光网络规划概述.docx

1、光网络规划概述附录二 光网络规划概述1.1.术语定义局点：纯粹的地理概念，用户机房所在地的地理称谓，局点的命名尊重用户的称谓；站点：对于SDH：主子架与该主子架所带出的扩展子架的联合体；WDM站点/模块：多个BWS 320G子架组成的WDM功能实体，模块是组网图的基本元素，WDM模块类型包括四种：OTM（包括n*OTM）、OADM、OLA、REG；网元：一个子架就是一个网元，网元是基本拓扑图的基本元素；子架网元：在网管中，BWS320G子架称为子架网元，BWS 320G的子架从物理上讲都是相同的，从功能上分为光集成子架（OIS），光转发子架（OCS），光线路放大子架（OAS）；业务级别：基本拓

2、扑的最高线路速率，业务级别包括： 155M（STM-1）、622M（STM-4）、2500M（STM-16）、10G（STM-64）； 业务方向：在基本拓扑中，网元之间（或站点之间）的业务流向，分为单向业务、双向业务、广播业务；一致路由： 传输网络中两个站点A、B，A到B的业务和B到A的业务物理路径相同，称为一致路由；分离路由： 传输网络中两个站点A、B，A到B的业务和B到A的业务物理路径不同，称为分离路由；双向业务： 我们称一致路由的业务为双向业务；单向业务： 我们称分离路由的业务为单向业务；广播业务： 同时向所有接收站发送信息包的通讯方式，总线式，一点发，多点收，主要面向广电用户；主环方向

3、：一般的，面对机柜将机柜左侧的（单光口）光板定义为西向板位，将机柜右侧的（单光口）光板定义为东向光板，对于多光口光板，一般的，我们定义上光口为西向，下光口为东向。西收东发的方向即为主环方向。 在网络拓扑中也可以理解为上游站东向板位（或光口）指向下游站西向板位（或光口）的方向；相邻站：在网络中与一个站有直接线路连接关系的站点称为该站的相邻站点；拓扑上游站：连接一个站西向线路板位（或光口）的相邻站点称为该站点的拓扑上游站；拓扑下游站：连接一个站东向线路板位（或光口）的相邻站点称为该站点的拓扑下游站；上游站点 ：针对本站接收的某一个特定的信号而言的，此信号可以是某一个2M业务信号，也可以是ECC信号

4、、公务信号等。对于本站接收的信号，发送此信号的站点以及中间信号穿通的站点都称之为“针对该单向信号的本站的上游站”； 下游站： 此术语一般和“上游站”术语成对使用。对于本站发送的某一个信号，最终接收此信号的站点以及中间信号穿通的站点都称之为“针对该单向信号的本站的下游站”；相邻网元： 在网络中与一个网元有直接线路连接关系的网元称为该网元的相邻网元；对端站：对于某个业务，该业务的源/宿站点为别为A、B两站点时，我们称（对于该业务）A为B的对端站，或B为A的对端站；对端网元： 对于某个业务，该业务的源/宿网元为别为A、B两网元时，我们称（对于该业务）A为B的对端网元，或B为A的对端网元；ECC通道：

5、嵌入控制通路，用于各网元间的通信功能，支持网络管理；DCC通道：是ECC通道的物理表现形式。通过协议，逻辑控制就形成了用于网元间互相通信的ECC通道。1.2 光传输网络规划原则与分层思想SDH标准的制订使光传输系统已不再只是针对光通信设备的规范，而是引入了光网络的概念。SDH从复用技术上讲是TDM方式，无法充分利用光纤的带宽资源，DWDM则有效解决了这一瓶颈。需要说明的是：SDH和DWDM并不是相互排斥的，在组网时更重要的是根据网络地位和业务需要选择一个技术、性能、价格相对最为合理的光网络，一方面提高光纤网络容量，另一方面提高网络的业务接入容量。在规划网络时首先要有分级分层的思想：“分级”从业

6、务管理的角度来看：光传输网分为：一级干线（国家级干线）、二级干线（省级干线）、本地层传输网、接入层传输网；“分层”从传送技术和业务承载关系上来讲分为物理层、传送层和业务层，每层建筑在下层之上，屏蔽底层信息。尤其是DWDM和SDH混合组网时，分层的思想尤为重要。例如DWDM网络，假如DWDM的业务接口为SDH和IP，那么这时光纤光缆相对于DWDM就相当是物理层，DWDM相对于SDH就相当是传送层，SDH和IP相对与DWDM就相当于业务层。如果是一个SDH网络，那么PDH业务相对于SDH有相当与业务层，SDH就相当与传送层。有了分层的思想就不会产生用一张组网图把一个DWDM+SDH工程的组网关系画

