OTN网络设计若干问题研究
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1、 管道优先 对于易受台风影响的区域有条件的一定要建设管道，管道敷设抗台风能力更强，对于必须引上敷设的 段落做好保护工作。 2、 减少跨度 一级汇聚系统重要性更高，在组网时尽量减少环的跨度，避开易受台风影响区域。 3、 备用路由
根据以往数据，对容易中断的路由考虑建设第二保护路由，保护路由建成后可对重要的系统（OTN/PTN） 进行 OLP 保护。
2 OTN 系统优化设计
1、 选择合理的光缆路由 光缆的优劣将直接影响波分系统的正常运行，衰耗、色散、非线性等光缆指标的变动对波分系统都将 产生一定影响，所以系统设计时优先选用建设年代小、网络层次高、直达的光缆，在建设县区内二级波分 时尽量不要使用经过交接箱等接入层节点跳纤的光缆。 2、 充分考虑光缆型号的影响 本地网一般为 G.652 光缆，干线一般为 G.655 光缆，如果本地波分建设时受客观条件限制或应急抢修 需使用干线 G.655 光缆（根据经验统计长距离情况下同一路由本地网光缆比干线被挖断可能性更高），由 于 2 类光纤模场直径不同，在 G.652 与 G.655 光缆对接时衰耗将增加，最大达到 2.3dB 左右，链路预算要 考虑，同时要尽量避免 2 类光纤混用。 3、 纤芯选择 为了保证系统的平衡，2 个节点间选用的收发 2 条纤芯的各项指标应一致，在 10G/100G 系统中主要 关注衰耗，根据维护经验 2 条纤芯的衰耗差异不能超过 3dB。
(LOS)
波道
2
6
增加约 5%
2
2
4
降低约 10~20%
光信号丢失
SNCP 保 电层
双向
5
支线路分离 (LOS)、误码、
4
2
护
保护
波道
ຫໍສະໝຸດ Baidu告警等
6
增加约 30~40%
1、 SNCP 保护：仅支持支线路分离方式，等级最高，在光缆中断、质量劣化等情况下均会自动倒换，
需要配置双倍的 OTU 线路板卡，造价最高。
表 1 五种不同保护方式对比表
序 保护方 保护
支线路方式
号
式
类型
倒换条件
占用
8*GE 8*GE
板卡
OTU
OCP
波道
支路 合一
数
造价对比
1
支线路分离
单向 2
2
无保护 无
中断、不倒换
2
支线路合一
波道
2
4
基准价 1
2
降低约 15~25%
3 1+1 波 光层 支线路分离 光信号丢失 双向 2
2
4 长保护 保护 支线路合一
2、 1+1 波长保护（即 OCP 保护）：支持支线路两种方式，仅在光缆中断情况下自动倒换，发生误码等
质量劣化情况不倒换，其中支线路合一方式造价较低。
3、 选用建议：
对保护要求高业务采用 SNCP 保护；
对保护要求一般的业务采用 1+1 波长保护，考虑造价优先采用支线路合一方式。
5 抵御灾害保护
自然灾害可能同时造成多段光缆中断，环网、双归等保护只能抵御单边故障，多段光缆中断可能造成 自愈保护失效、业务中断，自然灾害期间对通信的需求很迫切，所以业务保障显得尤为重要。可采取的保 护措施有：
1、 系统优化设计 大规模的网络建设导致网络越来越复杂，如何进行系统优化设计使网络性能最优化、承载效率最大化、 网络维护最简化，是设计需重点关注的问题，主要包括光缆路由和型号的选择、器件和板卡的选择、指标 设计等方面。 2、 100G 应用 近两年 100G 技术和设备已成熟，且在干线网络、大型本地网调度需求成倍增加，100G OTN 网络开始 在干线网络、大型本地网部署，100G 网络设计在系统指标、耗电、散热、支路侧安排等多个关键点面临新 的挑战。 3、 网络保护方式选择 OTN 网络一般支持光线路保护、1+1 波长保护、SNCP 保护、OWSP 保护和 ODUk 环网保护等多种方式， 如何在保障网络性能的前题下选择经济最优的网络保护方式也是设计需要重点考虑的问题。 4、 抵御灾害保护 近年来气候、生态持续恶化，台风、暴雨等自然灾害频发，这些自然灾害可能导致同时出现多段光缆 中断，将直接影响 OTN 网络，同时将影响 OTN 网络承载的大量业务，随着 100G 的规模应用，有必要采取 更安全的保护措施保障 OTN 网络，提高抵御灾害的抗风险能力。
