基于OTN系統(tǒng)干線傳輸網(wǎng)的優(yōu)化

況 璟

（湖北郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，湖北 武漢 420023）

1 OTN在干線傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 和DWDM比較

傳統(tǒng)DWDM僅能夠?qū)嵤c(diǎn)與點(diǎn)之間的組網(wǎng)，即便于物理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中構(gòu)成一種環(huán)形和鏈形網(wǎng)絡(luò)，但依然無法逃脫點(diǎn)到點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。OTN網(wǎng)絡(luò)在業(yè)務(wù)承載水平、保護(hù)能力和傳送能力等方面存在較多優(yōu)勢(shì)。

第一，組網(wǎng)能力強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)，且線路設(shè)計(jì)十分簡(jiǎn)單。OTN擁有G.709接口相關(guān)FEC功能，整體容限更突出。由于融入OTH電交叉模塊，各個(gè)節(jié)點(diǎn)中的波長(zhǎng)也都實(shí)施了天然光、電、光處理流程，其組網(wǎng)能力和傳輸距離更佳。針對(duì)本地骨干網(wǎng)絡(luò)和二級(jí)干線進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，OTN針對(duì)SONR預(yù)算要求相對(duì)較低，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了干線傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)流程。

第二，保護(hù)功能完善。OTN支持以電層為基礎(chǔ)的ODUk SNC（1+1）和SNRing保護(hù)形式，電層保護(hù)相關(guān)判決條件十分多樣，包含ODUK層面各種警報(bào)信息。特別是本地網(wǎng)絡(luò)干線中存在諸多環(huán)網(wǎng)，針對(duì)單獨(dú)跨環(huán)業(yè)務(wù)信號(hào)，OTN以O(shè)DUk SNC（1+1）保護(hù)為主，能夠輕易實(shí)現(xiàn)相關(guān)的保護(hù)工作。

1.2 和SDH比較

從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層面分析，OTN主要在SDH下層。OTN除了倒換保護(hù)功能，還擁有遠(yuǎn)距離和大容量等優(yōu)勢(shì)。從業(yè)務(wù)承載能力層面分析，SDH承載IP業(yè)務(wù)過程中涉及較為繁瑣復(fù)雜的封裝問題，把分組業(yè)務(wù)打包至VC時(shí)隙中，而OTN只需簡(jiǎn)單實(shí)施G.709封裝即可。從多業(yè)務(wù)角度分析，OTN運(yùn)行效率更高，甚至在本地干線網(wǎng)中可替代一些大容量SDH設(shè)備市場(chǎng)，一定程度上縮減了建設(shè)成本。

2 背 景

湖北到安徽某運(yùn)營(yíng)商于2012年創(chuàng)建OTN系統(tǒng)干線，選擇華為的OptiX OSN 8800/6800型號(hào)設(shè)備，系統(tǒng)整體容量是80×10G。干線網(wǎng)總長(zhǎng)為672.7 km，其中合肥與武漢是OTN中的核心節(jié)點(diǎn)，剩余的市和縣都是OA節(jié)點(diǎn)。在兩核心節(jié)點(diǎn)之間創(chuàng)建33個(gè)10G的波道，發(fā)展點(diǎn)對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù)。當(dāng)下OTN整個(gè)干線系統(tǒng)普遍存在性能不穩(wěn)定問題，有時(shí)發(fā)生亂碼現(xiàn)象，導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷，為此需要進(jìn)行優(yōu)化。

3 OTN系統(tǒng)常用指標(biāo)

3.1 光功率

OTN系統(tǒng)中，非線性效應(yīng)、色散以及光功率等內(nèi)容會(huì)限制傳輸距離。在進(jìn)行OTN系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該充分結(jié)合遠(yuǎn)距離傳輸中的信號(hào)衰耗影響。通過設(shè)置摻鉺光纖放大裝置進(jìn)一步消除鏈路衰耗，但光纖放大裝置操作中產(chǎn)生的噪音、設(shè)置數(shù)量等因素會(huì)對(duì)系統(tǒng)OSNR產(chǎn)生影響。

3.2 色 散

色散主要包括偏振模色散和色度色散兩種形式，通常利用相關(guān)色散補(bǔ)償模塊克服常見的色散問題。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要確保系統(tǒng)容忍OSNR擁有2 dB的余量。

3.3 信噪比

OSNR相關(guān)問題大都可以通過電中繼、特殊編碼、縮減信噪比容限以及優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等方法進(jìn)行集中處理。OSNR模擬計(jì)算和相關(guān)優(yōu)化措施能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提供有效指導(dǎo)[1]。

4 OTN優(yōu)化方案

4.1 干線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

OTN整體系統(tǒng)架構(gòu)比DWDM多出一種OTN子層，可以把OTN分成兩種類型。一是OTN終端復(fù)用設(shè)備，即物理接口和邏輯接口滿足要求。二是OTN交叉設(shè)備，在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)，兼具波長(zhǎng)和子波長(zhǎng)交叉能力。OTN相關(guān)交叉功能包括OTH電交叉和光復(fù)用階段中的光交叉技術(shù)。設(shè)備實(shí)現(xiàn)中，OTN裝置電交叉等同于將和SDH接近的VC交叉功能融入DWDM裝置，對(duì)其中頻繁應(yīng)用的OTU單元實(shí)施有效分割，隨后把客戶端接口當(dāng)成交叉模塊內(nèi)部支路，而線路端接口充當(dāng)群路。同一波分系統(tǒng)內(nèi)存在多種優(yōu)化方案，包括替換光纜、更新光放、調(diào)節(jié)光放增益、優(yōu)化光功率、維修光纜、擴(kuò)展OA站、把原本的OA站升級(jí)成REG站以及增設(shè)REG站等。通過相關(guān)方案的實(shí)施，均能進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)性能。

