解析100G OTN系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及主要故障

摘 要：我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提升，極大地促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，并使其在各個(gè)行業(yè)中應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。隨著經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展，人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俾屎蜏?zhǔn)確性提出了更高的要求。針對(duì)于各行業(yè)對(duì)信息傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小、傳輸過(guò)程的保密性等方面不同的要求，100G OTN技術(shù)以自己獨(dú)特的綜合性能逐漸成為傳送網(wǎng)的最佳選擇。本文首先對(duì)100G OTN技術(shù)進(jìn)行了一定的概述，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)100G OTN系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及主要故障進(jìn)行了研究，僅供參考。

關(guān)鍵詞：100G OTN系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)；主要故障

中圖分類號(hào)：TN929.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）36-0257-02

1 引 言

隨著近幾年來(lái)網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)以及用戶種類變得越來(lái)越豐富，互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用數(shù)量、應(yīng)用帶寬都呈現(xiàn)出了爆發(fā)式的發(fā)展，中國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)在4、5年之內(nèi)，其主干網(wǎng)的流量年增長(zhǎng)率已經(jīng)高達(dá)70%左右。隨著寬帶中國(guó)光網(wǎng)城市技術(shù)的不斷深入實(shí)施，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及云計(jì)算等新型寬帶逐漸得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，這在很大程度上促使傳送網(wǎng)絡(luò)的容量越來(lái)越高。經(jīng)過(guò)幾年的努力，100G標(biāo)準(zhǔn)已完成，技術(shù)也已取得突破，主流設(shè)備商已經(jīng)發(fā)布了100G產(chǎn)品，100G時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。以下重點(diǎn)圍繞100G OTN系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及其主要故障問(wèn)題展開(kāi)研究與探討。

2 100G OTN技術(shù)

2.1 100G OTN技術(shù)的概述

100G OTN是基于WDM技術(shù)誕生新形式的數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò)。其發(fā)展綜合SDH和WDM技術(shù)的全部?jī)?yōu)勢(shì)，通過(guò)100G OTN技術(shù)的發(fā)展，為數(shù)字傳輸和模擬傳輸制定了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。100G OTN技術(shù)具有傳輸量大的優(yōu)勢(shì)，可以滿足不同用戶的不同使用需求，便于網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸。同時(shí)，在傳輸數(shù)據(jù)的過(guò)程中，其傳送速率也得到了很大的提升。

2.2 100G OTN技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

100G OTN技術(shù)與別的傳送網(wǎng)技術(shù)相比較，其優(yōu)勢(shì)如下：

（1）從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及運(yùn)行維護(hù)來(lái)看：其價(jià)格成本要比其他較大部分的傳送網(wǎng)技術(shù)價(jià)格低，據(jù)100G OTN技術(shù)商用試驗(yàn)的結(jié)果表明，其技術(shù)應(yīng)用成本是10G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的5～6倍，即100G OTN技術(shù)成本能夠降低40～50%。

（2）OTN技術(shù)在其傳輸形式以及數(shù)據(jù)壓縮上，大大簡(jiǎn)化了傳送網(wǎng)的業(yè)務(wù)邏輯，實(shí)現(xiàn)了線路容量的靈活配置、業(yè)務(wù)靈活的接入和調(diào)度，并且可以使傳送網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)其控制和管理，能夠?qū)?00G大型管道進(jìn)行精細(xì)管理和傳輸。從網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的趨勢(shì)來(lái)看，100G OTN技術(shù)的組合應(yīng)用符合傳送網(wǎng)特別是骨干網(wǎng)服務(wù)層的要求，即大線路容量、大顆粒調(diào)度能力，這也是運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)未來(lái)發(fā)展的價(jià)值所在。

2.3 100G OTN技術(shù)的特點(diǎn)

目前，我國(guó)在100G OTN技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用方面已取得一定成果。為了更好地對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)行推廣和應(yīng)用，我們需要對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的具體特點(diǎn)進(jìn)行深入的了解。首先，從設(shè)備形態(tài)來(lái)看，目前的100G OTN技術(shù)主要有以下四類設(shè)備：光交叉連接、基于交叉連接矩陣的電交叉連接、光電混合攔截、光電聯(lián)合設(shè)備。這四種設(shè)備形式的具體應(yīng)用可以大大增加100G OTN技術(shù)的應(yīng)用范圍，使得該技術(shù)能夠針對(duì)不同的用戶需求做出相應(yīng)的調(diào)整。

3 100G OTN系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 PM-QPSK調(diào)制

在100G OTN系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)采用PM-QPSK（偏振復(fù)用-正交相移鍵控）調(diào)制方式。PM-QPSK光調(diào)制方式是OIF推薦的100G長(zhǎng)距離光傳輸調(diào)制方式。OTU4速率分成4路，即28～32G波特率，每?jī)陕纷鲆粋€(gè)（差分）正交相位調(diào)制（QPSK），兩個(gè)QPSK光輸出信號(hào)按偏振態(tài)正交復(fù)用，形成100G PM-QPSK光信號(hào)。

