基于廣電網絡的光傳送網系統設計與實現

張 冬

（山西傳媒學院，山西 晉中 030619）

0 引 言

2018年11月，國家廣播電影電視總局印發了《關于促進智慧廣電發展的指導意見》，推動廣播電視從數字化網絡化向智慧化發展，實現廣播電視從功能業務型向創新服務型轉變[1]。全國廣電行業結合各自的特點建設適合自己特色的智慧廣電，太原有線電視網絡有限公司提出基于有線電視網絡的高速寬帶互聯網和交互視頻網絡，實現具有太原市特色的智慧廣電融合網絡發展目標。

太原有線城域網主干網絡沒有大容量的密集波分復用傳輸系統，存在光纜資源緊張、可靠性低和維護難度高等問題。為滿足太原智慧廣電業務需求，承載安全播出、IP城域網和集團客戶等海量的大帶寬、全業務的傳輸需求，需要結合太原有線情況建設城域網光傳送網（Optical Transport Network，OTN）傳輸系統。

1 OTN傳輸系統建設內容與目標

1.1 建設內容

本項目新建3個匯聚環，其中城區2個，郊區1個。覆蓋12個機房，包括1個總前端核心機房和11個分前端匯聚機房。

為滿足太原智慧廣電業務發展需求，保證骨干網絡安全傳輸，項目新建了一套100 Gb·s-1OTN波分傳輸系統。同時，新增網管系統1套，并且利用原有的網絡公司核心機房增加了電子架12端和光子架56端的配置。

1.2 業務需求

本項目新建城域網OTN傳輸系統主要用于承載IP城域網和政企客戶等電路需求。

1.2.1 IP城域網業務承載需求

根據IP城域網的規劃設計，IP城域網包含1個原有的核心節點機房，改造擴建兩個匯聚節點機房，加上原15個節點機房，共計17個匯聚節點機房。大部分匯聚點至核心節點的帶寬為2×100 Gb·s-1，部分站點為N×10 Gb·s-1上行。IP城域網需求根據傳輸網實際情況采用“全裸纖”和“全OTN”的方式進行承載。本項目新建城域網OTN傳輸系統在8個城區分前端匯聚機房各建設2條100 Gb·s-1光通路子層網絡（Optical Channel layer network，OCH），在4個郊區分前端匯聚機房各建設4條10 Gb·s-1OCH用于承載IP承載網需求。

為了實現安全播出和安全傳輸，通過雙路由的方式，保證同一匯聚節點的2條電路不同時中斷。考慮到對傳輸網絡的可管可控，引入軟件定義網絡（Software Defined Network，SDN）智能網管，并對部分中繼段/復用段配置OLP保護，從而提高業務的安全性。

1993年，剛剛30歲的王逸平被確診患有克羅恩病，克羅恩病尚無法治愈，只能靠藥物控制。在隨后長達25年時間里，王逸平以抱病之軀，先后承擔起國家科技重大專項、科技部專項、863項目、國家自然科學基金委項目、中科院重大專項等眾多研究任務。2018年4月11日，王逸平因病在辦公室離世，年僅55歲。

1.2.2 政企客戶業務承載需求

政企客戶需求是未來廣電業務的重要增長點。開展政企集團客戶專網業務，有助于公司實現從單純的廣電運營商向綜合信息服務商的轉型。因此，本項目新建城域網OTN傳輸系統應充分考慮政企客戶業務對傳輸的需求。政企客戶包括政府機構、企事業單位、科研院所、銀行金融等部門。這些政企集團客戶通常要求網絡的傳輸具有高可靠、低時延、業務類型多樣化和快速開通的特點。

目前，太原有線具有雪亮項目和天網工程兩個大的集團客戶。大客戶的局向主要是各節點至小店和高新。本期項目在城區全網配置1×100 Gb·s-1波道，在郊區全網配置2×10 Gb·s-1波道，用于承載包括上述業務在內的政企客戶需求。

2 OTN傳輸系統總體架構

城域OTN傳輸系統架構由核心匯聚層和接入層組成。核心匯聚層采用“光電分離，支線路分離”的組網架構，主要完成對用戶業務的接入、適配、匯聚、交叉復用和光層調度，采用環形的拓撲結構并按需選用OLP等保護方式。接入層由接入設備組成，主要功能是完成客戶側的業務接入，可根據用戶距離選用不同的上行方式，根據業務的保護級別選擇單鏈或環形的拓撲結構[2]。接入層的建設采用隨業務建設的方式進行。

本項目太原市新建3個匯聚環。其中城區匯聚環2個，郊區匯聚環1個。總體拓撲如圖1所示。

3 OTN傳輸系統設計方案

本項目共建設3個匯聚環、14個復用段，共覆蓋1個核心站點、11個匯聚站點，網絡拓撲如圖1所示。本項目計劃在三個復用段建設OLP保護，后期會根據光纜線芯的實際情況進行變更。

圖1 城域網OTN傳輸系統拓撲圖

3.1 波道及子波道規劃

OTN環網的波道規劃綜合考慮太原有線網絡規模、業務等級等因素，充分利用OTN動態電層調度功能及獨有的電交叉模塊等特色[3]。項目建設3個匯聚環，由于具有不同路徑和不同節點，劃分三個波段可以使用相同的子波道。

