基于OTN系統(tǒng)干線傳輸網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

張興輝

（中國(guó)通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100079）

0 引 言

目前，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)商均建設(shè)了不同規(guī)模的波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)/光傳送網(wǎng)（OTN），100G波分系統(tǒng)也在積極建設(shè)中。作為WDM/OTN的重要指標(biāo)，光信噪比（OSNR）計(jì)算非常復(fù)雜。網(wǎng)絡(luò)由單波10G系統(tǒng)向單波100G系統(tǒng)演進(jìn)時(shí)，對(duì)OSNR指標(biāo)提出了非?？量痰囊?。因此，OSNR優(yōu)化成為網(wǎng)絡(luò)升級(jí)改造的重要內(nèi)容之一。

1 背 景

湖北至安徽某運(yùn)營(yíng)商在2012年建成干線OTN系統(tǒng)，采用華為OptiX OSN 8800/6800設(shè)備，系統(tǒng)容量為80×10G。干線路由全長(zhǎng)672.7 km，其中武漢、合肥為核心OTM節(jié)點(diǎn)，其他6個(gè)市/縣為OA節(jié)點(diǎn)。兩個(gè)核心節(jié)點(diǎn)之間開通33條10G波道，均為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù)。目前，整個(gè)干線OTN系統(tǒng)性能不穩(wěn)定，偶爾會(huì)出現(xiàn)亂碼造成業(yè)務(wù)中斷，現(xiàn)需對(duì)現(xiàn)有OTN系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

2 WDM/OTN系統(tǒng)的常用指標(biāo)

在WDM/OTN系統(tǒng)中，限制系統(tǒng)傳輸距離的主要因素包括光功率、色散、非線性效應(yīng)和OSNR。

2.1 光功率

設(shè)計(jì)WDM/OTN系統(tǒng)時(shí)，需考慮長(zhǎng)距離傳輸?shù)乃ズ膶?duì)信號(hào)的影響?？赏ㄟ^引入摻鉺光纖放大器（EDFA）來抵消鏈路衰耗，但放大器的數(shù)量、噪聲等會(huì)直接影響系統(tǒng)的OSNR[1]。

2.2 色 散

色散可分為色度色散和偏振模色散?？朔壬⒌某Ｒ娹k法是采用色散補(bǔ)償模塊[1]。

2.3 非線性效應(yīng)

設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)使系統(tǒng)所能容忍的OSNR有2 dB的富余量[2]。

2.4 性噪比（OSNR）

OSNR問題通?？赏ㄟ^優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、降低系統(tǒng)信噪比容限、采用特殊編碼及電中繼等方式來解決。OSNR模擬計(jì)算方法和優(yōu)化措施對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)具有較好的指導(dǎo)意義[2]。

3 WDM/OTN優(yōu)化方案

同一個(gè)波分系統(tǒng)可能有多種優(yōu)化方案，如調(diào)整光功率、調(diào)整光放增益、更換光放、維修光纜、替換光纜、增加OA站、將OA站升級(jí)為REG站、增加REG站等。采用這幾項(xiàng)方案都可以使網(wǎng)絡(luò)性能得到有效提升。

3.1 干線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

現(xiàn)有武漢至合肥干線傳輸OTN系統(tǒng)路由設(shè)置為：武漢（OTM）-A（OA）-B（OA）-C（OA）-D（OA）-E（OA）-F（OA）-合肥（OTM），網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 武漢至合肥干線傳輸OTN系統(tǒng)拓?fù)鋱D

3.2 系統(tǒng)指標(biāo)及問題分析

根據(jù)武漢至合肥80×10 Gb/s OTN傳輸系統(tǒng)各跨段線路衰耗最新測(cè)試數(shù)據(jù)，可以采用OSNR模擬算法進(jìn)行分析。

OSNR的簡(jiǎn)化公式如下：

其中Ix=10(F+G-H)/10，F(xiàn)表示光放段衰耗值，G表示放大器噪聲系數(shù)，H表示單波平均入纖光功率。根據(jù)公式模擬系統(tǒng)復(fù)用段OSNR值，結(jié)果如表1所示。

根據(jù)表1可見，現(xiàn)網(wǎng)武漢-合肥段OSNR的模擬值低于門限值17 dB，但考慮后期擴(kuò)容后的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)此段進(jìn)行優(yōu)化，以滿足后期波道擴(kuò)容承載需求。

