100G波分在某地區城域骨干網中的應用探討

劉立

【摘要】 文章主要闡述了100G波分在城域網中應用的必要性，在此基礎上，針對100G波分在城域網中的應用進行了研究，以供通信人員參考。

【關鍵詞】 100G波分 城域網 色散 光功率 應用

一、引言

波分傳輸技術一直沿著更高傳輸容量、更長傳輸距離和更低比特傳輸成本的方向發展，目前伴隨著移動互聯網數據業務的迅速增長和寬帶化應用的增加，前期OTN網絡在城域網骨干網絡進行了規模部署。近年來，隨著LTE網絡的建設，以太網業務的100GE和相應POS接口的出現，對傳輸承載網提出了更高的要求。骨干傳輸網對于要求支持100G端口的需求越來越強。

二、100G波分在城域網中應用的必要性

城域網的網絡結構可以分成骨干層、匯聚層和接入層，其中100G波分技術主要應用在骨干層的規劃建設中。目前骨干層波分網絡系統一般配置為40波*10G或80波*10G，滿配容量為400G或800G。隨著互聯網的普及3G、4G技術的商用，城域網的帶寬壓力逐漸增大，骨干層的波道利用率將迅速提高，甚至達到網絡擴容的臨界值。為了滿足未來的城域網業務需求，運用100G波分技術使未來的大顆粒業務實現雙平面保護和負荷分擔，是非常有必要的。

三、100G波分在某地區城域骨干網中的應用

本文以某地區城域骨干網OTN系統為例，分析網絡現狀，探討后期網絡建設。

3.1 骨干層OTN現狀

3.1.1 現網網絡架構

現網所部署的OTN網絡主要作為城域傳送網的匯聚層及IP城域網的骨干網，承載PTN、OLT等上行業務及部分大顆粒專線業務，還為IP城域網各節點路由器之間提供高可靠性的傳輸鏈路，如圖1所示。

3.1.2 主要承載業務分析

（1）業務現狀。系統一般配置為40波*10G或80波*10G，滿配容量400G或800G，詳細如下：①專線業務主要承載核心機房之間的IP承載網/CMNet業務和鄉鎮到市的大顆粒專線業務；②PTN業務主要承載2G、3G基站業務回傳至核心機房落地和部分小顆粒專線；③OLT業務主要承載各鄉鎮、各縣的OLT上行業務；④數據業務主要承載SR/BRAS縣到市的業務；（2）業務特點。本地網是地市所轄行政區域內，承擔所有城市內/縣/鄉業務節點到城域核心節點業務流量的承載網絡，其骨干層OTN所承載業務具有以下特點：①現網上有大量的GE業務，來自寬帶接入和大客戶接入的GPON設備上行，接入層PTN設備的上行（2G/3G業務）。②有少量的MSTP網絡STM-N信號，OTN替代裸光纖使用。③各個城市內/縣/鄉業務節點的業務以多數以雙歸屬方式流向兩個城域核心出口。④各業務QoS要求不同，有的業務需要高可靠性ODUk保護，有的不需要保護。⑤統計復用業務較多，有一定的彈性承載需求。

3.1.3 后期發展建議

未來2G/3G業務的新增需求仍將長期存在，其承載方式也統一為PTN承載。結合三年滾動規劃的發展目標及前期本地區的2G/3G新增業務占比，現有OTN系統完全可以滿足截止2014年底的2G/3G新增基站業務量。表1為某地市三年滾動規劃中的波道利用預測。

3.2 N*100G在現網應用的條件

隨著100G的基本成熟和商用，運營商也希望加快推進100G應用部署的步伐。根據某運營商發布的建設指導意見，也明確目前限制40G波分的應用，100G測試及試點的完成會加速100G的商用部署，并將導致100G迅速替代40G應用需求，完成從10G到100G的直接跨越。

3.3 規劃和建設中注意問題

3.3.1 網絡拓撲及網元類型

環網主要包含OTM站點、OLA站點等，為方便光層業務調度，可將部分站點配置為ROADM類型。

3.3.2 光功率

100G波分系統具有與10G系統相似的光功率要求。由于目前已知的有光纖距離和光纖類型，因此可做如下估算：線路衰耗=光纖長度×0.3dB/km（G.652光纖衰耗系數）+3dB（光纖老化余量）+光纖跳轉站點的衰耗（按0.5dB/站考慮）

以某段為例，線路衰耗=60km×0.3dB/km+3dB+0.5dB

*2=22dB。

根據所配置設備的發送和接受光功率指標，再考慮如何配置光放大設備。

3.3.3 色散

傳統10G波分中色散因素主要考慮色度色散和偏振模色散參數，在實際工程中主要考慮色度色散，在長距離傳輸的情況下，需根據色散估算值采用色散補償模塊（DCM）進行補償。

色散受限距離（km）=色散容限（ps/nm）/色散系數（ps/nm.km）

對于10Gb/s系統，當光復用段距離大于40km（G.652光纖）或133km（G.655光纖）時，就需要配置DCM。

100G系統采用正交相移鍵控QPSK調制技術后所產生的信號與10G系統調制數字信號不同，原有10G系統信號通過高低電平來判決0和1，而100G系統信號在接收端通過相位來區分0和1。由于色散能夠影響數字信號的脈沖展寬或者收窄，從而造成接收端判決抽樣時出錯；而采用相位信息來傳遞0/1信息的信號基本不受其影響，因為信號傳遞的只是相位信息，不存在脈沖寬度的概念，只要相位判決正確，接收機就能準確恢復出正確的0/1序列。因此采用QPSK調制技術的100G信號對光纖帶色散要求比10G波分系統要低很多。在城域范圍組網時光中繼段不必進行類似10G系統的色散補償。

3.3.4 光信噪比

OSNR（光信噪比Optical Signal to Noise Ratio）與光功率預算和配置的光放大器有關；可使用相關計算工具算出OSNR值；不同OTU的OSNR容限不同；當計算出來的OSNR值不滿足OTU的OSNR要求時，可以考慮使用拉曼放大器、更高輸出光功率的放大器或增加中繼站等。

OSNR（dB）=10×log=P信號（dBm）-P噪聲（dBm）

四、結語

綜上所述，城域光纜網基礎資源建設的日趨完善和100G波分系統的成熟商用，為即將開始的LTE承載網大規模建設提供了可行性很高的建設方案，100G波分技術在城域網骨干層中的應用能有效降低組網難度，提高傳輸速率，為今后城域網發展提供堅實的技術保障。