作者简介 刘涛（1981 年），男，湖北省钟祥市，学士，工程师，在广东南方电信规划咨询设计院有限公司从事通信 网络规划咨询设计和项目管理工作。
4、 选用可调器件 每个波长的功率需单独调整，根据经验在合/分波板不具备单波长可调功能时，在建设时需每个站点 同时有施工人员增加衰耗器进行调测，为了保证平坦度、总功率等指标，扩容时可能需中断原有波更换衰 耗器，实施难度极大，所以必须配置可调的合/分波板。 5、 防止单板故障 组网配置时要结合承载业务保护特点，同一节点承载 PTN 两个方向的波道必须安排在 2 块不同板卡上， SW、OLT 双挂的 2 条链路必须安排在 2 块不同板卡上。 6、 系统指标设计 随着运行时间的增加，受环境、故障处理、割接等因素影响光缆各项指标可能逐步恶化，为了将指标 恶化对系统的影响将到最低，在系统设计时选取比规范更严格的指标，预留更充分的余量。某运营商多年 波分应用总结的指标设计经验可参考： （1）衰耗：G.652 光缆 1550nm 波长的衰耗按 0.3dB/km 取定（标准为 0.22dB/km），在此基础上每段 光放大器按预留 5dB 余量（标准为 3db）配置。 （2）色度色散：G.652 光缆 1550nm 波长色散系数按 20ps/nm.km 取定（标准为 18ps/nm.km）。 （3）平坦度：MPI-S 发送点平坦度控制在 2~3dB 以内（标准为 4dB），MPI-R 接收点平坦度控制在 3~4dB 以内（标准为 6dB）；这一指标在维护过程中很难调整，所以在建设调测阶段要按更高的标准执行。
1 OTN 网络设计面临主要问题
随着国家"宽带中国"战略及实施方案的颁布，我国宽带基础设施已进入高速发展的轨道。近年来移动 互联网、高速宽带、互动电视、3D 高清视频、云计算、云存储、物联网等应用的不断涌现，促使传输网络 从干线到城域网络带宽需求成倍增长。在网络高速发展的时代，WDM/OTN 网络做为最主要的大颗粒业务承 载网络，将扮演越来越重要的角色，同时 OTN 网络建设规模逐年大幅增加，OTN 网络设计在网络建设中占 据重要地位，设计的优劣将直接影响建设的成效。在大规模 OTN 网络建设时代，OTN 网络设计面临着诸多 新的问题：
OTN 网络设计若干问题研究
LIU Tao（刘涛）
（广东南方电信规划咨询设计院有限公司，广东 惠州 516003）
[摘 要] 随着 OTN(光传送网)网络大规模建设，OTN 网络设计面临着网络升级、系统优化设计、100G 应用、网络保护方式 选择、抵御灾害保护等诸多问题。首先对 OTN 网络设计中遇到的各类问题进行深入的分析，然后分别对 OTN 网络设计中的各 类问题进行详细论证，最后分别针对各类问题提出了合理的解决方案。 [关键词] 光传送网，OTN，波分复用，100G，网络保护
6 结束语
在宽带高速发展的时代，OTN 网络做为最重要的大颗粒调度网，将发挥越来越重要的作用，OTN 网络 的设计要紧跟时代步伐，勇于创新，高效解决出现的各类新问题，为 OTN 网络建设、“宽带中国”发展做 出更大贡献。
参考文献（2-5 个）：
[1] 赵光磊. OTN 将全面引领全球光网络市场发展[J].通信世界，2012-11-1(29). [2] 中华人民共和国工业和信息化部. N×100Gbit/s 光波分复用(WDM)系统技术要求[S]. 人民邮电出版社，2013-04-25. [3] 李允博.光传送网（OTN）技术的原理与测试[M]. 人民邮电出版社，2013-04-01.
