光傳送網技術在廣電干線傳輸系統(tǒng)中的運用

蘇 展

內蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心841臺 內蒙古 呼和浩特市 010050

為了滿足業(yè)務多樣化發(fā)展需求，對廣電干線傳送網的穩(wěn)定性、承載力均提出了更高的要求。隨著GE、10GE 等大顆粒業(yè)務的增加，以往面向數(shù)據(jù)業(yè)務的傳送網由于通信能力差，容易出現(xiàn)信道堵塞等問題，對業(yè)務質量也造成了負面影響。在這一背景下，光傳送網技術的出現(xiàn)和應用，能夠很好地彌補WDM 技術的缺陷，提高了帶寬的可擴展性能，在滿足當下業(yè)務的基礎上，也為后續(xù)新增業(yè)務創(chuàng)造了便利條件。除此之外，OTN 技術具有的多信號封裝功能、透明傳輸功能，以及大容量調度能力和完善的保護機制，也都能為廣電干線傳輸系統(tǒng)的優(yōu)化運行提供必要的技術支持。因此，探究光傳送網技術在廣電干線傳輸系統(tǒng)中的應用策略，也成為當下的熱門研究課題。

1 廣電干線傳輸系統(tǒng)的業(yè)務需求及網絡結構

1.1 業(yè)務需求

為滿足“三網融合”發(fā)展需要，某地廣電干線傳輸系統(tǒng)的優(yōu)化設計中采用了光傳送網技術。該系統(tǒng)包含2 個80×10Gbit/s 的環(huán)網，要求OTN 節(jié)點同時支持ODU0、ODU1 和ODU2三種顆粒封裝，并且節(jié)點之間可以支持155Mbit/s～2.5Gbit/s 之間任意速率封裝，以便于業(yè)務的靈活部署；設備方面提供STM-1、STM-16、GE 等端 口，所用的OTN 設備應滿足YD/T1990-2009 標準，并且在OTN設備線路側配置電可調光衰，內側配置固定衰減器。該系統(tǒng)建成以后，應保證以下業(yè)務的順利實現(xiàn)：省中心和組網內15個業(yè)務節(jié)點，共享1 波GE 點對點業(yè)務，保證電波、回傳、BOSS 業(yè)務以及數(shù)據(jù)網業(yè)務的實現(xiàn)；1#節(jié)點與其他14 個業(yè)務節(jié)點各支持2 波10G 點對點業(yè)務，保證互動點播業(yè)務的實現(xiàn)；1#～15#節(jié)點，每個節(jié)點提供3 個GE廣播業(yè)務冗余備份通道，用于備份前端傳送的高清數(shù)字電視廣播業(yè)務。

1.2 網絡結構

該系統(tǒng)由南、北兩個環(huán)網組成，每個環(huán)網各有7 個業(yè)務節(jié)點站，網絡結構如圖1 所示。

圖1 廣電干線OTN 系統(tǒng)組網示意圖

廣電干線OTN 工程中所用通信線纜均為ITU-T G.625 單模光纖，光纖色散以20ps/nm·km計算，同時要求相鄰兩個節(jié)點之間預留出5dB 的衰減余量。另外，所有節(jié)點設備均采取了業(yè)務保護措施，避免單點故障對整條環(huán)網的運行造成干擾，進一步提高系統(tǒng)運行的可靠性。

2 基于光傳送網技術的廣電干線傳輸系統(tǒng)設計

2.1 工程線路設計

2.1.1 光信噪比的測算

光信噪比（OSNR）是光傳送網干線網絡系統(tǒng)設計和運行中的一個重要參數(shù)。通過測算系統(tǒng)的光信噪比，可以判斷在相鄰兩個站點之間是否需要設置中繼站；以及如果需要設計中繼站，應當將其布置在何處。本文使用設備廠商提供的光信噪比測算軟件，對本系統(tǒng)中各復用段的光信噪比進行了測算。由于南北環(huán)網為對稱結構，因此這里以北環(huán)網為例，統(tǒng)計結果如表1 所示。

表1 各區(qū)段光信噪比數(shù)值

參考光信噪比測算結果，該系統(tǒng)中均使用最大容限為32dB、帶有超強前向糾錯AFEC功能的光線路單元盤，可適當提高光信噪比，從而保證了信號強度。另外，站點之間距離整體較小，只有4#和5#業(yè)務站點之間距離相對較大，因此在兩個站點之間增設了一個中繼站。這樣一來，該系統(tǒng)北環(huán)網的整體信噪比得到改善。從整體上看，該系統(tǒng)北環(huán)網各個復用段的光信噪比余量均維持在5dB 以上，再加上提前預留的5dB 余量，因此余量總和在10dB以上，完全滿足工程最初設計的不低于3dB 余量的要求。

2.1.2 色散測算

本系統(tǒng)中選用的10G 光線路盤可支持的色散容限為1200ps/nm。但是色散測算結果表明，有部分復用段的色散超過該限值。因此，在系統(tǒng)設計中需要增加色散補償器（DCM）提供補償，并且保證補償后的色散殘余量能夠在設計要求范圍之內。本系統(tǒng)各個復用段的色散測算結果與補償結果如表2所示。

表2 各區(qū)段色散數(shù)值

結合表2 數(shù)據(jù)可知，經過DMC 補償后，各復用段的色散殘余量維持在198ps/nm～445ps/nm 之間，明顯小于1200ps/nm 的色散容限，滿足設計要求。

