解析100G,OTN系统关键技术及主要故障

摘 要：我国经济发展水平的不断提升，极大地促进了网络技术的发展与进步，并使其在各个行业中应用范围逐渐扩大。随着经济全面发展，人们对于网络传输的速率和准确性提出了更高的要求。针对于各行业对信息传输的数据大小、传输过程的保密性等方面不同的要求，100G OTN技术以自己独特的综合性能逐渐成为传送网的最佳选择。本文首先对100G OTN技术进行了一定的概述，并在此基础上，对100G OTN系统关键技术及主要故障进行了研究，仅供参考。

关键词：100G OTN系统；关键技术；主要故障

中图分类号：TN929.1 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）36-0257-02

1 引 言

随着近几年来网络和互联网的快速发展，互联网用户数以及用户种类变得越来越丰富，互联网的应用数量、应用带宽都呈现出了爆发式的发展，中国的互联网在4、5年之内，其主干网的流量年增长率已经高达70%左右。随着宽带中国光网城市技术的不断深入实施，移动互联网、物联网以及云计算等新型宽带逐渐得到越来越广泛的应用，这在很大程度上促使传送网络的容量越来越高。经过几年的努力，100G标准已完成，技术也已取得突破，主流设备商已经发布了100G产品，100G时代已经来临。以下重点围绕100G OTN系统关键技术及其主要故障问题展开研究与探讨。

2 100G OTN技术

2.1 100G OTN技术的概述

100G OTN是基于WDM技术诞生新形式的数据传送网络。其发展综合SDH和WDM技术的全部优势，通过100G OTN技术的发展，为数字传输和模拟传输制定了统一的标准。100G OTN技术具有传输量大的优势，可以满足不同用户的不同使用需求，便于网络信息的传输。同时，在传输数据的过程中，其传送速率也得到了很大的提升。

2.2 100G OTN技术的优势

100G OTN技术与别的传送网技术相比较，其优势如下：

（1）从网络建设及运行维护来看：其价格成本要比其他较大部分的传送网技术价格低，据100G OTN技术商用试验的结果表明，其技术应用成本是10G网络技术的5～6倍，即100G OTN技术成本能够降低40～50%。

（2）OTN技术在其传输形式以及数据压缩上，大大简化了传送网的业务逻辑，实现了线路容量的灵活配置、业务灵活的接入和调度，并且可以使传送网络实现对其控制和管理，能够对100G大型管道进行精细管理和传输。从网络演进的趋势来看，100G OTN技术的组合应用符合传送网特别是骨干网服务层的要求，即大线路容量、大颗粒调度能力，这也是运输网络未来发展的价值所在。

2.3 100G OTN技术的特点

目前，我国在100G OTN技术的研发和应用方面已取得一定成果。为了更好地对这项技术的进行推广和应用，我们需要对这项技术的具体特点进行深入的了解。首先，从设备形态来看，目前的100G OTN技术主要有以下四类设备：光交叉连接、基于交叉连接矩阵的电交叉连接、光电混合拦截、光电联合设备。这四种设备形式的具体应用可以大大增加100G OTN技术的应用范围，使得该技术能够针对不同的用户需求做出相应的调整。

3 100G OTN系統关键技术

3.1 PM-QPSK调制

在100G OTN系统中，发射机采用PM-QPSK（偏振复用-正交相移键控）调制方式。PM-QPSK光调制方式是OIF推荐的100G长距离光传输调制方式。OTU4速率分成4路，即28～32G波特率，每两路做一个（差分）正交相位调制（QPSK），两个QPSK光输出信号按偏振态正交复用，形成100G PM-QPSK光信号。

3.2 相干接收

在100G OTN系统中接收机采用相干接收。接收端的激光器可以对与发送端激光器中心波长相等的激光器进行选择，通过对电路进行同步处理，促使接收端与发送端的相位相等，从而使相干条件得以形成，这对于“相位调制”信号的还原十分有利。另外，对相干接收进行利用的优点是能够对更高的OSNR灵敏度进行有效提供，对于实际传输距离的提升而言也有着十分重要的作用。

3.3 数字信号处理（DSP）技术

在信息传递过程中，一般是将信息数据转化为光信号进行传递，通过光纤等线路进行传输。基于光信号易受外界干扰出现错误的劣势，在传递过程中，错误信息一般会随着传输距离的增加而增大，且在传递过程中，会出现偏振现象，影响光信号的传递速度，这对于网络的发展而言，这是致命的缺陷。采用数字化技术，便可有效解决这种不足。数字化技术即对信号形态进行处理，保持原有的偏振态，尽可能降低信号出现变化的概率，保证信息传输的速度以及数据接收的质量。

3.4 前向纠错技术

前向纠错技术在保证信息安全性传递过程中具有重要作用，100G OTN技术数据信息传递的过程中，通过前向纠错技术进行检查，进而可以识别传送数据的错误编码，且该技术还可以根据所设定的程序，对相应的错误信息进行修正，以确保信息传送的准确性。相关人员对正在线路传输过程中的数据添加适当的冗余信息，并通过这些冗余信息对当前传输过程中存在误码进行检测、识别和纠正。前向纠错技术为数据在传递过程中的安全性提供了一定的保障，进而保证了100G OTN系统传输的稳定性。

