光传送网技术在广电干线传输系统中的运用

苏 展

内蒙古自治区广播电视传输发射中心841台 内蒙古 呼和浩特市 010050

为了满足业务多样化发展需求，对广电干线传送网的稳定性、承载力均提出了更高的要求。随着GE、10GE 等大颗粒业务的增加，以往面向数据业务的传送网由于通信能力差，容易出现信道堵塞等问题，对业务质量也造成了负面影响。在这一背景下，光传送网技术的出现和应用，能够很好地弥补WDM 技术的缺陷，提高了带宽的可扩展性能，在满足当下业务的基础上，也为后续新增业务创造了便利条件。除此之外，OTN 技术具有的多信号封装功能、透明传输功能，以及大容量调度能力和完善的保护机制，也都能为广电干线传输系统的优化运行提供必要的技术支持。因此，探究光传送网技术在广电干线传输系统中的应用策略，也成为当下的热门研究课题。

1 广电干线传输系统的业务需求及网络结构

1.1 业务需求

为满足“三网融合”发展需要，某地广电干线传输系统的优化设计中采用了光传送网技术。该系统包含2 个80×10Gbit/s 的环网，要求OTN 节点同时支持ODU0、ODU1 和ODU2三种颗粒封装，并且节点之间可以支持155Mbit/s～2.5Gbit/s 之间任意速率封装，以便于业务的灵活部署；设备方面提供STM-1、STM-16、GE 等端 口，所用的OTN 设备应满足YD/T1990-2009 标准，并且在OTN设备线路侧配置电可调光衰，内侧配置固定衰减器。该系统建成以后，应保证以下业务的顺利实现：省中心和组网内15个业务节点，共享1 波GE 点对点业务，保证电波、回传、BOSS 业务以及数据网业务的实现；1#节点与其他14 个业务节点各支持2 波10G 点对点业务，保证互动点播业务的实现；1#～15#节点，每个节点提供3 个GE广播业务冗余备份通道，用于备份前端传送的高清数字电视广播业务。

1.2 网络结构

该系统由南、北两个环网组成，每个环网各有7 个业务节点站，网络结构如图1 所示。

图1 广电干线OTN 系统组网示意图

广电干线OTN 工程中所用通信线缆均为ITU-T G.625 单模光纤，光纤色散以20ps/nm·km计算，同时要求相邻两个节点之间预留出5dB 的衰减余量。另外，所有节点设备均采取了业务保护措施，避免单点故障对整条环网的运行造成干扰，进一步提高系统运行的可靠性。

2 基于光传送网技术的广电干线传输系统设计

2.1 工程线路设计

2.1.1 光信噪比的测算

光信噪比（OSNR）是光传送网干线网络系统设计和运行中的一个重要参数。通过测算系统的光信噪比，可以判断在相邻两个站点之间是否需要设置中继站；以及如果需要设计中继站，应当将其布置在何处。本文使用设备厂商提供的光信噪比测算软件，对本系统中各复用段的光信噪比进行了测算。由于南北环网为对称结构，因此这里以北环网为例，统计结果如表1 所示。

表1 各区段光信噪比数值

参考光信噪比测算结果，该系统中均使用最大容限为32dB、带有超强前向纠错AFEC功能的光线路单元盘，可适当提高光信噪比，从而保证了信号强度。另外，站点之间距离整体较小，只有4#和5#业务站点之间距离相对较大，因此在两个站点之间增设了一个中继站。这样一来，该系统北环网的整体信噪比得到改善。从整体上看，该系统北环网各个复用段的光信噪比余量均维持在5dB 以上，再加上提前预留的5dB 余量，因此余量总和在10dB以上，完全满足工程最初设计的不低于3dB 余量的要求。

2.1.2 色散测算

本系统中选用的10G 光线路盘可支持的色散容限为1200ps/nm。但是色散测算结果表明，有部分复用段的色散超过该限值。因此，在系统设计中需要增加色散补偿器（DCM）提供补偿，并且保证补偿后的色散残余量能够在设计要求范围之内。本系统各个复用段的色散测算结果与补偿结果如表2所示。

表2 各区段色散数值

结合表2 数据可知，经过DMC 补偿后，各复用段的色散残余量维持在198ps/nm～445ps/nm 之间，明显小于1200ps/nm 的色散容限，满足设计要求。