7、得很清楚的想法了。它们就不在一个层中，每个层的的设计要点是不一样的，网络要素也是不一样的，工程师在进行SDH工程的时候，见过用户将光缆路由图与SDH网络图画在一张图上而且两者都画的很清楚的吗？道理是一样的，进行网络设计时，首先就是要根据用户网络地位、级别、业务建设需求、光缆资源，将传送网分层，确定层与层之间的对接关系，然后分层设计。对于DWDM，可以继续分层： 光复用段、光再生段、光中继段：光复用段：有业务上下的段层，对应SDH的再生段，就是指OTM之间、OTM与OADM、OADM之间的段层；光再生段：经过3R信号处理的段层，就是指OTM与REG、或者REG与REG之间的段层；光中继段：经过光

8、放大处理的段层，就是指OTM/OADM/REG与OLA之间，或者OLA之间的段层；对于SDH，也可以继续分层为：再生段（RS）、复用段（MS）、高阶通道层（HP）、低阶通道层（LP）。对于传统窄带网络的传输网，目前的规划建议如下：一级干线采用DWDM（32波）+10GSDH的方式；对于二级干线采用DWDM+10GSDH2.5GSDH的方式，对于本地网采用2.5GSDH（汇接点可以采用10GSDH），对于接入层采用155/622SDH（汇接点可以采用2.5SDH）。对于宽带传输网，业界没有完全统一的认识，IP over ATM、IP over SDH 、IP over DWDM等方式也各有优缺点

9、。目前华为的城域多业务传送平台的具体实现为Metro设备。分层设计的思想仍然适用：对于城域骨干层采用Metro6100（IP/ATM/SDH over DWDM），对于城域汇接层采用Metro6100 （PDH/IP/ATM over DWDM）或者Metro 3000/3100 （PDH/IP/ATM over SDH），对于城域接入层可采用Metro 3000/3100或者Metro 1000/1100。1.3 DWDM组网规划DWDM组网规划主要考虑三方面：一、根据现有光缆资源、网络地位确定组网方式； 二、传输受限距离与光网络再生端、中继端规划；三、根据业务容量规划上下波数；1.3.1

10、拓扑方式OptiX BWS 320G最基本的组网方式为点到点方式及链形组网方式，由这两种方式可组合出星形，环形等较复杂的网络形式。点到点组网是目前 DWDM设备组网最普谝的一种方式。它不需要OADM设备，只由DWDM 光终端复用设备和光线路放大设备组成。在本地网和干线网的情况，当光分插复用设备上下波长时，有些业务可能还需要继续往另外的方向传输，推荐使用链型组网。在城域网的应用中，根据需要可以由DWDM的光分插复用设备构成环形网。 环形网一般都是由SDH自己进行通道环或复用段保护，DWDM设备没有必要提供另外的保护。但也可以根据用户需要进行波长保护。1.3.2. 关于传输受限距离与再生端/中继端

11、规划限制光纤系统传输的三个因素：衰耗、色散和光信噪比（事实上还包含光纤非线性等其他因素的影响）。 因此，在网络设计时要考虑色散，功率衰耗和光信噪比（OSNR）三方面的因素，具体的： 色散的解决办法：采用高色散容限的光源（比如EML激光器、M-Z外调制激光器）。衰耗的解决办法：在光纤线路中使用掺饵光纤放大器（EDFA）。信噪比（OSNR）：光放大器的级联使光ASE噪声累积，导致光信噪比（OSNR）降低，光信噪比降低到一定程度后将严重危害系统的性能值（灵敏度降低）、通过优化网络参数来解决。考虑光源的色散受限距离，划分网络的再生段，选择合适的OTU单板。考虑光放大器功率，划分网络的光中继段，选择合适

12、的EDFA板。1.3.2.1 色散预算色散受限距离=(色散容限/色散系数)+DCM补偿-(1030)(确保系统有1030公里冗余度）色散容限：OptiX BWS 320G系统目前提供光发送端波长转换板（TWD/TWF板）的色散容限为700ps/nm，若在G.652光纤中传输，其色散系数为17ps/nm.km，考虑到系统的冗余度1030km，无补偿最大传输距离L=700/17-(1030)=1030km。也就是说：系统传输距离超过30km时就必须加入DCM（色散补偿光纤）进行补偿；同理，若在G.655光纤中传输，其色散系数为6ps/nm.km，无补偿最大传输距离L=700/6=117km，考虑余

