基于OTN系統干線傳輸網的優化設計

張興輝

（中國通信建設集團設計院有限公司，北京 100079）

0 引 言

目前，國內現有運營商均建設了不同規模的波分復用（WDM）系統/光傳送網（OTN），100G波分系統也在積極建設中。作為WDM/OTN的重要指標，光信噪比（OSNR）計算非常復雜。網絡由單波10G系統向單波100G系統演進時，對OSNR指標提出了非常苛刻的要求。因此，OSNR優化成為網絡升級改造的重要內容之一。

1 背 景

湖北至安徽某運營商在2012年建成干線OTN系統，采用華為OptiX OSN 8800/6800設備，系統容量為80×10G。干線路由全長672.7 km，其中武漢、合肥為核心OTM節點，其他6個市/縣為OA節點。兩個核心節點之間開通33條10G波道，均為點對點業務。目前，整個干線OTN系統性能不穩定，偶爾會出現亂碼造成業務中斷，現需對現有OTN系統進行優化。

2 WDM/OTN系統的常用指標

在WDM/OTN系統中，限制系統傳輸距離的主要因素包括光功率、色散、非線性效應和OSNR。

2.1 光功率

設計WDM/OTN系統時，需考慮長距離傳輸的衰耗對信號的影響。可通過引入摻鉺光纖放大器（EDFA）來抵消鏈路衰耗，但放大器的數量、噪聲等會直接影響系統的OSNR[1]。

2.2 色 散

色散可分為色度色散和偏振模色散。克服色度色散的常見辦法是采用色散補償模塊[1]。

2.3 非線性效應

設計系統時，應使系統所能容忍的OSNR有2 dB的富余量[2]。

2.4 性噪比（OSNR）

OSNR問題通常可通過優化網絡參數、降低系統信噪比容限、采用特殊編碼及電中繼等方式來解決。OSNR模擬計算方法和優化措施對網絡設計具有較好的指導意義[2]。

3 WDM/OTN優化方案

同一個波分系統可能有多種優化方案，如調整光功率、調整光放增益、更換光放、維修光纜、替換光纜、增加OA站、將OA站升級為REG站、增加REG站等。采用這幾項方案都可以使網絡性能得到有效提升。

3.1 干線網絡現狀

現有武漢至合肥干線傳輸OTN系統路由設置為：武漢（OTM）-A（OA）-B（OA）-C（OA）-D（OA）-E（OA）-F（OA）-合肥（OTM），網絡結構圖如圖1所示。

圖1 武漢至合肥干線傳輸OTN系統拓撲圖

3.2 系統指標及問題分析

根據武漢至合肥80×10 Gb/s OTN傳輸系統各跨段線路衰耗最新測試數據，可以采用OSNR模擬算法進行分析。

OSNR的簡化公式如下：

其中Ix=10(F+G-H)/10，F表示光放段衰耗值，G表示放大器噪聲系數，H表示單波平均入纖光功率。根據公式模擬系統復用段OSNR值，結果如表1所示。

根據表1可見，現網武漢-合肥段OSNR的模擬值低于門限值17 dB，但考慮后期擴容后的穩定運行對此段進行優化，以滿足后期波道擴容承載需求。

3.3 系統優化方案

根據系統優化測算方法，設定如下關鍵指標：

（1）設計衰減：按照最新測試衰減值，小于20 dB的跨段，測算時統一取值20 dB；大于20 dB時，各跨段增加3 dB富余量。

（2）放大器噪聲系數：根據放大器增益，輸出光功率和型號來取值放大器噪聲系數，一般當設計衰減小于22 dB的跨段，取值6.5；大于22 dB的跨段，取值5，并根據現網實際設備商配置進行微調。

（3）單波平均入纖光功率：根據跨段距離、實際衰耗以及設備商現網實際配置等，設定單波平均入纖光功率為-2 dB、1 dB、4 dB、7 dB。

（4）OSNR門限：本系統是華為設備，設定OSNR為17 dB作為系統是否需要優化的門限值。依據總體優化方案思路及本系統設定的關鍵指標，武漢-合肥復用段優化方案如下（如表2所示）：

武漢（OTM）-A（OA）：在兩站中間新增G（OA）站，其中武漢-G站跨段光纜長81.0 km，光纜衰減為23.76 dB，G（OA）-A（OA）跨段光纜長41.0 km，光纜衰減為12.34 dB。

A（OA）-B（OA）：在兩站中間新增H（OA）站，其中A（OA）-H（OA）站跨段光纜長64.0 km，光纜衰減為21.70 dB，H（OA）-B（OA）站跨段光纜長40.0 km，現網光纜衰減為15.50 dB。

D（OA）-E（OA）：在兩站中間新增J（OA）站，其中A（OA）-J（OA）站跨段光纜長44.0 km，光纜衰減為15.23 dB，J（OA）-E（OA）站跨段光纜長64.0 km，現網光纜衰減為20.47 dB。

F（OA）-合肥（OTM）：在兩站中間新增K（OA）站，其中F（OA）-K（OA）站跨段光纜長63.0 km，光纜衰減為19.23 dB，K（OA）-合肥（OTM）站跨段光纜長66.0 km，現網光纜衰減為19.97 dB。整體系統升級更換時，同時結合現網性能優化指標確定飽和輸出光功率。

表1 傳輸系統跨段線路衰耗及復用段OSNR模擬值

表2 傳輸系統優化后跨段線路衰耗及復用段OSNR模擬值

從表2可知，本復用段共計新增4個OA站，分別是武漢至A段新增G站、A站至B站間新增H站、D站至E站間新增J站、F站至合肥站間新增K站，其他站點調整光放大器的標稱增益，OSNR的模擬值超過17 dB門限值，系統運行穩定，方案可行，對后期光纜裂化嚴重的進行光纜替換，提升了光纜質量。

優化后的武漢至合肥干線OTN系統如圖2所示。

圖2 武漢至合肥干線傳輸OTN系統優化后拓撲圖

4 結 論

OSNR值是DWDM/OTN系統日常維護的一個至關重要參數，是反映DWDM/OTN通信系統運行質量最常用的技術指標之一。通過現網OSNR模擬計算，可以真實反映網絡的運行質量，從而進行系統分析優化。