张妤
中国电信股份有限公司邯郸分公司河北邯郸056107
摘要：波分复用技术出现以来，不断朝着大容量、远距离的方向发展。单波速率不断演进，从10G发展到40G，又发展到100G，单波速率的不断加大需要更加先进的技术支持。文章对100G波分在城域网中的应用进行了研究分析。
关键词：100G；城域网；RODAM
1.城域波分技术的优点
城域波分技术就是将密集波分复用技术应用于城域范围内，其优点如下：
（1）提供多业务、大容量的传输平台，可将不同波长的光信号进行分离处理，使得不同信号能够在同一条光纤中传输。
（2）组网灵活、升级便利、接口多样易扩展。
（3）节约了电中计费用，降低成本，扩容简单。
（4）具有高可靠性，光信号通过的环节与电域设备相比大大减少，故障率降低。
2.100G波分复用传输的关键技术
2.1编码技术
随着网络传输距离不断延长，比特率也在不断增大。波分复用系统的长距传输受四项物理条件的限制：色度色散、光信噪比、非线性效应、偏振模色散。如：在码型不变的情况下，波特率从10G提升到40G，色散的容限要降低1/16，光信噪比的要求会提升6dbs，非线性效应的危险性会增加，偏振模色散的容限会降低1/4。为了避免以上物理条件对波分复用传输产生影响，就会采用新型的编码技术：多进制调制、相位调制格式（QPSK）以及RZ技术。
2.2SD-FEC技术
在光传送技术中减低OSNR的主要手段是前向纠错，前向纠错在线路速率不断提升的背景下经历了三代发展。第一代是以RS为代表的代数码技术，在光通信的领域之中应用十分广泛。随着40G波分复用系统的发展，第二代采用硬判决编码技术，相较第一代FEC技术，纠错能力更强且增益更高。到100G时代，第三代采用软判决编码技术。
软判决编码技术与硬判决编码技术主要区别在于对信号量化采用的比特位数，其中硬判决编码技术主要用1位比特数对信号进行量化，其判决就是1或者是0。而软判决编码技术在信号量化时采用的是多个比特位，在判决时主要采用00、01、10、11，准确率更高。
2.3相干接收与DSP技术
在100G调制中首先选用相位调制格式，选择偏振复用方案，应用PDM-QPSK技术实现50GHz的波道间隔。但是两个偏振上面都独立加载了业务信息，在光纤实际传输的过程之中，两个不同偏振的光信号就会相互耦合，而且会在光纤的PMD效应之下产生错误码，这样就会影响光纤的传输质量。此时，就要应用相干接收与数字信号处理，以此解决PDM此问题。
色散效应与PDM效应都会影响相位畸变与时延，这些会在信号传输的过程中转化为码间干扰，最终造成信号损伤。解决此问题的方法就是对光信号的电场进行探测，再应用线性补偿的方法在光场上面抵消色度色散以及PDM效应。之后采用数字信号处理的方式将信号传输过程中的码间干扰消除，提升信号传输的质量。
2.4ROADM（可重构光分插复用器）、ASON技术
ROADM的功能是通过软件配置方式，在光层实现以波长为颗粒的业务上路、下路和直通状态的灵活选择，不影响其它波长的正常工作，多维ROADM设备还可以配置各方向间波长的转接关系。
ASON（通过控制平面来实现配置连接管理的光传送网）在ROADM技术基础之上引入控制平面，其保护恢复机制具备了自动化特性。有如下几种：
1+1保护：提供专用的保护通道、源节点双发业务和宿节点选收业务，保护时间在50ms以内。
重路由策略：主要分为两类，实时动态重路由和预置静态重路由。实时动态重路由是指工作路由中断后，故障节点根据当时的网络资源情况实时计算出恢复路由，同步将业务切换到恢复路由上。当恢复路由再次发生故障时，重复实时动态重路由程序，由此实现多次故障恢复。这里的抵抗故障次数与保护路由资源的数量是成正比的。预置静态重路由指发生故障前就在预置表中为业务预置了恢复路由。发生故障时，可以从预置表中实时调用恢复路由，对业务进行切换。预置表中的恢复路由会定时更新。
无保护：在所承载业务SLA较低或者承载业务的上层协议已经提供了保护能力的情况下，实施无保护策略。
3.100G波分技术在城域网中的具体应用
以某地市城域骨干网OTN系统为例，分析网络现状，承载了BRAS、IPRAN、PTN、OLT等上行业务及部分大颗粒专线业务，为各节点路由器之间提供高可靠性的传输链路。
3.1主要承载业务分析
本地网承担了城区/县/乡业务节点到城域核心节点的业务流量，其业务具有以下特点大量的GE业务，来自宽带接入和大客户接入的GPON设备上行2.5G/10GEPOS业务，来自IP城域网各节点路由器之间传输需求，要求OTN层面高可靠的保护，不要求汇聚少量的MSTP网络STM-N信号，OTN替代裸光纤使用业务多数以双归属方式流向城域核心出口。
PTN/IPRAN业务主要承载2G、3G、4G基站业务回传至核心机房落地和部分小颗粒专线，要求OTN能够透传1588V2时间同步信息或同步以太网。
各业务QoS要求不同，有的业务需要高可靠性ODUk保护，有的不需要保护。
数据业务主要承载SR/BRAS县到市的业务；OLT业务主要承载各乡镇、各县的OLT上行业务3.2OTN、10G、40G、100G技术比较OTN10G设备支持ODU0/1/2交叉颗粒，交叉容量小于1T，不足以应对未来业务流量的增长需求，城域网需要新建更高速率更大容量的OTN网络。
OTN40G设备支持ODU0/1/2/2e/3交叉颗粒，交叉容量达到1T以上，但其自身的技术缺陷限制了其发展：
对系统OSNR、色散、非线性要求苛刻，传输能力差对线路偏振模色散PMD要求较高，对光纤线路有限制存在多种调制方式，系统设计复杂对系统OSNR等参数的监测能力不及10G系统复用段层保护不能达到电信级要求，保护能力不如10G、100G系统系统维护的复杂度和网络维护成本都将比10G系统要高OTN100G设备的引入不仅大幅提高带宽速率，在城域网骨干层应用部署支路线路分离的OTN系统，为GE/10GE等各种颗粒业务提供汇聚、交叉，可以满足各种类型业务的承载，实现100G的高速带宽复用。100G系统具有以下优势：
采用统一解决方案：偏振复用-正交相移键控（PM-QPSK）+相干光接收调制解调标准单一，有利于快速市场部署相干接收可使100G超过1000km无电中继传输不需要色散补偿和PMD补偿，大大方便了工程部署和网络维护100G具有与现存的10G系统相当的传输性能，并兼容10G波分系统系统色度色散容限更好：>800ps/nm，偏振模色散PMD容限更好：>10psDGD采用PM-QPSK调制技术和相干接收，并结合高编码增益的前向纠错（FEC）技术，电域信号处理替代原有色散补偿。
4结论
综合上述内容，100G波分系统的成熟商用，为即将开始的5G承载网大规模建设和其他宽带化业务的承载提供了可行性很高的建设方案，100G波分系统在地市城域网骨干层的布局难度要小于40G波分系统，且能带来更高效率和大容量的传输能力，为今后网络发展和全业务竞争提供有力保障。
参考文献：
[1]王会义,陈海嫦.100Gb/s波分技术在城域网中部署探讨[J].广东通信技术,2017,37(03):58-60.
[2]范景祥.100G波分技术在城域网中的应用研究[J].通讯世界,2015(04):74-75.