联通本地网多核心节点100G光网络解决方案

孙烜 何伟

【摘要】 本文以南京联通本地网为依托，针对数据城域网出口节点间的波道利用率过高及IDC、4G移动回传带宽需求过大的情况，提出多核心节点建设本地100G OTN网络（核心和汇聚都是100G速率）架构，并采用OMSP保护方式的解决方案。

【关键词】 本地网 OTN 100G

一、引言

进入二十一世纪以来， 随着互联网技术及应用的不断成熟，数据业务发展非常迅速，尤其是4G移动回传对区域站点集中收发的带宽需求远超3G，另外，IDC业务的迅猛发展对传输颗粒度的需求也是成倍地增长，对运营商的骨干传送网络提出更高的要求。这既要求传送网能够提供海量带宽，以满足业务增长需求，又要求传输承载系统提供功能完善的网络操作及管理维护能力，实现大带宽业务灵活调度，提供灵活的网络保护和恢复机制，以保证业务质量。N×100G OTN是原有波分技术传送网上可以提供承载更为巨大的传送容量的最新型网络，不仅可以完全透明的端到端波长/子波长连接以及电信级的保护，还可以协同多种网络传送协议，是传送宽带大颗粒业务的最优技术。

二、N×100G OTN网络关键技术

2.1 概要

随着社会信息化进程的不断推进，现有的WDM光传输系统无法满足日益增长的互连速率需求，迫切要求进一步提升传输容量。目前N×40Gbps WDM系统已经成为骨干传输网络的主流技术；随着100GE（100G以太网）等客户设备接口的逐渐成熟，N×100Gbps WDM系统已经成为业界公认的下一代高速传输系统的主流技术。

2.2 PM-（D）QPSK调制码型技术

偏振复用（差分）正交相移键控（PM-（D）QPSK）通过采用2个偏振态来传输bit信息，是指把1个光信号分离成2个偏振方向，再把信号调制到这两个偏振方向上，这样能将通道速率降低一半。

2.3 相干通信技术及DSP技术

光相干检测则采用数字信号处理的方法（包括电滤波和均衡措施），可以消除色散和PMD导致的眼图畸变和码间干扰，重新恢复“干净”的码元信息。采用基于电域的数字信号处理（DSP）方法，在100G系统上可实现高达60000ps/ nm的色散容限，和25-30ps的PMD容限。传输线路上不再放置DCM模块，PMD效应也不再成为限制系统传输距离的因素，系统组网能力及灵活性将得到极大的提高。

2.4 软判前向纠错技术

前向纠错（FEC） 是指利用数据进行传输冗长信息的方法，当传输中出现错误，将允许接收器再建数据。软判决则采用多个比特位对信号进行量化，采用“00”、“01”、“10”、“11”判决，通过Viterbi等估计算法提高判决的准确率，软判决也让FEC的净编码增益达到11.5dB左右，大大提升了100G系统的传输能力。

2.5 保护方式

100G OTN技术具备完备的光层和电层保护，极大提升100G可靠性。OTN标准定义了类型丰富的网络级保护机制，如光线路保护、光通道保护、SNCP 保护以及ODUk1+1保护，ODUk环网保护等。

三、通信运营商多核心节点的本地100G OTN组网

作者以南京联通为例，本地网目前OTN网络共计6个核心节点，30个汇聚节点，共计13个汇聚环路。核心节点分别为河西、鼓楼、丹凤街、新生圩、江宁、金陵小区。OTN网络核心汇聚层为96*10GE波系统，采用SNCP保护方式，其中河西-金陵小区波道占用率达到90%，无法满足后续业务发展的需要。详细拓扑如图1所示。

目前南京OTN网络存在的不足：

（1）由于南京OTN网络采用SNCP的保护组网方式，相当于只有50%的波道可用，同时由于河西和金陵小区为数据城域网的核心节点，所有的数据城域网业务均要至这2个节点落地，导致河西至金陵小区之间波道利用率高；

（2）因金陵小区面积和电力受限，未来城域核心节点将逐渐转向江宁机房，在后期调整过程中，由于核心环和汇聚环合二为一，且每个汇聚环所用的波道不能互相冲突，导致汇聚环的波道可用率低无法满足业务割接需求。

四、解決方案

针对上述问题，提出两套解决方案，下面对二套方案进行介绍和分析：

（1）核心汇聚层分离：将OTN网络所有的汇聚环挂接在数据城域网核心节点（河西和金陵小区），这样数据业务直接在数据核心机房终结。将核心层和汇聚层分离，每一个汇聚环均有单独的河西和金陵小区汇聚设备。

优点：核心层汇聚层分离，解决了汇聚层资源占用核心层资源的情况，结构清晰，利于后期维护， 亦可满足短期业务发展。

缺点：需要在河西和金陵小区这2个数据核心机房各增加大量机架，在部分核心机房增加光放设备来满足长距离的环路开通，对核心机房的电力、空间、物理层纤芯要求较高。进行网络调整时割接量较大，完成该网络调整投资较大。不利于未来网络演进。

（2）核心层100G波分：核心环采用单波100G 容量的OTN，汇聚环采用单波10G容量的OTN，核心层有充足的容量可以保证后期的扩容，采用电交叉的方式将核心层和汇聚层的业务分割开，不影响汇聚层的波道利用率，也能保证汇聚层有充足的容量进行后期的扩容。建设方案如下：

结合金陵小区搬迁调度需求以及未来IDC机房之间传输等需求，选择江宁、河西、金陵小区、鼓楼、新生圩5个节点建设100G核心层网状网络；原有10G系统核心层下沉为汇聚层，作为千兆以下小颗粒业务的承载网络。

核心层详细拓扑如图2所示。

优点：核心环容量充裕，便于承载大颗粒业务，且汇聚环路业务通过电交叉的方式在核心和汇聚层进行整合，提高了核心层的波道利用率，Mesh网络确保安全性能提升。能够满足业务的长期发展需要，是建设下一代承载网络的优选方案。

缺点：短期内新技术带来的成本较高，后期波道扩容投资成本有所增加。

五、结束语

随着大颗粒专线及高速率宽带业务越来越多，带宽需求越来越高，对传送网络的要求也越来越高，这样选择升级建设高速率OTN方式尤为重要，要结合自身业务特点，能够满足长期的业务发展需要。本文作者结合理论与实践，对100G OTN网络进行了介绍分析，并提出了优选建设方案。

参 考 文 献

[1] Nx100Gbps光波分复用（WDM）系统技术要求 中国通信协会 2010年