开启电层ASON保护，实现全网的智能调度和网络恢复。

3.3 网管建设方案

本项目采用一套双机热备的网络管理系统进行管理。为实现网络智能化运维，本项目在网络运维系统加载SDN功能，即在传统网管系统功能基础上增加SDN网络的域控制器（D-Controller）功能。网管系统支持告警、性能管理、故障管理、配置管理、安全管理、网络单元时间设置、分层管理、数据库管理以及网管北向接口等功能。新建系统的网管主备服务器均设置在8楼总前端机房，同时在网管中心设置远程终端。

3.4 WDM系统指标

3.4.1 系统工作波长

本次波分系统工作波长使用范围波长1 529.16～1 531.12 nm，相应中心频率为195.8～196.05 THz，并且预留了80波的能力。

3.4.2 信噪比指标

本期项目按照市区单波100 Gb·s-1、县区单波10 Gb·s-1设计，双纤双向。光缆线路采用现有G.652光纤，光纤衰耗按0.3 dB·km-1计取，活接头按照每个0.5 dB计取。各中继段须预留不低于3 dB的项目余量，光信噪比（Optical Signal Noise Ratio，OSNR）余量设定为1 dB。

3.4.3 误码性能指标

对于误码性能，主要的测试指标为SESR（严重误码秒率）和BBER（背景码组误码率）两个指标，测试仪表为误码分析仪。SESR（严重误码秒率）指在一固定测试间隔中SES(严重误码秒)与总可用秒数之比。BBER（背景码组误码率）指在一固定测试间隔中，EB(误码码组)与总码块数之比，但在SES（严重误码秒）及不可用时间内的所有码组均不计入其中。太原市光传送网（OTN）本地网光通道的误码性能不能超出光传送网（OTN）工程技术标准中相关的指标要求。也就是实际光通道误码按表2指标乘以实际光通道长度与280 km之比进行计算，计算后的数值不能超出表2中的指标。

表2 280 km光通道长期系统误码性能验收指标

按照光传送网（OTN）工程技术标准要求，考虑到太原有线网络公司要进行长期的运营使用，所以对于本地光传送网测试时间不少于一个月。

4 结 语

太原有线城域网OTN传输系统经过建设已基本完成，对于提升太原有线智慧广电网络传输能力起到了很大的作用，不仅承载IP城域网和政企客户等全业务通信数据和大带宽新兴业务的业务需求，而且解决了城市管线资源有限、无法增加光纤资源这个困扰所有运营商的难题。