13、量后，传输距离超过100km时必须加入DCM补偿。 色散系数： G.652光纤在1550nm波长的色散系数为17ps/nm.km；G.655光纤在1550nm波长的色散系数为6ps/nm.km。DCM（色散补偿模块）补偿：可以按照实际补偿距离分为四种不同规格的色散补偿器：DCM（20）20km补偿器、DCM（40）40km补偿器、 DCM（60）60km补偿器、DCM（80）80km补偿器。下面分4种情况说明：A: 如采用无FEC功能的集成式系统和G.652光纤:满足四种规格的组网：计算公式为： DCM ?L-(色散容限/色散系数)-(1030) =L-(700/17)-(1030) =L-(

14、1030)（1）129dB（目标距离105km）DCM?L-(1030)=105-(1030)=7595km 选DCM(80)（2）227dB（目标距离98km2）DCM?L-(1030)=196-(1030)=166186km建议选DCM(80)+DCM(60)+DCM(40)=180（3）325dB系统（目标距离390km）DCM?L-(1030)=270-(1030)=240260km建议选DCM(80)+DCM(80)+DCM(80)=240（4）422dB系统(目标距离480km)DCM?L-(1030)=320-(1030)=290310km建议选DCM(80)+DCM(80)+D

15、CM(80)+DCM(60)=300B: 如采用无FEC功能的集成式系统和G.655光纤:注：首先将G.655折算成G.652长度：Lx=L(6ps/17ps)（1）129dB（目标距离105km）DCM?Lx-(1030)=37.1-(1030)=7.127.1 建议使用DCM(20)（2）227dB（目标距离98km2）DCM?Lx-(1030)=69.2-(1030)=39.259.2km 建议使用DCM(40)（3）325dB系统（目标距离390km）DCM?Lx-(1030)=95.3-(1030)=65.385.3km 建议使用DCM(80)（4）422dB系统(目标距离480km

16、)DCM?Lx-(1030)=113-(1030)=83103km 建议使用DCM(60)+DCM(40)C: 如采用有FEC功能的开放式系统和G.652光纤:（1）136dB系统（目标距离130km）DCM?L-(1030)=130-(1030)=100120km建议选DCM(60)DCM(40)=100km（2）331系统（目标距离113km3）DCM?L-(1030)=339-(1030)=309329km 建议配置DCM=320km（3）624系统（目标距离87km6）DCM?L-(1030)=522-(1030)=492512km 建议配置DCM=500km （4）822系统（目标距

17、离80km8）DCM?L-(1030)=640-(1030)=610630km 建议配置DCM=620kmD:如采用有FEC功能的开放式系统和G.655光纤:注：首先将G.655折算成G.652长度：Lx=L(6ps/17ps)（1）136dB（目标距离130km）DCM?Lx-(1030)=45.9-(1030)=15.935.9km 建议使用DCM(20)（2）331dB（目标距离113km3）DCM?Lx-(1030)=119.6-(1030)=89.6109.6km建议使用DCM(60)DCM(40)=100km（3）624dB系统（目标距离687km）DCM?Lx-(1030)=18

18、4.2-(1030)=154.2174.2km 使用DCM=160km（4）822dB系统(目标距离880km)DCM?Lx-(1030)=226-(1030)=196216km 使用DCM=200km不等间距组网实际的工程设计中，多数情况下为不完全等间距组网。这就需要在衰耗、色散和OSNR三方面综合考虑。首先根据OSNR的限制（无FEC时，OSNR=26dB；带FEC时，OSNR=20dB），划分光复用段；其次，在光复用段内部，结合工程中实际站点和光放的参数指标确定光中继站的位置；最后，根据前面提到的色散补偿原则进行合理的色散补偿。当然，还要考虑线路的偏振模式色散等因素的影响。1.3.2.2

19、 功率预算OptiX BWS 320G集成式系统（不使用FEC功能）能够支持129dB（目标距离105km)、227dB(目标距离298km)、325dB(目标距离390km)、422dB(目标距离480km)的传输。开放式系统（使用FEC功能）能够支持136dB（目标距离130km)、331dB(目标距离3113km)、624dB(目标距离687km)、822dB(目标距离880km)的传输。 华为公司的带外FEC功能采用强力纠错的RS(255,239)编码,线路速率为10.66Gb/s，在OSNR为20dB时，系统余量高达7dB(BER=10E-12)。具体配置情况如下(无FEC)： 42

