郑斌
中国电信股份有限公司浙江分公司电子渠道运营中心 310006
摘要：通信本地网是我国公用通信网的重要组成部分，其管理工作以往一直是由人工完成的。要做好通信本地网的管理与维护工作，必须采用先进的技术建立通信本地网管理系统，实现电信公司通信本地网的规划设计、工程施工、运行维护管理与统计分析等的计算机化，为各相关部门提供多专业、多层次、多目标的综合服务。
关键词：通信本地网；传输系统；指标；关键技术
一、前言
通信本地网是我国公用通信网的重要组成部分，用以传输音频、数据、图像和视频等通信业务。以往的管理工作一直是由人工完成，而且图纸资料不全、 不准确、更改不及时的现象非常普遍。由于缺少全局线路综合信息资料，资源得不到有效的利用，管线建设有一定的盲目性，重复或无用的勘察、调查经常发生。
同时，新建、扩建工程的不断竣工和本地网规模的逐渐扩大，营运维护管理繁杂、劳动强度大、效率低、出错机率高。决策层无法依据准确的基础数据进行科学决策，进而不能建立有效的管理体系和质量保证体系，致使很难控制和降低营运成本。为提供符合质量要求并且畅通的网络；为用户提供满意的服务，做好本地网的维护和管理工作，必须采用先进的计算机网络进行管理。
二、概述
随着互联网业务需求爆炸式增长，带宽需求激增，原有的以承载小颗粒业务见长的SDH传送网络已不能满足新技术发展需要。此外，城域网业务及IPTV业务发展非常迅速，原有的裸纤直连方式造成中继光缆的大量消耗。相比波分承载而言，传统的裸纤方式随着带宽的不断提速，综合承载成本不断上升。
案例：衢州电信已建成本地网中继光缆约 608.8公里，折合17126.4芯公里，纤芯使用率为 64.03%。目前骨干层几个中继段之间的光缆纤芯使用率较高，部分中继段的光纤已趋于饱和，无法满足日常维护备纤需求。汇聚接入层光缆有部分业务较为集中的中继段纤芯使用率较高。部分中继光缆铺设时间已久，性能指标下降，故障增多，维护压力增大。而且市到县光缆距离长，受外力影响大。近几年，市政开发、工程建设、道路改造等频繁施工对光缆造成很大安全影响。
衢州电信IP城域网业务带宽颗粒主要以10Gb/s 颗粒为主，之前均采用光纤直连的方式承载。随着国内宽带互联网业务的迅猛发展，IP结构扁平化趋势的推动，同时今年浙江省大力发展IPTV业务，IPTV业务增长迅猛，导致IP业务需求有较大规模的增长。为了有效的解决中继光缆过度消耗，提高网络安全性，降低综合成本，衢州本地网在 2011年组织建设了OTN系统。近期IP城域网、IPRAN网络建设发展迅速以及大客户出租业务带宽的不断提速，大颗粒业务的传输需求不断增加，对 OTN 网络的容量和可靠性提出了更高的要求，C3 层面配置的波道不足且系统容量余量不足，仍无法满足未来数据宽带业务高速发展、IPRAN网络 RANER到汇聚路由器链路扩容及未来 IDC等出租业务高速发展等的需要。为了满足不断发展的城域网业务需求的承载需求，2015年新建一套100G 系统进行承载。
三、传输系统
传输系统配置本工程光缆利用本地网G.652单模光纤，工作波长采用 1550nm窗口。经过严格的招投标和评标比较，中国电信股份有限公司衢州分公司2015年衢州本地网100Gb/sDWDM系统建设工程选用烽火公司生产的 FONST 6000 U 系列波分复用设备，波道容量为 80×100Gbit/s，由OADM站组成。OADM 站配有光放大设备、 合波分波设备、波长转换设备(OTU)和色散补偿设备，对于穿通波道不配置相应波长转换设备(OTU)。
本次工程新建一条 80x100Gbit/s 城域波分系统，衢州枢纽楼、衢州南街、龙游、 江山、常山、开化设置为OADM站。 本次工程新建系统全程采用OLP保护板卡。技术指标考虑了光纤衰耗、色散以及偏振模色散的影响等因素。本工程烽火波长转换器采用 PM-QPSK编码技术+ FEC 软判决纠错技术设计，能有效的改善系统 OSNR 容限。 系统设计的具体原则和方法如下： (1) 色散补偿色散包括光源线宽、光源啁啾、信号谱宽等因素通过光纤色散导致光脉冲的畸变。对于 G.652光纤，每公里光纤的色散一般为 18ps/(nm.km)。对于 G.655 光纤，每公里光纤的色散一般为 6ps/(nm.km)。理论计算如下： 色散受限距离=(色散容限/色散系数) + DCM补偿－冗余量，保证接收点残余色散量在一定的范围内即可。 本工程烽火公司 DWDM设备采用支线路分离技术。具体范围如下：G.652/G.655 -65000ps/nm～＋65000ps/nm 100Gb/s 系统 OTU色散容限范围较大，工程中无需配置色散补偿模块。