2.2 系统设备配置

为了满足系统设计中OTN设备线路侧使用电可调光衰的要求，在OTN 设备选型时使用了带有电可调功能的合分波盘M40 和D40。在OUT 单板的配置模式上，首先从客户侧业务出口引出线缆，连接OTN 设备；再从OTN 设备的出口，引出线缆连接光传送体系（OTH）交叉单元。为提高系统设备的抗干扰能力，保证通信质量，选择了集成度较高的支路和线路单板。其中，线路单板为ND2 型单板，支路单板为TOM 型单板，最高支持8 路任意速率的业务处理。采用TOM+ND2 的配置组合，可以保证该系统的各项通信传输业务顺利完成。具体配置结构如图2 所示。

图2 TOM+ND2 信号流程图

ND2 单板除了作为双路10Gbit/s 线路的业务处理板，还能充当中继板。可以将经过交叉调度处理后的8 路ODU1 信号、2 路ODU2 信号进行相互转换，其内部结构组成如图3所示。

结合图3 可知，在信号的发出侧，双路8×ODU1 或双路2×ODU2 信号，经过背板进入到OTN 处理模块中。在该模块中，对接收信号做OTN 成帧处理以及FEC/AFEC 编码处理。处理结束后，输出2 路OTD2 信号，并进入到波分侧光模块。在该模块内，分别有1 个E/O 单元和O/E 单元，可根据需要实现“光—电”信号以及“电—光”信号的转换。如果转换后得到符合DWDM 波长的光信号，则经过OUT1 和OUT2 两个端口输出。在信号的发出侧，转换后的信号经过波分侧光模块的IN1 和IN2 两个口，接收WMD 侧符合OTN 标 准 波 长 的2 路OTU2 信号。该信号在O/E 单元内实现从光信号向电信号的转化，最终进入OTN 处理模块。在该模块内完成OTU2 定帧和FEC/AFEC解码等操作后，将所得信号经由通信与控制模块，发送到4×ODU1 单板中进行交叉调度。

图3 ND2 单板功能框图

3 广电干线传输系统应用光传送网的效果分析

在本次工程中，将OTN 技术运用到广电干线传输系统中，取得了以下效果：

（1）提供多个业务接口，保证了各项业务的顺利开展。该系统采用了G.709 数字包封协议，能够支持多种协议和多种速率业务的开展。例如DDH 协议、ATM 协议，以及从100M 至50Gbps 的业务，都能做到全面支撑。另外，该系统采用支路单板与线路单板相互分离的设计方式，也保证了调度的灵活性。

（2） 实现了故障动态监测，保证了广电干线传输系统的稳定运行。OTN 设备引入了较为完善的开销配置和动态的故障监测机制。其中，位于OTUk层的SM 监测字节，能够对传输系统各个模块的实时运行工况进行监测，一旦监测到性能突变或信号中断等故障，立即上报，提醒技术人员做出处理；位于ODUk 层的PM 监测字节，则是针对端到端的波长通道进行监测。如果出现信号衰减严重、信号无法正常接收等情况，立即上报，提醒技术人员做出处理。除此之外，基于OTN技术的广电干线传输系统，还具有6 级串联监视功能，可以做到分级管理。

（3）支持超长距离传输。该系统配备的ONT 设备支持G.709 封装，同时配合FEC 和AFEC 技术，让系统的光信噪比余量达到了10dB，可以确保在长距离、高速率传输的情况下，信号不会发生明显的衰减和损耗。

（4）光网络维护难度和维护成本进一步降低。本系统具备光功率和色散的智能调节功能，可确保系统接收端各波长信号的光信噪比具有一致性。在后期系统维护时，只需要对比光信噪比的数值是否有明显降低，即可判断是否需要维护，并对需要维护的位置进行准确定位，简化了系统维护难度，对保证系统的稳定运行有积极帮助。

结 语

光传送技术是在波分复用（WDM）技术上发展起来的，一种被广泛应用在干线传输网中的技术。从实际应用效果来看，光传送技术相比于波分复用技术，无论是在传送能力还是业务承载量上，均表现出明显优势。本文基于光传送网技术设计了广电干线传输系统，不仅可以支持各项业务的顺利实现，而且还提供了丰富的保护功能。例如基于业务层的ODUk SRPing 保护、基于电层的ODUk SNCP 保护等，对进一步提高该系统的抗干扰能力起到了积极帮助。下一步，随着光传送技术的不断成熟，将会在干线传输组网建设中发挥更为丰富和实用的功能。其中，网络容量扩展、波长合理规划以及系统网络管理方面，将会成为未来光传送网技术在干线传输系统中应用的主要方向。