且同时存在每个波道对应多块板卡的情况，所以必须制定一定的支路侧端口分配规则，为了提高系统、业 务的安全性，可供参考的规则：将业务和冗余维护波道平均分配在配置的板卡上，业务从前面开始占用， 冗余维护占用后面端口，中间端口预留后期使用，预留端口要平均分配到本次新增的支路板中；维护冗余 不单独占用一块板，端口也不用连续使用；双向落地业务还要在不同板卡上。
4、 OLP 保护 在网络中某些段落由于自然灾害、市政建设等因素影响导致光缆经常被破坏，可在这些段落使用光线 路 OLP 保护，如果处于网络边缘甚至可以迂回到其他地市进行保护，某运营商在波分建设过程中应用如下， 第二路由迂回到连平保护“新丰-翁源” 段，可大大提高“新丰-翁源” 段抗风险能力。
图 2 OLP 保护示意图
4 网络保护方式选择
在多种网络保护方式中，最常用的为 1+1 波长保护、SNCP 保护，以下根据建设经验对比分析这两种 保护方式。两种保护方式根据支线路配置又分为五种，以下为五种不同保护方式下的波道安排示意：
图 1 五种不同保护方式下的波道图
上图λ1~5 分别对应下表序号 1~5 组网方式，对比分析如下：
3 100G 应用关键点
1、 光层设计 100G 系统采用了偏振复用+相位调制、高增益 FEC、相干接收、DSP 技术等多种关键技术，确保了 100G 传输系统的性能。发送侧采用偏振复用+QPSK 调制，降低传输波特率，减小 100G 传输器件复杂度；高性能 FEC 纠错技术，分为软判和硬判两种方式，适配骨干网络不同的传输距离场景；接收侧：相干接收，OSNR 容限提升 3dB，提升 100G 传输能力 20%以上；ADC+DSP 处理，在电域实现 CD 和 PMD 补偿，极大提升色散容 限和 PMD 容限，加强光纤适配性，减少业务规划实施难度。 100G 系统光层设计主要受限在于衰耗，根据经验一般超过 80~100km 则要配置光放站，各个厂家的放 大板理论可支持 120km 距离，但由于大功率光放板将影响系统的 OSNR，所以一般为了保持系统性能最佳， 需控制中间段的距离。在进行光缆衰耗核算是要考虑系统 3db 的富余度和不同型号光缆对接的损耗，对于 OLP 保护的段落要根据实际情况进行 3~5db 的系统预留。 2、 OTU 配置 （1）同一个系统根据每业务段 OSNR 的具体情况混合采用 HD 和 SD； （2）为了保证单波都满足 OSNR 要求，保证业务质量，按照最低要求，OSNR>=19.5 采用 HD， 18.0<OSNR<19.5 采用 SD，低于 18.0 做组网优化； （3）对于环中跨段较多、距离较长的波道，要注意电中继的配置，一般情况下超过 200~300km 范围 要根据各个厂家板卡参数核算 OSNR 是否满足，达不到要求的则要选取中间站点配置电中继。 （4）为了维护方便，建议同一个站，同一个方向，采用同一种线路板，同一个复用段采用同一种板 卡（例如：A—B—C 复用段中，A-B 要求采用同一种板卡、B-C 要求采用同一种板卡）。 3、 设备布局 100G OTN 设备集成度高，同时导致单机架功耗大、散热要求高，在设备布局时要重点考虑。 目前各个厂家电层单机架最大功耗 10~15KW，则单列柜只能接 2~3 个 100GOTN 系统，单整流系统只能 接 5~8 个 100GOTN 系统，在取电设计中必须充分考虑做好预留，否则可能导致后期设备有空余槽位，但无 法扩容板卡的情况出现。 功耗大导致发热量很大，所以设备安排时候，不允许电层机架相邻安装，可采取电层机架间安装光层 机架或支路侧 ODF（光分配架），防止区域温度过高，影响设备正常运行。 4、 支路侧安排 100G OTN 系统各个厂家均提供了高密度的支路侧板件，目前单板最高可达到 20*10G、30*2.5G/GE 能 力，对比 10G/40G 系统单板 4*10G、8*2.5G/GE 大幅增加，由此导致支路侧板件使用方式完全与 10G/40G 系统不同。10G/40G 系统中每块支路侧单板基本可对应一个波道，但 100G 系统中每块单板需对应多个波道，