對大客戶專線和安播類等業務，原則上為這些區段空間不會重復的業務分配相同波長資源，減少波長沖突可能性。可以考慮采用共享波道來實現不同業務開通，提升波長利用效率，有效保護業務。對于IP城域網業務，可以單獨規劃不同的波道。在系統建設初期，波道使用按照中心頻率從高到低依次使用，這樣可以有效保證系統的單波性能，有利于后期擴容時各通道的功率平坦[4]。

環1、環2采用共享環的方式配置一條共享100 Gb·s-1OCH，用于承載大客戶專線和安播類業務；采用獨占波道的方式為每個匯聚節點配置2條100 Gb·s-1OCH（占用一個波道，2個方向），用于承載IP城域網的需求。

本項目所有復用端均按照80/96波進行配置。環1和環2初期配置單波100 Gb·s-1，后期平滑升級為單波 200 Gb·s-1；環 3 初期配置單波 10 Gb·s-1，后期平滑升級為單波100 Gb·s-1。所有環路統一選取λ40和λ80作為預留波道。

3.2 設備配置方案

3.2.1 主要設備配置

本項目建設包括1個總前端核心機房和11個分前端匯聚機房共計12個節點。每個節點的主要傳輸設備配置如表1所示。

表1 主要設備配置表

光子架數量在滿足方案組網及網絡保護的前提下，結合機房的空間情況按需配置[5]。每個電子架的每種支線路板卡的配置數量≥2塊。10 Gb·s-1E支路端口可適配10 Gb·s-1E及以下速率光模塊，并支持10 Gb·s-1及以下速率業務的接入。100 Gb·s-1支路模塊選用0.1 km光模塊，支持與IP數據網對應光模塊互聯。10 Gb·s-1支路光模塊選用40 km的1 310 nm的單模光模塊。

3.2.2 保護策略配置

保護策略主要包括OTN設備級保護和OTN網級保護。

（1）OTN設備級保護。核心節點設備包括主控板1+1、交叉板1+1、電源1+1保護；城區匯聚節點設備包括主控板1+1、交叉板1+1、電源1+1保護；郊區匯聚節點設備包括主控板1+1、交叉板1+1、電源1+1保護。所有節點的設備全部實現熱備份。

（2）OTN網級保護。所有節點設備在光層配置OLP/OMSP保護，實現中繼段/復用端層面的保護，支持網絡級保護、光線路保護、光通道保護。在電層按需配置ODUK SNCP保護，實現業務級別的保護。同時，通過基于SDN技術的智能網管系統開啟電層ASON保護，實現全網的智能調度和網絡恢復。

3.3 網管建設方案

本項目采用一套雙機熱備的網絡管理系統進行管理。為實現網絡智能化運維，本項目在網絡運維系統加載SDN功能，即在傳統網管系統功能基礎上增加SDN網絡的域控制器（D-Controller）功能。網管系統支持告警、性能管理、故障管理、配置管理、安全管理、網絡單元時間設置、分層管理、數據庫管理以及網管北向接口等功能。新建系統的網管主備服務器均設置在8樓總前端機房，同時在網管中心設置遠程終端。

3.4 WDM系統指標

3.4.1 系統工作波長

本次波分系統工作波長使用范圍波長1 529.16～1 531.12 nm，相應中心頻率為195.8～196.05 THz，并且預留了80波的能力。

3.4.2 信噪比指標

本期項目按照市區單波100 Gb·s-1、縣區單波10 Gb·s-1設計，雙纖雙向。光纜線路采用現有G.652光纖，光纖衰耗按0.3 dB·km-1計取，活接頭按照每個0.5 dB計取。各中繼段須預留不低于3 dB的項目余量，光信噪比（Optical Signal Noise Ratio，OSNR）余量設定為1 dB。

3.4.3 誤碼性能指標

對于誤碼性能，主要的測試指標為SESR（嚴重誤碼秒率）和BBER（背景碼組誤碼率）兩個指標，測試儀表為誤碼分析儀。SESR（嚴重誤碼秒率）指在一固定測試間隔中SES(嚴重誤碼秒)與總可用秒數之比。BBER（背景碼組誤碼率）指在一固定測試間隔中，EB(誤碼碼組)與總碼塊數之比，但在SES（嚴重誤碼秒）及不可用時間內的所有碼組均不計入其中。太原市光傳送網（OTN）本地網光通道的誤碼性能不能超出光傳送網（OTN）工程技術標準中相關的指標要求。也就是實際光通道誤碼按表2指標乘以實際光通道長度與280 km之比進行計算，計算后的數值不能超出表2中的指標。

表2 280 km光通道長期系統誤碼性能驗收指標

按照光傳送網（OTN）工程技術標準要求，考慮到太原有線網絡公司要進行長期的運營使用，所以對于本地光傳送網測試時間不少于一個月。

4 結 語

太原有線城域網OTN傳輸系統經過建設已基本完成，對于提升太原有線智慧廣電網絡傳輸能力起到了很大的作用，不僅承載IP城域網和政企客戶等全業務通信數據和大帶寬新興業務的業務需求，而且解決了城市管線資源有限、無法增加光纖資源這個困擾所有運營商的難題。