(2) 偏振模色散PMD由光纤的随机性双折射引起，即不同极化状态下光纤的折射率不同，从而引起相移不同，反映在时域上表现为不同极化态之间的群延时不同，最终使光脉冲波形展宽。其产生机制是由于制造过程产生纤芯的椭圆度和非对称机械热应力以及外部弯曲和扭曲影响。对于烽火公司FONST 6000设备100Gb/s速率下DGD对系统工程设计时的影响：PDM-QPSK编码每个光复用段所允许的平均DGD值容限为：DGD<60ps ，需要额外考虑1dB代价； QPSK编码每个光复用段所允许的平均DGD值为60ps以上，无需考虑额外OSNR代价。(3)光信噪比100Gb/S速率使用原则：使用PDM-QPSK +HD-FEC技术，对大于12×22dB小于等于20×22dB等效跨段的系统段落，OSNR≥19.0dB；使用PDM-QPSK+HD-FEC技术，对小于等于12×22dB等效跨段的系统段落，OSNR≥18.5dB；使用PDM-QPSK +SD-FEC技术，对大于12×22dB小于等于20×22dB等效跨段的系统段落，OSNR≥17.5dB；使用PDM-QPSK+SD-FEC技术，对小于等于12×22dB等效跨段的系统段落，OSNR≥17dB；使用PDM-QPSK +超长距FEC技术，对大于12×22dB小于等于20×22dB等效跨段的系统段落，OSNR≥16.5dB；使用PDM-QPSK+超长距FEC技术，对小于等于12×22dB等效跨段的系统段落，OSNR≥16dB； （4）光缆衰减富裕度针对本工程各光放段，在系统设计时留有了 3~5dB 的光缆衰减富裕度，预留原则为：光放段长度小于或等于75公里，衰减富余度取3dB；光放段长度大于或等于125公里，衰减富余度取5dB；光放段长度在75 公里和 125公里之间，光缆衰减富余度按光放段长度乘以 0.04dB/公里计取。
波道配置本工程系统采用烽火公司FONST 6000波分平台，建设一套C波段80波100Gb/s开放式系统。采用光线路保护：运用OLP单板的双发选收功能，在相邻站点间利用分离路由对线路光纤提供保护。本次新增的本地维护终端为E-Fim? OTNM 2000-LCT。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆FONST6000采用前向纠错技术和编码技术相结合的解决方案，能有效的改善系统 OSNR容限，适用于多种类型的中继衰耗跨段。OTM站配置的80波合/分波器采用C波段偶数段40波合/分波器＋C波段奇数段40波 合/分波器，通过ITL单板（Interleaver）合波到80波。分波器（OD）为阵列波导型（AWG），合波器（OM）为阵列波导型（AWG）。分波器（OD）和合波器（OM）一个模块均支持40个波道，集成度较高。本工程的烽火WDM系统中，波分复用设备C 波段80 波合/分波器采用 C 波段偶数段 40 波合/分波器＋C 波段奇数段 40 波合/分波器，通过ITL单板（Interleaver）合波到80波。波长采用连续波方案，即196.00THz～192.10THz（按 0.1THz 递增）40个工作通路（40波偶数波段）和196.05THz～192.15THz（按 0.1THz 递增）40个工作通路（40波奇数波段）。
根据各厂家互联互通设备指标，在满足ITU－T的前提下，各方取得一致意见，在涉及到不同厂家WDM和/路由器以及WDM设备之间互联互通时，根据具体工程分工界面连接简图的分工，需要在双方的接口间增加相应的衰耗器即可完成正常的互联互通，光衰减器配置位置严格控制在各自设备机架之内。
四、通信系统与传输系统指标
本工程通信系统由波分复用设备烽火FONST6000、光纤分配架等主要设备组成。 本工程DWDM系统各波道均终端在光调度用ODF上。本工程在衢州枢纽楼站配置一套网元管理系统； DCN组织和实现方案DCN(Data Communication Network)用来传送网管信息，与网管系统的性能和功能实现有着密切的关系，是整个网管系统的一部分。本工程利旧衢州现有的 DCN网络。本工程各站不配置公务通信系统。本工程 WDM传输系统不需要外部时钟信号，烽火波分设备OTU从业务信号码流中提取时钟。
传输系统指标。误码性能指标 WDM系统的误码性能，单个光复用段内组成的 10Gb/s光通道指标参见相应的光复用段要求，见表 4.1-1，多个复用段组成的 10Gb/s 光通道指标参见 WDM 通道的指标要求。