2.2 系統(tǒng)設備配置

為了滿足系統(tǒng)設計中OTN設備線路側使用電可調光衰的要求，在OTN 設備選型時使用了帶有電可調功能的合分波盤M40 和D40。在OUT 單板的配置模式上，首先從客戶側業(yè)務出口引出線纜，連接OTN 設備；再從OTN 設備的出口，引出線纜連接光傳送體系（OTH）交叉單元。為提高系統(tǒng)設備的抗干擾能力，保證通信質量，選擇了集成度較高的支路和線路單板。其中，線路單板為ND2 型單板，支路單板為TOM 型單板，最高支持8 路任意速率的業(yè)務處理。采用TOM+ND2 的配置組合，可以保證該系統(tǒng)的各項通信傳輸業(yè)務順利完成。具體配置結構如圖2 所示。

圖2 TOM+ND2 信號流程圖

ND2 單板除了作為雙路10Gbit/s 線路的業(yè)務處理板，還能充當中繼板?？梢詫⒔涍^交叉調度處理后的8 路ODU1 信號、2 路ODU2 信號進行相互轉換，其內部結構組成如圖3所示。

結合圖3 可知，在信號的發(fā)出側，雙路8×ODU1 或雙路2×ODU2 信號，經過背板進入到OTN 處理模塊中。在該模塊中，對接收信號做OTN 成幀處理以及FEC/AFEC 編碼處理。處理結束后，輸出2 路OTD2 信號，并進入到波分側光模塊。在該模塊內，分別有1 個E/O 單元和O/E 單元，可根據(jù)需要實現(xiàn)“光—電”信號以及“電—光”信號的轉換。如果轉換后得到符合DWDM 波長的光信號，則經過OUT1 和OUT2 兩個端口輸出。在信號的發(fā)出側，轉換后的信號經過波分側光模塊的IN1 和IN2 兩個口，接收WMD 側符合OTN 標 準 波 長 的2 路OTU2 信號。該信號在O/E 單元內實現(xiàn)從光信號向電信號的轉化，最終進入OTN 處理模塊。在該模塊內完成OTU2 定幀和FEC/AFEC解碼等操作后，將所得信號經由通信與控制模塊，發(fā)送到4×ODU1 單板中進行交叉調度。

圖3 ND2 單板功能框圖

3 廣電干線傳輸系統(tǒng)應用光傳送網的效果分析

在本次工程中，將OTN 技術運用到廣電干線傳輸系統(tǒng)中，取得了以下效果：

（1）提供多個業(yè)務接口，保證了各項業(yè)務的順利開展。該系統(tǒng)采用了G.709 數(shù)字包封協(xié)議，能夠支持多種協(xié)議和多種速率業(yè)務的開展。例如DDH 協(xié)議、ATM 協(xié)議，以及從100M 至50Gbps 的業(yè)務，都能做到全面支撐。另外，該系統(tǒng)采用支路單板與線路單板相互分離的設計方式，也保證了調度的靈活性。

（2） 實現(xiàn)了故障動態(tài)監(jiān)測，保證了廣電干線傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。OTN 設備引入了較為完善的開銷配置和動態(tài)的故障監(jiān)測機制。其中，位于OTUk層的SM 監(jiān)測字節(jié)，能夠對傳輸系統(tǒng)各個模塊的實時運行工況進行監(jiān)測，一旦監(jiān)測到性能突變或信號中斷等故障，立即上報，提醒技術人員做出處理；位于ODUk 層的PM 監(jiān)測字節(jié)，則是針對端到端的波長通道進行監(jiān)測。如果出現(xiàn)信號衰減嚴重、信號無法正常接收等情況，立即上報，提醒技術人員做出處理。除此之外，基于OTN技術的廣電干線傳輸系統(tǒng)，還具有6 級串聯(lián)監(jiān)視功能，可以做到分級管理。

（3）支持超長距離傳輸。該系統(tǒng)配備的ONT 設備支持G.709 封裝，同時配合FEC 和AFEC 技術，讓系統(tǒng)的光信噪比余量達到了10dB，可以確保在長距離、高速率傳輸?shù)那闆r下，信號不會發(fā)生明顯的衰減和損耗。

（4）光網絡維護難度和維護成本進一步降低。本系統(tǒng)具備光功率和色散的智能調節(jié)功能，可確保系統(tǒng)接收端各波長信號的光信噪比具有一致性。在后期系統(tǒng)維護時，只需要對比光信噪比的數(shù)值是否有明顯降低，即可判斷是否需要維護，并對需要維護的位置進行準確定位，簡化了系統(tǒng)維護難度，對保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有積極幫助。

結 語

光傳送技術是在波分復用（WDM）技術上發(fā)展起來的，一種被廣泛應用在干線傳輸網中的技術。從實際應用效果來看，光傳送技術相比于波分復用技術，無論是在傳送能力還是業(yè)務承載量上，均表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。本文基于光傳送網技術設計了廣電干線傳輸系統(tǒng)，不僅可以支持各項業(yè)務的順利實現(xiàn)，而且還提供了豐富的保護功能。例如基于業(yè)務層的ODUk SRPing 保護、基于電層的ODUk SNCP 保護等，對進一步提高該系統(tǒng)的抗干擾能力起到了積極幫助。下一步，隨著光傳送技術的不斷成熟，將會在干線傳輸組網建設中發(fā)揮更為豐富和實用的功能。其中，網絡容量擴展、波長合理規(guī)劃以及系統(tǒng)網絡管理方面，將會成為未來光傳送網技術在干線傳輸系統(tǒng)中應用的主要方向。