根据以往数据，对容易中断的路由考虑建设第二保护路由，保护路由建成后可对重要的系统（OTN/PTN） 进行 OLP 保护。
2 OTN 系统优化设计
1、 选择合理的光缆路由 光缆的优劣将直接影响波分系统的正常运行，衰耗、色散、非线性等光缆指标的变动对波分系统都将 产生一定影响，所以系统设计时优先选用建设年代小、网络层次高、直达的光缆，在建设县区内二级波分 时尽量不要使用经过交接箱等接入层节点跳纤的光缆。 2、 充分考虑光缆型号的影响 本地网一般为 G.652 光缆，干线一般为 G.655 光缆，如果本地波分建设时受客观条件限制或应急抢修 需使用干线 G.655 光缆（根据经验统计长距离情况下同一路由本地网光缆比干线被挖断可能性更高），由 于 2 类光纤模场直径不同，在 G.652 与 G.655 光缆对接时衰耗将增加，最大达到 2.3dB 左右，链路预算要 考虑，同时要尽量避免 2 类光纤混用。 3、 纤芯选择 为了保证系统的平衡，2 个节点间选用的收发 2 条纤芯的各项指标应一致，在 10G/100G 系统中主要 关注衰耗，根据维护经验 2 条纤芯的衰耗差异不能超过 3dB。
(LOS)
波道
2
6
增加约 5%
2
2
4
降低约 10~20%
光信号丢失
SNCP 保 电层
双向
5
支线路分离 (LOS)、误码、
4
2
护
保护
波道
ຫໍສະໝຸດ Baidu告警等
6
增加约 30~40%
1、 SNCP 保护：仅支持支线路分离方式，等级最高，在光缆中断、质量劣化等情况下均会自动倒换，
需要配置双倍的 OTU 线路板卡，造价最高。
表 1 五种不同保护方式对比表
序 保护方 保护
支线路方式
号
式
类型
倒换条件
占用
8*GE 8*GE
板卡
OTU
OCP
波道
支路 合一
数
造价对比
1
支线路分离
单向 2
2
无保护 无
中断、不倒换
2
支线路合一
波道
2
4
基准价 1
2
降低约 15~25%
3 1+1 波 光层 支线路分离 光信号丢失 双向 2
2
4 长保护 保护 支线路合一
2、 1+1 波长保护（即 OCP 保护）：支持支线路两种方式，仅在光缆中断情况下自动倒换，发生误码等
质量劣化情况不倒换，其中支线路合一方式造价较低。
3、 选用建议：
对保护要求高业务采用 SNCP 保护；
对保护要求一般的业务采用 1+1 波长保护，考虑造价优先采用支线路合一方式。
5 抵御灾害保护
自然灾害可能同时造成多段光缆中断，环网、双归等保护只能抵御单边故障，多段光缆中断可能造成 自愈保护失效、业务中断，自然灾害期间对通信的需求很迫切，所以业务保障显得尤为重要。可采取的保 护措施有：
1、 系统优化设计 大规模的网络建设导致网络越来越复杂，如何进行系统优化设计使网络性能最优化、承载效率最大化、 网络维护最简化，是设计需重点关注的问题，主要包括光缆路由和型号的选择、器件和板卡的选择、指标 设计等方面。 2、 100G 应用 近两年 100G 技术和设备已成熟，且在干线网络、大型本地网调度需求成倍增加，100G OTN 网络开始 在干线网络、大型本地网部署，100G 网络设计在系统指标、耗电、散热、支路侧安排等多个关键点面临新 的挑战。 3、 网络保护方式选择 OTN 网络一般支持光线路保护、1+1 波长保护、SNCP 保护、OWSP 保护和 ODUk 环网保护等多种方式， 如何在保障网络性能的前题下选择经济最优的网络保护方式也是设计需要重点考虑的问题。 4、 抵御灾害保护 近年来气候、生态持续恶化，台风、暴雨等自然灾害频发，这些自然灾害可能导致同时出现多段光缆 中断，将直接影响 OTN 网络，同时将影响 OTN 网络承载的大量业务，随着 100G 的规模应用，有必要采取 更安全的保护措施保障 OTN 网络，提高抵御灾害的抗风险能力。
