淺談廣電城域100G波分項(xiàng)目

□蘇宣豐

淺談廣電城域100G波分項(xiàng)目

□蘇宣豐

為論述波分復(fù)用（WDM）技術(shù)在廣電城域網(wǎng)中的實(shí)際應(yīng)用，本文主要從柳州廣電城域網(wǎng)建設(shè)環(huán)境和建設(shè)要求引出波分技術(shù)的應(yīng)用，分析波分技術(shù)特點(diǎn)，并結(jié)合柳州各分前端實(shí)際地理位置搭建100G波分光傳送網(wǎng)（OTN）傳輸系統(tǒng)。

波分；光傳送網(wǎng)；城域網(wǎng)

近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)需求和設(shè)備性能的大幅度提升，城域組網(wǎng)應(yīng)用加速下，大容量城域波分技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。2013年廣西全區(qū)IP承載網(wǎng)完成SDH到WDM的割接，使用GE數(shù)據(jù)通道傳輸。2014年南寧、柳州、桂林、梧州等地市的IP承載網(wǎng)業(yè)務(wù)已有GE數(shù)據(jù)通道擴(kuò)容為10GE數(shù)據(jù)通道。2015年柳州城域波分自建成使用以來(lái)，波分作為公司業(yè)務(wù)傳輸?shù)墓歉删W(wǎng)絡(luò)，建設(shè)初期規(guī)劃為市到區(qū)8×GE廣播業(yè)務(wù)，2×10GE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，縣到市8×GE廣播業(yè)務(wù)，16×GE數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。但隨著公司業(yè)務(wù)的快速發(fā)展及用戶(hù)數(shù)量的不斷增加，根據(jù)IP承載網(wǎng)對(duì)帶寬需求的估算，為滿(mǎn)足公司未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的業(yè)務(wù)發(fā)展需求，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的使用設(shè)備已不能滿(mǎn)足擴(kuò)容需求。為此，2016年柳州廣電網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)城域100G波分系統(tǒng)進(jìn)一步提高IP承載網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄U(kuò)容性，為柳州市今后的廣電業(yè)務(wù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

一、波分復(fù)用簡(jiǎn)介

波分復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing），指將兩種或多種不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)在發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器匯合在一起，并耦合到光纖線路的同一根光纖中進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)；在接收端，經(jīng)解復(fù)用器將各種波長(zhǎng)的光載波分離，然后由光接收機(jī)作進(jìn)一步處理以恢復(fù)原信號(hào)。這種在同一根光纖中同時(shí)傳輸兩個(gè)或眾多不同波長(zhǎng)光信號(hào)的技術(shù)，稱(chēng)為波分復(fù)用（WDM）。

（一）波分的發(fā)展

從過(guò)去的準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH）系統(tǒng)到同步數(shù)字系列（SDH）系統(tǒng)，再到今天的波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)，波分是一種在光域上的復(fù)用技術(shù)，隨著光傳送網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)、光纖通信系統(tǒng)的更新?lián)Q代，要形成一個(gè)光層的網(wǎng)絡(luò)即“全光網(wǎng)”，這將是光域通信系統(tǒng)中最理性的階段。建立一個(gè)以波分復(fù)用和光交叉連接為基礎(chǔ)的光網(wǎng)絡(luò)層，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)端到端的全光網(wǎng)連接，用一個(gè)純粹的全光網(wǎng)解決光電轉(zhuǎn)換的瓶頸，是未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò)的趨勢(shì)。所以波分技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐將是全光網(wǎng)通信發(fā)展至關(guān)重要的一步。

（二）波分的工作原理

波分復(fù)用系統(tǒng)工作主要由波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元（OTU）、光合/分波器（ODU/OMU）、光放大器（OA）、光/電監(jiān)控信號(hào)（OSC/ESC）四部分構(gòu)成。將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)通過(guò)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元（OTU）將光信號(hào)經(jīng)過(guò)光電二極管（APD/P2N）與標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)激光器調(diào)制為標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)，由光合波器（ODU）合波后經(jīng)光放大器（OA）放大，最后接收端由光分波器（OMU）分波后客戶(hù)側(cè)接收，整個(gè)過(guò)程光監(jiān)控信號(hào)（OSC）不經(jīng)過(guò)光放大器（OA），電監(jiān)控信號(hào)（ESC）靠波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換單元（OTU）幀空閑字節(jié)傳遞監(jiān)控信息。

簡(jiǎn)言之，我們可以將一根光纖看作是一條多車(chē)道的高速公路，傳統(tǒng)的時(shí)分復(fù)用（TDM）系統(tǒng)只不過(guò)利用了這條“高速公路”上的一條車(chē)道，而波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)技術(shù)卻充分利用了這條“高速公路”上其它尚未使用的車(chē)道，以便讓車(chē)輛更多更快地通過(guò)，借此獲取光纖中未開(kāi)發(fā)的巨大傳輸能力。

（三）波分的技術(shù)特點(diǎn)

波分系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)主要有四點(diǎn)：1.光源技術(shù)：指波分側(cè)光源，波長(zhǎng)輸出標(biāo)準(zhǔn)且穩(wěn)定，色散容限較大，目前普遍使用電吸收（EA）調(diào)制方式；2.光放大器技術(shù)：主要包括摻稀土元素光放大器和非線性放大器，目前使用的兩種放大器技術(shù)是摻鉺光纖放大器（EDFA）技術(shù)和拉曼放大器（RAMAN）技術(shù)；3.光復(fù)用器與解復(fù)用器技術(shù)：光復(fù)用器和解復(fù)用器是波分系統(tǒng)的核心部件，屬于光學(xué)濾波器，在工作中合/分波器原理相同，只需改變輸入輸出的方向即可互換使用，目前使用的復(fù)用與解復(fù)用器有介質(zhì)薄膜濾波器（TFF）與陣列波導(dǎo)光柵（AWG）兩種；4.監(jiān)控技術(shù)：光監(jiān)控技術(shù)與電監(jiān)控技術(shù)，具有超長(zhǎng)、分段雙向傳輸功能與結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、改善光功率預(yù)算的特點(diǎn)。