3.2 相干接收

在100G OTN系統(tǒng)中接收機(jī)采用相干接收。接收端的激光器可以對(duì)與發(fā)送端激光器中心波長(zhǎng)相等的激光器進(jìn)行選擇，通過(guò)對(duì)電路進(jìn)行同步處理，促使接收端與發(fā)送端的相位相等，從而使相干條件得以形成，這對(duì)于“相位調(diào)制”信號(hào)的還原十分有利。另外，對(duì)相干接收進(jìn)行利用的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)Ω叩腛SNR靈敏度進(jìn)行有效提供，對(duì)于實(shí)際傳輸距離的提升而言也有著十分重要的作用。

3.3 數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)

在信息傳遞過(guò)程中，一般是將信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)進(jìn)行傳遞，通過(guò)光纖等線路進(jìn)行傳輸。基于光信號(hào)易受外界干擾出現(xiàn)錯(cuò)誤的劣勢(shì)，在傳遞過(guò)程中，錯(cuò)誤信息一般會(huì)隨著傳輸距離的增加而增大，且在傳遞過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)偏振現(xiàn)象，影響光信號(hào)的傳遞速度，這對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展而言，這是致命的缺陷。采用數(shù)字化技術(shù)，便可有效解決這種不足。數(shù)字化技術(shù)即對(duì)信號(hào)形態(tài)進(jìn)行處理，保持原有的偏振態(tài)，盡可能降低信號(hào)出現(xiàn)變化的概率，保證信息傳輸?shù)乃俣纫约皵?shù)據(jù)接收的質(zhì)量。

3.4 前向糾錯(cuò)技術(shù)

前向糾錯(cuò)技術(shù)在保證信息安全性傳遞過(guò)程中具有重要作用，100G OTN技術(shù)數(shù)據(jù)信息傳遞的過(guò)程中，通過(guò)前向糾錯(cuò)技術(shù)進(jìn)行檢查，進(jìn)而可以識(shí)別傳送數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤編碼，且該技術(shù)還可以根據(jù)所設(shè)定的程序，對(duì)相應(yīng)的錯(cuò)誤信息進(jìn)行修正，以確保信息傳送的準(zhǔn)確性。相關(guān)人員對(duì)正在線路傳輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)添加適當(dāng)?shù)娜哂嘈畔?，并通過(guò)這些冗余信息對(duì)當(dāng)前傳輸過(guò)程中存在誤碼進(jìn)行檢測(cè)、識(shí)別和糾正。前向糾錯(cuò)技術(shù)為數(shù)據(jù)在傳遞過(guò)程中的安全性提供了一定的保障，進(jìn)而保證了100G OTN系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

總之，相干接收、軟判決、PM-QPSK編碼、DSP等技術(shù)的應(yīng)用提升了OSNR容限、具有足夠的色度色散和PMD容限、克服了光纖的非線性效應(yīng)，使長(zhǎng)距離大容量傳輸成為可能。

4 主要故障

4.1 拉曼放大器故障處理和維護(hù)

4.1.1 拉曼放大器容易出現(xiàn)的故障

由于拉曼放大器持續(xù)保持高的工作功率，使得它對(duì)于線路的各項(xiàng)性能而導(dǎo)致的插損、全程損耗的回波損耗異常敏感，一旦光纜受到極端天氣，例如強(qiáng)風(fēng)、履冰等外力的影響后，由于過(guò)高的損耗，輕則會(huì)導(dǎo)致拉曼放大器預(yù)警，重則會(huì)導(dǎo)致拉曼放大器的泵浦停止工作，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行受到影響。

4.1.2 拉曼放大器的日常維護(hù)

（1）在實(shí)際運(yùn)行維護(hù)中，要確保10km內(nèi)的單點(diǎn)附件損耗要小于0.1～0.2dB，為了達(dá)到此要求，建議不要采用光纖連接器，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖的連接，避免燒毀元器件，直接用直熔的方法連接所有連續(xù)點(diǎn)。要保證30km內(nèi)的單點(diǎn)附加損耗小于0.4dB。

（2）光纖接頭清潔。拉曼放大器必須定期更換，在更換時(shí)，必須對(duì)光纖連接器斷面進(jìn)行檢查，要用酒精棉對(duì)光纖連接器斷面進(jìn)行清潔，在清潔后，要使用光纖檢查器對(duì)拉曼放大器的FC接頭進(jìn)行檢查。在可以拔出光配盤(pán)的情況下，對(duì)法蘭盤(pán)的尾纖接頭一并進(jìn)行清潔和檢查。如果經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)清潔度達(dá)不到要求，必須對(duì)尾纖的跳線進(jìn)行更換，然后再次進(jìn)行清潔度的檢查工作。

（3）告警的處理。拉曼放大器在加電后，工作界面不能出現(xiàn)任何告警。拉曼放大器常見(jiàn)的告警包括無(wú)OSC收光、無(wú)輸入光、高背向反射。