20、2dB实际中继传输衰耗=22dB时，规范为22dB规格。发送端配置增益为23dB的光功率放大器WBA，发送端的单波长输出功率为+5dBm，接收端配置增益为14dB前置光放大器WPA，接收端输入光功率为-17dBm 。 325dB实际中继传输衰耗=25dB时，规范为25dB规格。发送端配置增益为23dB的光功率放大器WBA，发送端的单波长输出功率为+5dBm，接收端配置增益为14dB前置光放大器WPA，接收端输入光功率为-20dBm 。 227dB实际中继传输衰耗25dB时，规范为27dB规格。发送端配置增益为23dB的光功率放大器WBA，发送端的单波长输出功率为+5dBm，接收端配置增益为20

21、dB的光前置放大器WPA，接收端输入光功率为-22dBm。 129dB实际中继传输衰耗27dB时，规范为29dB规格。发送端配置增益为23dB的光功率放大器WBA，发送端的单波长输出功率为+5dBm，接收端配置增益为20dB的光前置放大器WPA，接收端输入光功率为-24dBm。有FEC功能时具体配置情况如下： 822dB实际中继传输衰耗=22dB时，规范为22dB规格。发送端配置增益为23dB的光功率放大器WBA，发送端的单波长输出功率为+5dBm，接收端配置增益为14dB/20dB前置光放大器WPA，或23dB的光功率放大器，接收端输入光功率为-17dBm 。 624dB实际中继传输衰耗=2

22、5dB时，规范为25dB规格。发送端配置增益为23dB的光功率放大器WBA，发送端的单波长输出功率为+5dBm，接收端配置增益为14dB/20dB前置光放大器WPA，接收端输入光功率为-19dBm 。 331dB实际中继传输衰耗25dB时，规范为27dB规格。发送端配置增益为23dB的光功率放大器WBA，发送端的单波长输出功率为+5dBm，接收端配置增益为14dB/20dB的光前置放大器WPA，接收端输入光功率为-26dBm。 136dB实际中继传输衰耗27dB时，规范为29dB规格。发送端配置增益为23dB的光功率放大器WBA，发送端的单波长输出功率为+5dBm，接收端配置增益为14dB/2

23、0dB的光前置放大器WPA，接收端输入光功率为-31dBm。1.3.2.3 OSNR的影响光放大器（EDFA）的应用引入ASE噪声，使信号质量下降，从而导致系统接收灵敏度降低。光放大器的级联导致多个光放大器的ASE噪声在接收端累积起来，最终共同影响OSNR。放大器级连后在接收端得到的ASE噪声的大小与所级联的每一个放大器的增益和各个中继段的 规格中继距离（衰耗）有关。在总长度相同的情况下，多个小增益的中继段级连后的OSNR比少个高增益的中继段级联后的OSNR要好。因此，对再生段进行设计时，要充分考虑到各种级联方式的优劣。对于10Gb/s速率的带FEC功能的光信号，工程设计时要求进入光接收机信号

24、的光信噪比20dB。注意，也有运营商要求大于22dB,这时系统规格要做相应调整。对于10Gb/s速率的不带FEC功能的光信号，工程设计时要求进入光接收机信号的光信噪比26dB。1.3.3 DWDM组网保护OptiX BWS 320G骨干DWDM光传输系统对业务的保护机制有两类：一是光通道保护；二是光复用段保护。 光通道保护采用了两套OTU，一套用于工作线路，一套用于备份，一条光缆中的两条光纤线路是工作线路，另外一条光缆中的两条光纤用作保护线路。在链路两端采用两块SCS板来实现双发选收，通过 LOS、B1 OVER等触发保护倒换。接收端的工作OTU处于激活态，保护OTU处于休眠态。 一旦发生业务

25、故障，系统将关掉工作OTU，而激活保护OTU。光通道保护主要用于对POS、GE等非SDH业务的保护。OptiX BWS 320G设备还提供光复用段的保护，通过OLP单板进行信号的并发选收来实现两条光缆路由的一条用于工作线路，一条用于保护线路。在一般情况下，设备工作在工作线路上，但当发生意外，例如工作线路（光缆）发生断纤或者性能下降时，设备通过OLP板会自动切换到保护线路（光缆）上，使业务不发生中断。另外，设备对保护线路具有实时监测功能，当保护线路发生断纤或性能下降时，设备也会及时检测到，以便及时处理。因此，DWDM设备的保护对象是光层上的传输线路，通过OLP板实现光线路保护，提高了网络的可生存

