新型OTN技术系统优化传输设计
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作者:李俊
摘要：为了延长一种新型OTN技术系统――Liquid OTN系统的传输距离，文章提出在Liquid OTN系统中运用双向泵浦受激拉曼散射增益谱平坦光纤放大器的方法。由于Liquid OTN系统定义灵活弹性的新容器OSUflex，实现网络硬切片的颗粒度达到2 Mbit/S，网络联接数提升500倍，Liquid OTN系统要传输的业务量会大幅度增大，双向泵浦受激拉曼散射增益谱平坦光纤放大器可实现OTN技术系统全频段传输信号增益平坦性放大。
关键词：Liquid OTN;双向泵浦光纤拉曼放大器;增益平坦化
0引言
继2019年发布智简全光网战略后，华为面向全球发布业界首个Liquid OTN光传送解决方案，华为提出的一种硬管道的OTN技术，但相比硬管道的SDH，
Liquid OTN可以分配颗粒度更小的管道（2 M～ 100 G），支持灵活容器，消除了时隙限制。截至2019年年底，华为已经帮助中国移动、中国电信、中国联通、泰国CAT等全球运营商建设了超过30 张OTN品质专线网络。而Liquid OTN的推出不仅将加速OTN品质专线的广泛普及，同时还将夯实5G、家庭、企业/行业等各类业务的承载底座，加速全光网城市的普及，使能中国新型基础设施建设。并且有人认为分布式智能、Liquid OTN将是第五代固定宽带网络的核心技术，是推动光纤到户向光联万物演进的关键支点。
Liquid OTN的业务承载量是非常大的，那么优化延长Liquid OTN系统的中继距离是非常有必要的。目前用在光网络中的掺铒光纤放大器（Erbium- doped Optical Fiber Amplifier，EDFA）的放大带宽有限[1-2]，因此，增益带宽比较宽的受激拉曼散射光放大器逐渐应用于光通信系统中，同时又由于它饱和输出功率大、响应时间块，同时易于实际光纤链路耦合等优点很快被光纤通信系统广泛使用。Liquid OTN[3]系统的业务量大，所以需要的可传输的带宽自然是大一些好。
本文提出在Liquid OTN系统中使用双向泵浦受激拉曼散射增益谱平坦光纤放大器[4]，使前向泵浦对信号光的频移对信号光进行放大，并使后向泵浦对信号光的频移对信号进行补偿放大。在Liquid OTN系统中大业务量利用光纤通信系统传输的同时，可实现噪声低[5]，增益平坦化的信号输出，优化延长传输距离。
1Liquid OTN 技术
1.1传统OTN技术
传统OTN（光传送网络）[6]是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。解决了传统WDM网络无波长/子波长业务调度能力、组网能力弱、保护能力弱等问题。它解决了SDH基于VC-12/VC4的交叉颗粒偏小、调度较复杂、不适应大颗粒业务传送需求的问题，也部分克服了WDM系统故障定位困难，以点到点连接为主的组网方式，组网能力较弱，能够提供的网络生存性手段和能力较弱等缺点。传统OTN网络结构包含3层，如图1所示。
1.2Liquid OTN技术
Liquid OTN技术是区别于传统OTN技术的一种OTN技术。Liquid OTN技g在设计时继承了0TN刚性
硬管道的优势.同时引入面向业务的灵活光业务单元（0S―Uflex）容器，破除了时隙限制，带宽大小随需，帧结构简化了封装层级，适合统一调度。
Liquid OTN是业界首个小颗粒OTN光传送解决方案，解决方案由华为OptiXtrans全系列光传送产品组成，是全球首个支持全业务承载的光传送解决方案。具备以下三大关键能力。
（1）泛在全光联接：定义灵活弹性的新容器OSUflex，实现网络硬切片的颗粒度达到2 Mbit/S，网络联接数提升500倍。
（2）带宽无损调整：支持2 Mbit/s～100 Gbit/s无极无损带宽调整，业务0中断，网络资源利用率达到100%。
（3）超低传输时延：大幅简化网络传输层次，提供差异化分级时延，单站时延降低70%，达到微秒级，灵活适配各类对时延敏感的业务场景。
Liquid OTN将加速光传送网从物理承载网络向业务承载网络的演进，从而有效支撑运营商、企业/行业构建以体验为中心的承载网络。与此同时，Liquid OTN 技术的出现，也将有效推动全球光网络产业的繁荣，实现产业创新与商业创新的协同发展。
2双向泵浦受激拉曼散射增益谱平坦光纤放大器
2.1双向拉曼放大器的泵浦结构
拉曼散射效应是1928年印度科学家C.V拉曼发现的。拉曼散射效应有普通拉曼散射效应和受激拉曼散射效应。受激拉曼散射效应比普通拉曼散射效应更具有优势。
双向泵浦拉曼光纤放大器是将泵浦光同时从光纤信号光的输入端和输出端一同注入光纤中的，如图2 所示。
2.2数学模型
基于受激拉曼散射增益谱在450 cm-1波数处形成了一个对称结构[7]，如图3所示。在一段光纤中利用前向泵浦与信号光产生的频移对信号光进行放大作用，同时利用后向泵浦与信号光产生的频移对信号光进行补偿性的放大作用。
该拉曼光纤放大器的数学模型为基于光纤中受激拉曼效应的N-信道稳态SRS耦合波方程[8]：
上式中n（0）表示每个信道初始入射光子（在单位时间内流过光纤有效横截截面的光子数）在z=0处的通量，它是不随时间变化的恒定值。n（z）和n（0）分别表示z处i，j信道中前向传输的光子通量，α表示第i信道中光信号的线性衰减系数，r是i，J信道之间光子通量的拉曼增益系数。
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