二、城域網(wǎng)中波分技術(shù)的應(yīng)用

（一）柳州城域波分系統(tǒng)概況

根據(jù)柳州市廣電業(yè)務(wù)需求，結(jié)合目前實(shí)際光纜及分前端地理情況，搭建100G OTN傳輸系統(tǒng)，設(shè)計(jì)柳州城域100G波分為三個(gè)保護(hù)環(huán)網(wǎng)，通過(guò)光纜連接12個(gè)分前端，其中柳州廣電中心機(jī)房為核心節(jié)點(diǎn)。三個(gè)保護(hù)環(huán)分別選擇40（或以上）×100Gb/s的OTN系統(tǒng)，采用線路單波100Gb/s承載，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)劃如圖1所示。

圖1

本次柳州廣電網(wǎng)絡(luò)城域波分項(xiàng)目搭建100G的OTN系統(tǒng)，建成后將作為柳州分公司的城域網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)，主要傳送單向廣播電視業(yè)務(wù)、雙向互動(dòng)視頻業(yè)務(wù)、專(zhuān)網(wǎng)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)承載網(wǎng)業(yè)務(wù)和擴(kuò)展業(yè)務(wù)等，可支撐柳州分公司當(dāng)前及未來(lái)一段時(shí)間的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需求。

（二）柳州城域波分系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

目前柳州城域100G波分系統(tǒng)不僅不必取代現(xiàn)有的SDH系統(tǒng)，而且實(shí)際上波分系統(tǒng)可承載SDH系統(tǒng)業(yè)務(wù)。波分系統(tǒng)支持多種協(xié)議，是至今唯一能容納大量非SDH系統(tǒng)信號(hào)的地方。波分系統(tǒng)主要對(duì)100G整顆粒度業(yè)務(wù)進(jìn)行光層穿通，子顆粒度業(yè)務(wù)的電層調(diào)度。其中相干波長(zhǎng)可以和現(xiàn)網(wǎng)的非相干波長(zhǎng)同時(shí)接入合波單元，在同一根光纖中進(jìn)行傳輸，且不影響現(xiàn)有新增業(yè)務(wù)。對(duì)于40Gbit/s和100Gbit/s相干波長(zhǎng)混合傳輸無(wú)需進(jìn)行色散補(bǔ)償，具有超長(zhǎng)距離傳輸、簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、高效帶寬利用、系統(tǒng)平滑升級(jí)的優(yōu)勢(shì)。

（三）柳州城域波分系統(tǒng)組網(wǎng)設(shè)計(jì)

此次柳州城域100G波分組網(wǎng)原則上主要是光電分離和方向分離，光電分離需將電層子架與光層子架分離，方向分離則是東西分離，目的也是為了方便后期的維護(hù)，組網(wǎng)方式即采用環(huán)型組網(wǎng)方式。OTN系統(tǒng)共組建三個(gè)100G速率環(huán)網(wǎng)，覆蓋12個(gè)分前端機(jī)房，每個(gè)環(huán)網(wǎng)啟動(dòng)2芯光纖連接，環(huán)與環(huán)之間通過(guò)柳州廣電中心核心機(jī)房進(jìn)行匯聚。環(huán)1：由廣電中心、映山、百旺都、勝利組成一個(gè)100G速率環(huán)網(wǎng)，廣電中心分別對(duì)映山、百旺都、勝利開(kāi)通8×10GE+16×GE業(yè)務(wù)。環(huán)2：由廣電中心、水晶、依山、新翔、魚(yú)峰、中山組成一個(gè)100G速率環(huán)網(wǎng)，廣電中心分別對(duì)水晶、依山、新翔、魚(yú)峰、中山開(kāi)通8×10GE+16×GE業(yè)務(wù)。環(huán)3：由廣電中心、大橋、古亭、柳東組成一個(gè)100G速率環(huán)網(wǎng)，廣電中心分別對(duì)大橋、古亭、柳東開(kāi)通8×10GE+16×GE業(yè)務(wù)。

在組網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)也需要為系統(tǒng)投入使用后的運(yùn)行維護(hù)進(jìn)行多方面的考慮，通過(guò)監(jiān)測(cè)光功率、光信噪比、各波道波長(zhǎng)等參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除隱患，保證系統(tǒng)性能，以減少后續(xù)運(yùn)營(yíng)成本。

三、結(jié)語(yǔ)

城域網(wǎng)絡(luò)建設(shè)離不開(kāi)光傳送網(wǎng)（OTN），OTN以波分為基礎(chǔ)。波分系統(tǒng)構(gòu)建必須嚴(yán)格，對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要素需細(xì)致謹(jǐn)慎，確保波分系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。細(xì)節(jié)決定成敗，一個(gè)合格的城域波分系統(tǒng)離不開(kāi)設(shè)計(jì)、調(diào)試、監(jiān)控，系統(tǒng)搭建時(shí)考慮得越嚴(yán)密周全，系統(tǒng)便會(huì)越穩(wěn)定可靠，從而才能保證整個(gè)波分系統(tǒng)性能的完善與安全。

（作者單位：廣西廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)股份有限公司柳州分公司）