4.2 Y-Cable倒換失敗的故障處理和維護(hù)方法

4.2.1 Y-Cable倒換失敗的故障

用戶的信號(hào)通過(guò)Y-Cable分配到分為兩個(gè)OUT客戶側(cè)，Y-Cable實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)線路的保護(hù)，當(dāng)主用路徑發(fā)生故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致OUT客戶側(cè)自動(dòng)關(guān)閉，這時(shí)會(huì)讓OUT激光器自動(dòng)打開(kāi)，啟動(dòng)了備用路徑，業(yè)務(wù)通過(guò)備用路徑，瞬間恢復(fù)。在Y-Cable出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)倒換失敗，導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷。

4.2.2 排查Y-Cable的故障

傳統(tǒng)Y-Cable的排查方法是在A端放至網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀，然后在B端讓Y-Cable環(huán)回，這種方式雖然常用，但是存在一定的缺陷。這是因?yàn)楫?dāng)A端中斷了主用光路的線路時(shí)，A端的設(shè)備會(huì)自動(dòng)倒換到備用光路，在A端中斷了主用發(fā)光線路時(shí)，B端會(huì)將OUT客戶側(cè)關(guān)閉發(fā)光，因?yàn)锽端采用了Y-Cable環(huán)回，B端的OUT客戶側(cè)光也會(huì)關(guān)閉，會(huì)直接導(dǎo)致A端的客戶側(cè)關(guān)閉，系統(tǒng)軟件會(huì)出現(xiàn)誤判，認(rèn)為也關(guān)閉了，導(dǎo)致倒換失敗。因此，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)Y-Cable的正確倒換測(cè)試，必須在A、B兩端都用網(wǎng)絡(luò)測(cè)試器測(cè)試。

4.3 光功率異常故障

在100Gbit/sOTN系統(tǒng)中，光放大盤(pán)、合/分波板、OTU單板（支線分離或者合一單板）輸入光功率過(guò)高、過(guò)低均有RLOS、MUT-LOS、LOF以及輸入光功率過(guò)高、輸入光功率過(guò)低等告警，這些告警都會(huì)影響傳輸通道性能，導(dǎo)致單波業(yè)務(wù)不通。

處理思路：光功率異常故障，應(yīng)本著先外部后內(nèi)部，先線路后支路的原則，檢查兩站的FIU之間的線路衰耗是否發(fā)生變化，排除線路原因后從本站入手，沿著信號(hào)流從FIU→OA→D40→OTU，逐點(diǎn)查看光功率，排除架內(nèi)尾纖、衰耗器等問(wèn)題，將故障定位到單板。

4.4 誤碼故障

根據(jù)誤碼出現(xiàn)的范圍，可以分為兩類：系統(tǒng)誤碼及單波誤碼。

4.4.1 系統(tǒng)誤碼

當(dāng)波分系統(tǒng)出現(xiàn)多波誤碼，或者鏈路上所有波長(zhǎng)都出現(xiàn)誤碼時(shí)，說(shuō)明此鏈路的波分系統(tǒng)傳輸能力下降了，產(chǎn)生問(wèn)題原因與此條波分鏈路整體有關(guān)。可能原因：光纜的PMD，光纜/尾纖接頭的反射等；DCM的補(bǔ)償量配置不合理；接地、高電磁干擾、高溫等環(huán)境原因?qū)е虏ǚ衷O(shè)備出現(xiàn)誤碼。

4.4.2 單波誤碼

系統(tǒng)光功率正常，其它波道運(yùn)行正常，單個(gè)波道出現(xiàn)的誤碼。主要原因是：?jiǎn)尾ㄝ斎牍夤β蔬^(guò)高或過(guò)低、OTU單板光模塊光口臟污，合分波板端口臟污，OTU單板與合分波板連接尾纖端面損傷，尾纖老化，或者敷設(shè)時(shí)受到擠壓，彎曲過(guò)大以及對(duì)接的OTU單板的FEC類型，速率映射模式配置不一致導(dǎo)致誤碼。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的生活觀念不斷變化，在未來(lái)的傳送網(wǎng)發(fā)展中，100G OTN技術(shù)將被廣泛應(yīng)用，在數(shù)據(jù)傳輸能力、信息傳輸速度程度、信息傳輸?shù)馁|(zhì)量以及系統(tǒng)的成本方面有著極大優(yōu)勢(shì)。聯(lián)通運(yùn)營(yíng)商在加大100G OTN技術(shù)的國(guó)干、省干、城域網(wǎng)、IDC等領(lǐng)域部署的同時(shí)，應(yīng)進(jìn)行深入研究，使其與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)配置的契合度越來(lái)越高，網(wǎng)絡(luò)靈活度越來(lái)越高。

參考文獻(xiàn)

[1]袁夕征，李 倩，熊 臣，劉 光.100G OTN技術(shù)分析及應(yīng)用策略研究[J].數(shù)字通信世界，2014（10）：15～18.

[2]董 浩.100G OTN技術(shù)分析與應(yīng)用策略探討[J].數(shù)字通信世界，2017（09）：87+103.

[3]王立新.關(guān)于光纖通信系統(tǒng)中光傳輸技術(shù)分析及維護(hù)的探討[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（13）：80.

收稿日期：2018-11-17

作者簡(jiǎn)介：廖志軍（1977-），男，工程師，本科，主要從事傳輸規(guī)劃與建設(shè)工作。