验收测试指标要求如下(测试时间 24小时)：(1)如果 ES和SES均小于或等于各自的S1，则系统可接受。(2)如果 ES和SES的其中一个或两者均大于或等于各自的 S2，则系统不能接受。(3)如果ES和SES的其中一个或两者均大于各自的S1，则测试周期延长到7天(包括第一个24小时)。如果ES和SES 7天的测试结果均小于等于各自的 S7，则系统可以被接受，否则不能接受。
五、DWDM的原理概述与关键技术
DWDM是利用单模光纤的带宽及低损耗特点，采用多波长为载波，使各载波信道在光纤内同时传输。与通用单信道系统相比，密集WDM(DWDM)极大地提高网络系统的通信容量，充分利用光纤带宽，且具有扩容简单和性能可靠等优点，特别是能直接接入多业务，使得它的应用前景十分光明。在模拟载波通信中，为了利用电缆的带宽资源，提高传输容量，通常用频分复用的办法。在同一根电缆中同时传输多个信道信号，接收端依据各载波频率不同利用带通滤波器滤出每—个 信道的信号。同样，在光纤通信系统中也能采用光的频分复用的方法来提高系统的传输容量；事实上，这样的复用方法在光纤通信系统中是有效的。相比模拟的载波通信系统中的频分复用；不同的是，在光纤通信中用光波作为载波，根据每个信道光波频率的不同将光纤窗口划分成多个信道。这样就可以在一根光纤中实现多路光信号的复用传输。
DWDM的关键技术。能产生激光的光源组成是DWDM系统的重要器件。当前广泛应用于DWDM系统的光源是半导体激光器LD(Laserdiode )。
DWDM系统工作波长密集，—般波长间隔为几个纳米到零点几个纳米，所以激光器必须工作在一个标准波长上，且应具有很好的稳定性：另一方面，DWDM系统中继长度从单个SDH系统传输 50—60km增加到500—600km，延长了传输系统的色散的受限距离，为了克服光纤的非线性效应，要求DWDM系统光源使用先进和性能优越得激光器。所以DWDM系统的光源两个突出的特点是：一是较大的色散容纳值；二是标准、稳定的波长。
EDFA(Erbium DopedFiberAmplifier)掺饵光纤放大器是新一代光通信系统的关键部件，增益高、输出功率大、光学带宽较宽、与偏振无关、噪声指数低、放大特性与系统比特率和数据格式无关等优点，是大容量DWDM系统中必不可少的关键部件。DWDM器件可以分为合波器和分波器两种，合波器是将多个信号波长合在—根光纤中传输：分波器是将在—根光纤中传输的多个波长信号分离。DWDM系统性能好坏主要看DWDM器件，复用信道数量足够、插入损耗小、串音衰耗大、通带范围宽的DWDM器件性能较好。原理来说合波器与分波器是相同的，仅仅需要改变输入、输出的方向。
六、结论
DWDM技术在城域网上的应用成为目前研究的热门。城域光网络将光网络在成本上与网绍效率方面的最优效果呈现给了用户。DWDM最初多用于长度干线传输网，为了实现长距离、无电再生传输，为此采用了许多相应技术，如EDFA技术、激光器技术等。然而随着局域网业务容量的迅速发展，DWDM在局域网中也获得很多的应用。一般把城域光网络定义为跨距为几百公里的光网络，通常服务于大城市和地区。当城域网需要更多的带宽时，DWDM与敷设新光纤相比是较廉价的替代方案。为满足Internet大发展而带来的大容量需求，改善通信网络的拥挤状况、提高网络的灵活性，DWDM技术逐渐在城域网中使用。
长途干线传输网上的再生节点间的距离一般为几百公里，甚至上千公里，要求DWDM设备具有较强的长距离传输能力，必须在DWDM设备采用一些特殊的技术才能实现，比如要增加中继站，并且对光放大器、波分复用器件、激光器、光接收器等关键器件的性能要求也相应提高。但是在城域网的情况下，传输距离相对较短，对于一些核心器件的某些性能指标的要求相对较宽。为了能够故障时快速恢复，常采用OADM设备环网，用双纤单向，双向复用段保护实现业务保护。多个链路、环路可能会交叉，最终形成比较复杂的组网。
参考文献：
[1]胡庆.光纤通信系绕与网络［M］．北京.电子工业出版社.2006.
[2]王加强，岳新全.光纤通信工程［M］.北京.北京邮电大学出版社.2003
作者简介：郑斌（1976年11月）、男、籍贯（浙江省龙游县）、现任中国电信股份有限公司浙江分公司电子渠道运营中心总经理职务、通信工程师职称、研究方向（通信信息技术）。
论文作者:郑斌
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/26
标签：系统论文; 光纤论文; 色散论文; 本地网论文; 衢州论文; 波长论文; 复用论文; 《防护工程》2018年第15期论文;