當(dāng)下武漢到合肥相關(guān)OTN系統(tǒng)干線傳輸中的路由設(shè)置如下：武漢（OTM）、A（OA）、B（OA）、C（OA）、D（OA）、E（OA）、F（OA）、合肥（OTM）。具體網(wǎng)絡(luò)框架如圖1所示，其中長(zhǎng)方形為OTM站點(diǎn)，三角形是OA站點(diǎn)。

圖1 OTN系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

4.2 系統(tǒng)指標(biāo)和問題

結(jié)合武漢到合肥OTN系統(tǒng)中不同階段線路中的最新衰耗測(cè)試數(shù)據(jù)分析，可以通過SOMR模擬算法研究，OSNR簡(jiǎn)化公式如下：

其中Ix=10(F+G-H)/10，F(xiàn)是光放段中的衰耗值，G代表放大裝置的噪聲系數(shù)，H代表單波平均光纖功率。通過分析實(shí)際發(fā)現(xiàn)，當(dāng)下武漢到合肥階段的OSNR模擬數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于17 dB，充分考慮后期線路擴(kuò)容需求和穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)該環(huán)節(jié)實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步滿足波道后期的擴(kuò)容負(fù)擔(dān)需求[2]。

4.3 系統(tǒng)優(yōu)化方案

結(jié)合系統(tǒng)優(yōu)化測(cè)算，設(shè)置關(guān)鍵指標(biāo)。

設(shè)計(jì)衰減。結(jié)合最新測(cè)試的衰減值，如果遇到低于20 dB的跨段，則在測(cè)算過程中選擇統(tǒng)一值20 dB。如果超出20 dB，則取值為5，充分結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)中相關(guān)設(shè)備的配置要求實(shí)施微調(diào)處理。

單波入纖平均光功率。結(jié)合設(shè)備商現(xiàn)網(wǎng)的配置狀況、實(shí)際衰耗和跨段距離等信息進(jìn)行設(shè)置，單波平均入纖光功率是-2 dB、4 dB、1 dB和7 dB。

OSNR門限。此次系統(tǒng)品牌主要是華為設(shè)備，將OSNR 17 dB作為判斷優(yōu)化的界限值。充分結(jié)合總體設(shè)計(jì)思路，設(shè)定系統(tǒng)內(nèi)部關(guān)鍵性指標(biāo)，其中武漢到合肥階段中的優(yōu)化方案如下：

武漢（OTM）-A（OA），于兩站當(dāng)中新設(shè)置G（OA）站，其中武漢到G站跨段之間的光纜長(zhǎng)度81.4 km，而整個(gè)光纜衰減23.76 dB，G（OA）-A（OA）之間的光纜長(zhǎng)度41 km，而光纜衰減總和是12.34 dB。

A（OA）-B（OA），于兩站之間新設(shè)置H（OA站），其中A（OA）-H（OA）兩站之間的光纜長(zhǎng)度總和64 km，光纜衰減21.7 dB，J（OA）-E（OA）兩站之間的跨段光纜長(zhǎng)度總和64 km，該種條件下光纜衰減結(jié)果20.47 dB。

F（OA）-合肥（OTM），于兩站之間新設(shè)置K（OA）站，而F（OA）-K（OA）站之間的光纜長(zhǎng)度總和63 km，光纜衰減結(jié)果19.23 dB，K（OA）-合肥（OTM）兩站之間的光纜長(zhǎng)度總和33 km，當(dāng)下傳輸網(wǎng)光纜衰減19.97 dB。在對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)施更新升級(jí)的過程中，需充分結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)性能相關(guān)優(yōu)化指標(biāo)判斷飽和輸出的光功率。

通過分析發(fā)現(xiàn)，本復(fù)用段中共新設(shè)置了4個(gè)OA站，分別是武漢到A段之間新增了G站，A站和B站之間新增了H站，D站和E站之間新設(shè)置了J站，F(xiàn)站到合肥站之間新設(shè)置了K站。剩余站點(diǎn)可以通過調(diào)整光纖放大裝置相關(guān)標(biāo)稱增益，OSNR模擬值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出17 dB限制值，系統(tǒng)整體運(yùn)行狀態(tài)較為穩(wěn)定，證明優(yōu)化方案擁有良好的實(shí)效性。針對(duì)后期出現(xiàn)嚴(yán)重裂化問題的光纜實(shí)施重新替換，能夠進(jìn)一步提高整個(gè)光纜運(yùn)行質(zhì)量[3]。

優(yōu)化光纜系統(tǒng)后，虛線三角代表新設(shè)置的OA站點(diǎn)，從武漢到合肥之間的傳輸干線OTN系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 優(yōu)化后OTN系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

5 結(jié) 論

綜上所述，OSNR值是OTN系統(tǒng)中日常維護(hù)的關(guān)鍵性參數(shù)，能夠充分反映OTN通信系統(tǒng)的相關(guān)運(yùn)行質(zhì)量，是有效的技術(shù)指標(biāo)。結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)OSNR實(shí)施模擬計(jì)算，能夠真實(shí)反映網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的分析優(yōu)化。