100G OTN长途传输技术应用浅析

黄利明

引言：随着宽带中国/光网城市计划的实施，目前骨干网已经规模部署了OTN传输系统，但是通过业务容量爆炸式的发展趋势不难看出，40GOTN在未来进行多业务承载时也将会捉襟见肘，因此100G OTN超高速传输技术的需求迫在眉睫。

一、100G ONT的技术的特色

（一）OSNR性能改善

具有相干检测功能的PM-QPSK比二进制（OOK）提供了大约6dB的光信噪比的灵敏度改善。100G OTN的容量是10Gbit/s 的10倍，所以100Gbit/s 的调制方案需要提供比10Gbit/s OOK码型高10dB 的性能。相干检测的关键优势在于光波相位信息可以传递到数字领域，因而可以利用强大的电子色散补偿（EDC）能力，使用非常低的代价清理信号失真。

（二）色散（CD）容限

具有电子色散补偿（EDC）功能的调制解调器芯片，可不需外部可调谐色散补偿器。芯片色散补偿的总量是决定于有限脉冲响应（FIR）自适滤波器的2个因素：拍点（tap）数量和拍点延时量。OTN的部署主要利用色散补偿光纤（DCF）以限制在残余的色散在10Gbit/s OOK接收器容限内（通常是+/-400ps/nm），在这个范围内100Gbit/s PM-QPSK EDC是很容易做到的。

（三）偏振模色散（PMD）容限

具有电子色散补偿（EDC）调制解调器芯片还可以用于PMD的补偿。 PMD补偿的一个关键是必须要非常快地跟踪网络上高速偏振动态的变化。这同色散补偿是非常不一样的，那是因为色散的变化是比较静态的（变化量非常缓慢而且很少），通常是由光纤温度变化所引起的。

（四）相位調制

相位调制在40G系统中的广泛应用，进一步推动了这项技术在100G OTN中的成熟。利用QPSK技术可以使光载波携带的信息量增大一倍，与偏振复用的结合使得100G信号波特率降低到约25Gbaud/s，因此能够应用在50GHz间隔的OTN系统中，同时也降低了信号对光纤非线性容忍度的要求。

（五）偏振复用

利用光信号的两个偏振态之间相互正交特性来实现在同一个光载波上携带两路信息，使得信号码元速率下降一半。偏振复用是比较成熟的技术，在40G系统中已有过的工程应用，而对于100G OTN已然成为一项不可或缺的技术。偏振复用对于发射机来说只需要一些比较简单的无源器件即可实现，而难点主要在于接收机的解偏部分。

二、当前100G ONT的关键技术及应用

（一）接口技术

100G OTN的接口技术主要包括物理接口和逻辑接口两部分，其中逻辑接口是最关键的部分。对于物理接口而言，ITU-T G.959.1已规范了相应接口参数，而对于逻辑接口，ITU-T G.709规范了相应的不同电域子层面的开销字节，如光通路传送单元（OTUk）、ODUk（含光通路净荷单元（OPUk））等，以及光域的管理维护信号。其中OTUk相当于段层，ODUk相当于通道层，而ODUk又包含了可独立设置的6个串联连接监视开销。

（二）组网技术

100G OTN技术提供了OTN接口、ODUk交叉和波长交叉等功能，具备了在电域、光域或电域光域联合进行组网的能力，网络拓扑可为点到点、环网和网状网等。目前OTN设备典型的实现是在电域采用ODU1交叉或者光域采用波长交叉来实现，其中不同厂家当中采用电域或电域/光域联合方式实现的较少，而采用光域方式实现的较多。

（三）保护恢复技术

100G OTN在电域和光域可支持不同的保护恢复技术。电域支持基于ODUk的子网连接保护（SNCP）、环网共享保护等；光域支持光通道1+1保护（含基于子波长的1+1保护）、光通道共享保护和光复用段1+1保护等。另外基于控制平面的保护与恢复也同样适用于OTN网络。

（四）传输技术

大容量、长距离的传输能力是光传送网络的基本特征，任何新型的光传送网络都必然不断采用革新的传输技术提升相应的传输能力，OTN技术也不例外。100G OTN除了采用带外的FEC技术显著地提升了传输距离之外，而目前已采用的新型调制编码（含强度调制、相位调制、强度和相位结合调制、调制结合偏振复用等）结合色散（含色度色散和偏振模色散）光域可调补偿、电域均衡等技术显著增加了100G OTN网络在高速大容量配置下的组网距离。

（五）智能控制技术

100G OTN基于控制平面的智能控制技术包含和基于SDH的自动交换光网络（ASON）类似的要求，包括自动发现、路由要求、信令要求、链路管理要求和保护恢复技术等。基于SDH的ASON相关的协议规范一般可应用到OTN网络。与基于SDH的ASON网络的关键差异是，智能功能调度和处理的带宽可以不同，前者为VC-4，后者为ODUk和波长。

（六）管理功能

100G OTN的管理除了满足通用要求的配置、故障、性能和安全等功能之外，还需满足OTN技术的特定要求，如基于OTN的开销管理、基于ODUk /波长的调度与管理、基于波长的功率均衡与控制管理、波长的冲突管理、基于OTN的控制平面管理等等。目前的OTN网络管理系统一般都基于原有传统WDM网管系统升级，除了常规的管理功能之外，可支持OTN相应的基本管理功能。

（七）100G OTN技术逐渐融入其他组网技术

100G OTN技术从本质上而言是TDM技术，而目前传送的主要客户业务为分组业务，因此，考虑到带宽利用率、能耗和应用场景等多种因素，100G OTN技术将与现有的其他传送网组网技术实现一定程度的融合，如100G OTN技术中可以融入分组传送网（PTN）或以太网层面的一些功能要求，相应演进出有别于现有OTN技术的新一代100G OTN技术，譬如现提的P（分组）-OTN或者E（以太）-OTN概念的网络结构。

（八）OTN技术的应用由点到面逐步展开

目前100G OTN技术（典型的ODUk交叉）的应用主要侧重于省内干线和城域传送网络，随着100G OTN技术、标准、设备和测试仪表等方面日益成熟，100G OTN的应用将全面开展，应用网络范围以城域核心、省内干线和省际干线为主，同时在城域汇聚与接入也将得到一定程度应用，而智能控制平面也会择机引入。

结束语

综上所述，从OTN技术自身而言，100G OTN今后将围绕着基于现有光传送体系建立扩展型的下一代光传送体系，同时基于新型光传送体系定义所涉及的客户业务映射方式等方向发展。从OTN设备的发展来看，在OTN技术逐渐完善和日益应用的推动下，100G OTN设备继续沿着大容量、长距离和智能化方向发展。

参考文献

[1]刘国辉.光传送网原理与技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2004.

[2]强浩.浅谈100G传输技术及应用[J].数据通信.2012（04）.

[3]周建.100G OTN大容量传输技术解析[J].邮电设计技术.2013（04）.

（作者单位：广东省电信工程有限公司）