26、性。1.4 SDH组网规划1.4.1 SDH网络规划指导SDH组网规划主要考虑两方面：一、根据现有光缆资源、网络地位确定拓扑类型和保护方式；二、根据中继接口需求规划线路速率与支路业务容量、根据传输距离规划该线路速率级别光板的具体型号；1.4.2.1 系统传输受限距离的计算方法根据实际光缆的参数计算可允许的再生段距离。再生段距离的计算分为两种情况： 第一种情况是损耗受限， 即再生段距离由光通道衰减决定。第二种情况是色散受限， 即再生段距离由光通道总色散所限定。一般采用最坏值法设计。A、损耗受限系统的实际可达再生段距离可用下式来估算：L1= PS表示寿命终了时发送光功率(dBm)，一般要求在正常发

27、送光功率（工程厂验值）的基础上扣除1dBm余量。PR表示寿命终了时接收灵敏度(dBm)，一般要求在正常接收灵敏度（工程厂验值）的基础上扣除3dBm余量。 （BER=10E-12)PP表示光通道代价(dB) 。对于STM-16、STM-4、STM-1 取1dB，对于STM-64，取2dB。但对于L16.2 取2dB。Ac表示活动连接器损耗(dB)。 Ac=0.5 dBMc表示光缆富裕度(dB)，一般取3dB。光纤衰减系数：1310nmaf=0.37dB/km1550nmaf=0.22dB/km光纤熔接头平均衰减：as =0.055 dB/KmB、色散受限系统的实际可达再生段距离可用下式来估算：L

28、2= Md表示最大色散。取决于发送激光器的特性D表示光纤最大色散系数，对于G.652光纤D=20 ps/（nm*km），G.655光纤D=4 ps/（nm*km）。G.653光纤我们还没有掌握实际工程中的计算参数，一般情况下G.653光纤可以忽略色散的影响。如果使用BER35d B时要考虑用ABPA板，若线路损耗35dB时要考虑用ABA2）。功放加在光发送器后，由于光放的工作特性，它输出的光功率是恒定的，因而计算发光功率时不必扣除1dBm的富余度。预放加在光接收器前，计算时要取预放本身的接收最差灵敏度值。有的预放板接收激光器采用了反馈控制技术，这样的PA在计算最差灵敏度时不必扣除3dBm的富余

29、度。10GV2中PA的接收灵敏度取-29dBm，计算时需扣除3dBm的富余度。特别说明，10GV2的ABPA板上包含一个BA和一个PA模块，因而当需要同时用BA和PA时，只需选用BPA板就行了。当中继距离色散受限时可以加入色散补偿板（DCU）。一般DCU加在BA前，或是PA后，必要时也可以在BA前和PA后分别加一DCU，这样不会增加通道的损耗。如果没有BA或PA，而单独加入DCU时需要在计算通道损耗时扣除DCU本身引入的损耗，一般扣除6dBm（这种情况很少见）。10GV2系统中采用啁啾光栅做色散补偿，其色散补偿量标称值为40公里、60公里和80公里（指对G.652光纤）三种规格。由于制作工艺的

30、问题实际的补偿量有一定偏差，规定的最大偏差为10%，因而在设计时应留有余量。应用于其它光纤时需根据可补偿的最大色散值进行计算。当传输距离大于120公里时，需要增加线路放大器，或者增加电中继。系统的配置需要根据实际的情况综合考虑光功率预算、色散限制、光纤非线性效应、OSNR限制以及系统成本后，得出最佳系统配置方案。推荐使用电中继解决。1.4.2.3 各种光接口标准：155Mbit/s光接口： S-1.1：光接口发送光功率为-12dB，按劣化1dB考虑，其寿命终了时发送光功率为-13dB；接收灵敏度为-32dB，按劣化3dB考虑，其寿命终了时的接收灵敏度为-29dB。光通道代价为1dB，活动连接器

31、的损耗为1dB，光缆富余度为3dB。1310波长：L=-13-（-29）-1-1-3/(0.37+0.055)= 25.9km最大传输距离（衰耗限制）：25.9km对该光口可以不考虑色散受限。622Mbit/s光接口ITU-T建议规定S-4.1、L-4.1、L-4.2光口的最差灵敏度为-28dBm，我们设备的最差灵敏度为-30dBm，这样除去3dBm的设备富余度后，不能满足建议的要求，这点需要注意。S-4.1：光接口发送光功率为-13.5dB，按劣化1dB考虑，其寿命终了时发送光功率为-14.5dB；接收灵敏度为-30dB，按劣化3dB考虑，其寿命终了时的接收灵敏度为-27dB。光通道代价为1dB，活动连接器的损耗