作者简介 刘涛（1981 年），男，湖北省钟祥市，学士，工程师，在广东南方电信规划咨询设计院有限公司从事通信 网络规划咨询设计和项目管理工作。
4、 选用可调器件 每个波长的功率需单独调整，根据经验在合/分波板不具备单波长可调功能时，在建设时需每个站点 同时有施工人员增加衰耗器进行调测，为了保证平坦度、总功率等指标，扩容时可能需中断原有波更换衰 耗器，实施难度极大，所以必须配置可调的合/分波板。 5、 防止单板故障 组网配置时要结合承载业务保护特点，同一节点承载 PTN 两个方向的波道必须安排在 2 块不同板卡上， SW、OLT 双挂的 2 条链路必须安排在 2 块不同板卡上。 6、 系统指标设计 随着运行时间的增加，受环境、故障处理、割接等因素影响光缆各项指标可能逐步恶化，为了将指标 恶化对系统的影响将到最低，在系统设计时选取比规范更严格的指标，预留更充分的余量。某运营商多年 波分应用总结的指标设计经验可参考： （1）衰耗：G.652 光缆 1550nm 波长的衰耗按 0.3dB/km 取定（标准为 0.22dB/km），在此基础上每段 光放大器按预留 5dB 余量（标准为 3db）配置。 （2）色度色散：G.652 光缆 1550nm 波长色散系数按 20ps/nm.km 取定（标准为 18ps/nm.km）。 （3）平坦度：MPI-S 发送点平坦度控制在 2~3dB 以内（标准为 4dB），MPI-R 接收点平坦度控制在 3~4dB 以内（标准为 6dB）；这一指标在维护过程中很难调整，所以在建设调测阶段要按更高的标准执行。
1 OTN 网络设计面临主要问题
随着国家"宽带中国"战略及实施方案的颁布，我国宽带基础设施已进入高速发展的轨道。近年来移动 互联网、高速宽带、互动电视、3D 高清视频、云计算、云存储、物联网等应用的不断涌现，促使传输网络 从干线到城域网络带宽需求成倍增长。在网络高速发展的时代，WDM/OTN 网络做为最主要的大颗粒业务承 载网络，将扮演越来越重要的角色，同时 OTN 网络建设规模逐年大幅增加，OTN 网络设计在网络建设中占 据重要地位，设计的优劣将直接影响建设的成效。在大规模 OTN 网络建设时代，OTN 网络设计面临着诸多 新的问题：
OTN 网络设计若干问题研究
LIU Tao（刘涛）
（广东南方电信规划咨询设计院有限公司，广东 惠州 516003）
[摘 要] 随着 OTN(光传送网)网络大规模建设，OTN 网络设计面临着网络升级、系统优化设计、100G 应用、网络保护方式 选择、抵御灾害保护等诸多问题。首先对 OTN 网络设计中遇到的各类问题进行深入的分析，然后分别对 OTN 网络设计中的各 类问题进行详细论证，最后分别针对各类问题提出了合理的解决方案。 [关键词] 光传送网，OTN，波分复用，100G，网络保护
6 结束语
在宽带高速发展的时代，OTN 网络做为最重要的大颗粒调度网，将发挥越来越重要的作用，OTN 网络 的设计要紧跟时代步伐，勇于创新，高效解决出现的各类新问题，为 OTN 网络建设、“宽带中国”发展做 出更大贡献。
参考文献（2-5 个）：
[1] 赵光磊. OTN 将全面引领全球光网络市场发展[J].通信世界，2012-11-1(29). [2] 中华人民共和国工业和信息化部. N×100Gbit/s 光波分复用(WDM)系统技术要求[S]. 人民邮电出版社，2013-04-25. [3] 李允博.光传送网（OTN）技术的原理与测试[M]. 人民邮电出版社，2013-04-01.