总之，相干接收、软判决、PM-QPSK编码、DSP等技术的应用提升了OSNR容限、具有足够的色度色散和PMD容限、克服了光纤的非线性效应，使长距离大容量传输成为可能。

4 主要故障

4.1 拉曼放大器故障处理和维护

4.1.1 拉曼放大器容易出现的故障

由于拉曼放大器持续保持高的工作功率，使得它对于线路的各项性能而导致的插损、全程损耗的回波损耗异常敏感，一旦光缆受到极端天气，例如强风、履冰等外力的影响后，由于过高的损耗，轻则会导致拉曼放大器预警，重则会导致拉曼放大器的泵浦停止工作，会导致整个系统的安全稳定运行受到影响。

4.1.2 拉曼放大器的日常维护

（1）在实际运行维护中，要确保10km内的单点附件损耗要小于0.1～0.2dB，为了达到此要求，建议不要采用光纤连接器，为了实现对光纤的连接，避免烧毁元器件，直接用直熔的方法连接所有连续点。要保证30km内的单点附加损耗小于0.4dB。

（2）光纤接头清洁。拉曼放大器必须定期更换，在更换时，必须对光纤连接器断面进行检查，要用酒精棉对光纤连接器断面进行清洁，在清洁后，要使用光纤检查器对拉曼放大器的FC接头进行检查。在可以拔出光配盘的情况下，对法兰盘的尾纤接头一并进行清洁和检查。如果经过检查发现清洁度达不到要求，必须对尾纤的跳线进行更换，然后再次进行清洁度的检查工作。

（3）告警的处理。拉曼放大器在加电后，工作界面不能出现任何告警。拉曼放大器常见的告警包括无OSC收光、无输入光、高背向反射。

4.2 Y-Cable倒换失败的故障处理和维护方法

4.2.1 Y-Cable倒换失败的故障

用户的信号通过Y-Cable分配到分为两个OUT客户侧，Y-Cable实现了对整个线路的保护，当主用路径发生故障时，会导致OUT客户侧自动关闭，这时会让OUT激光器自动打开，启动了备用路径，业务通过备用路径，瞬间恢复。在Y-Cable出现故障时，系统会倒换失败，导致业务中断。

4.2.2 排查Y-Cable的故障

传统Y-Cable的排查方法是在A端放至网络测试仪，然后在B端让Y-Cable环回，这种方式虽然常用，但是存在一定的缺陷。这是因为当A端中断了主用光路的线路时，A端的设备会自动倒换到备用光路，在A端中断了主用发光线路时，B端會将OUT客户侧关闭发光，因为B端采用了Y-Cable环回，B端的OUT客户侧光也会关闭，会直接导致A端的客户侧关闭，系统软件会出现误判，认为也关闭了，导致倒换失败。因此，为了实现对Y-Cable的正确倒换测试，必须在A、B两端都用网络测试器测试。

4.3 光功率异常故障

在100Gbit/sOTN系统中，光放大盘、合/分波板、OTU单板（支线分离或者合一单板）输入光功率过高、过低均有RLOS、MUT-LOS、LOF以及输入光功率过高、输入光功率过低等告警，这些告警都会影响传输通道性能，导致单波业务不通。

处理思路：光功率异常故障，应本着先外部后内部，先线路后支路的原则，检查两站的FIU之间的线路衰耗是否发生变化，排除线路原因后从本站入手，沿着信号流从FIU→OA→D40→OTU，逐点查看光功率，排除架内尾纤、衰耗器等问题，将故障定位到单板。

4.4 误码故障

根据误码出现的范围，可以分为两类：系统误码及单波误码。

4.4.1 系统误码

当波分系统出现多波误码，或者链路上所有波长都出现误码时，说明此链路的波分系统传输能力下降了，产生问题原因与此条波分链路整体有关。可能原因：光缆的PMD，光缆/尾纤接头的反射等；DCM的补偿量配置不合理；接地、高电磁干扰、高温等环境原因导致波分设备出现误码。

4.4.2 单波误码

系统光功率正常，其它波道运行正常，单个波道出现的误码。主要原因是：单波输入光功率过高或过低、OTU单板光模块光口脏污，合分波板端口脏污，OTU单板与合分波板连接尾纤端面损伤，尾纤老化，或者敷设时受到挤压，弯曲过大以及对接的OTU单板的FEC类型，速率映射模式配置不一致导致误码。

5 结 语

随着社会的不断发展，人们的生活观念不断变化，在未来的传送网发展中，100G OTN技术将被广泛应用，在数据传输能力、信息传输速度程度、信息传输的质量以及系统的成本方面有着极大优势。联通运营商在加大100G OTN技术的国干、省干、城域网、IDC等领域部署的同时，应进行深入研究，使其与数据业务配置的契合度越来越高，网络灵活度越来越高。

参考文献

[1]袁夕征，李 倩，熊 臣，刘 光.100G OTN技术分析及应用策略研究[J].数字通信世界，2014（10）：15～18.

[2]董 浩.100G OTN技术分析与应用策略探讨[J].数字通信世界，2017（09）：87+103.

[3]王立新.关于光纤通信系统中光传输技术分析及维护的探讨[J].电子技术与软件工程，2014（13）：80.

收稿日期：2018-11-17

作者简介：廖志军（1977-），男，工程师，本科，主要从事传输规划与建设工作。

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