3.3 系統(tǒng)優(yōu)化方案

根據(jù)系統(tǒng)優(yōu)化測(cè)算方法，設(shè)定如下關(guān)鍵指標(biāo)：

（1）設(shè)計(jì)衰減：按照最新測(cè)試衰減值，小于20 dB的跨段，測(cè)算時(shí)統(tǒng)一取值20 dB；大于20 dB時(shí)，各跨段增加3 dB富余量。

（2）放大器噪聲系數(shù)：根據(jù)放大器增益，輸出光功率和型號(hào)來取值放大器噪聲系數(shù)，一般當(dāng)設(shè)計(jì)衰減小于22 dB的跨段，取值6.5；大于22 dB的跨段，取值5，并根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際設(shè)備商配置進(jìn)行微調(diào)。

（3）單波平均入纖光功率：根據(jù)跨段距離、實(shí)際衰耗以及設(shè)備商現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際配置等，設(shè)定單波平均入纖光功率為-2 dB、1 dB、4 dB、7 dB。

（4）OSNR門限：本系統(tǒng)是華為設(shè)備，設(shè)定OSNR為17 dB作為系統(tǒng)是否需要優(yōu)化的門限值。依據(jù)總體優(yōu)化方案思路及本系統(tǒng)設(shè)定的關(guān)鍵指標(biāo)，武漢-合肥復(fù)用段優(yōu)化方案如下（如表2所示）：

武漢（OTM）-A（OA）：在兩站中間新增G（OA）站，其中武漢-G站跨段光纜長(zhǎng)81.0 km，光纜衰減為23.76 dB，G（OA）-A（OA）跨段光纜長(zhǎng)41.0 km，光纜衰減為12.34 dB。

A（OA）-B（OA）：在兩站中間新增H（OA）站，其中A（OA）-H（OA）站跨段光纜長(zhǎng)64.0 km，光纜衰減為21.70 dB，H（OA）-B（OA）站跨段光纜長(zhǎng)40.0 km，現(xiàn)網(wǎng)光纜衰減為15.50 dB。

D（OA）-E（OA）：在兩站中間新增J（OA）站，其中A（OA）-J（OA）站跨段光纜長(zhǎng)44.0 km，光纜衰減為15.23 dB，J（OA）-E（OA）站跨段光纜長(zhǎng)64.0 km，現(xiàn)網(wǎng)光纜衰減為20.47 dB。

F（OA）-合肥（OTM）：在兩站中間新增K（OA）站，其中F（OA）-K（OA）站跨段光纜長(zhǎng)63.0 km，光纜衰減為19.23 dB，K（OA）-合肥（OTM）站跨段光纜長(zhǎng)66.0 km，現(xiàn)網(wǎng)光纜衰減為19.97 dB。整體系統(tǒng)升級(jí)更換時(shí)，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)性能優(yōu)化指標(biāo)確定飽和輸出光功率。

表1 傳輸系統(tǒng)跨段線路衰耗及復(fù)用段OSNR模擬值

表2 傳輸系統(tǒng)優(yōu)化后跨段線路衰耗及復(fù)用段OSNR模擬值

從表2可知，本復(fù)用段共計(jì)新增4個(gè)OA站，分別是武漢至A段新增G站、A站至B站間新增H站、D站至E站間新增J站、F站至合肥站間新增K站，其他站點(diǎn)調(diào)整光放大器的標(biāo)稱增益，OSNR的模擬值超過17 dB門限值，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，方案可行，對(duì)后期光纜裂化嚴(yán)重的進(jìn)行光纜替換，提升了光纜質(zhì)量。

優(yōu)化后的武漢至合肥干線OTN系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 武漢至合肥干線傳輸OTN系統(tǒng)優(yōu)化后拓?fù)鋱D

4 結(jié) 論

OSNR值是DWDM/OTN系統(tǒng)日常維護(hù)的一個(gè)至關(guān)重要參數(shù)，是反映DWDM/OTN通信系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量最常用的技術(shù)指標(biāo)之一。通過現(xiàn)網(wǎng)OSNR模擬計(jì)算，可以真實(shí)反映網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量，從而進(jìn)行系統(tǒng)分析優(yōu)化。