且同时存在每个波道对应多块板卡的情况，所以必须制定一定的支路侧端口分配规则，为了提高系统、业 务的安全性，可供参考的规则：将业务和冗余维护波道平均分配在配置的板卡上，业务从前面开始占用， 冗余维护占用后面端口，中间端口预留后期使用，预留端口要平均分配到本次新增的支路板中；维护冗余 不单独占用一块板，端口也不用连续使用；双向落地业务还要在不同板卡上。
4、 OLP 保护 在网络中某些段落由于自然灾害、市政建设等因素影响导致光缆经常被破坏，可在这些段落使用光线 路 OLP 保护，如果处于网络边缘甚至可以迂回到其他地市进行保护，某运营商在波分建设过程中应用如下， 第二路由迂回到连平保护“新丰-翁源” 段，可大大提高“新丰-翁源” 段抗风险能力。
图 2 OLP 保护示意图
4 网络保护方式选择
在多种网络保护方式中，最常用的为 1+1 波长保护、SNCP 保护，以下根据建设经验对比分析这两种 保护方式。两种保护方式根据支线路配置又分为五种，以下为五种不同保护方式下的波道安排示意：
图 1 五种不同保护方式下的波道图
上图λ1~5 分别对应下表序号 1~5 组网方式，对比分析如下：
3 100G 应用关键点
1、 光层设计 100G 系统采用了偏振复用+相位调制、高增益 FEC、相干接收、DSP 技术等多种关键技术，确保了 100G 传输系统的性能。发送侧采用偏振复用+QPSK 调制，降低传输波特率，减小 100G 传输器件复杂度；高性能 FEC 纠错技术，分为软判和硬判两种方式，适配骨干网络不同的传输距离场景；接收侧：相干接收，OSNR 容限提升 3dB，提升 100G 传输能力 20%以上；ADC+DSP 处理，在电域实现 CD 和 PMD 补偿，极大提升色散容 限和 PMD 容限，加强光纤适配性，减少业务规划实施难度。 100G 系统光层设计主要受限在于衰耗，根据经验一般超过 80~100km 则要配置光放站，各个厂家的放 大板理论可支持 120km 距离，但由于大功率光放板将影响系统的 OSNR，所以一般为了保持系统性能最佳， 需控制中间段的距离。在进行光缆衰耗核算是要考虑系统 3db 的富余度和不同型号光缆对接的损耗，对于 OLP 保护的段落要根据实际情况进行 3~5db 的系统预留。 2、 OTU 配置 （1）同一个系统根据每业务段 OSNR 的具体情况混合采用 HD 和 SD； （2）为了保证单波都满足 OSNR 要求，保证业务质量，按照最低要求，OSNR>=19.5 采用 HD， 18.0<OSNR<19.5 采用 SD，低于 18.0 做组网优化； （3）对于环中跨段较多、距离较长的波道，要注意电中继的配置，一般情况下超过 200~300km 范围 要根据各个厂家板卡参数核算 OSNR 是否满足，达不到要求的则要选取中间站点配置电中继。 （4）为了维护方便，建议同一个站，同一个方向，采用同一种线路板，同一个复用段采用同一种板 卡（例如：A—B—C 复用段中，A-B 要求采用同一种板卡、B-C 要求采用同一种板卡）。 3、 设备布局 100G OTN 设备集成度高，同时导致单机架功耗大、散热要求高，在设备布局时要重点考虑。 目前各个厂家电层单机架最大功耗 10~15KW，则单列柜只能接 2~3 个 100GOTN 系统，单整流系统只能 接 5~8 个 100GOTN 系统，在取电设计中必须充分考虑做好预留，否则可能导致后期设备有空余槽位，但无 法扩容板卡的情况出现。 功耗大导致发热量很大，所以设备安排时候，不允许电层机架相邻安装，可采取电层机架间安装光层 机架或支路侧 ODF（光分配架），防止区域温度过高，影响设备正常运行。 4、 支路侧安排 100G OTN 系统各个厂家均提供了高密度的支路侧板件，目前单板最高可达到 20*10G、30*2.5G/GE 能 力，对比 10G/40G 系统单板 4*10G、8*2.5G/GE 大幅增加，由此导致支路侧板件使用方式完全与 10G/40G 系统不同。10G/40G 系统中每块支路侧单板基本可对应一个波道，但 100G 系统中每块单板需对应多个波道，