高志英

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

1 前言

隨著互聯(lián)網(wǎng)流量的急速增長(zhǎng)，互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用種類、網(wǎng)絡(luò)帶寬等都呈現(xiàn)出爆炸式的增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)支撐系統(tǒng)因此對(duì)于各種鏈路的監(jiān)控需求也日趨增多。運(yùn)營商大多對(duì)于GPRS網(wǎng)絡(luò)中的Gn接口、Gi接口的流量進(jìn)行采集監(jiān)控，尤其是各個(gè)運(yùn)營商4G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署，對(duì)于LTE部分接口以及互聯(lián)網(wǎng)部分的光鏈路都需要進(jìn)行監(jiān)控。

2 光數(shù)據(jù)鏈路采集

為確保GPRS網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備安全，網(wǎng)絡(luò)支撐系統(tǒng)的業(yè)務(wù)路由與GPRS網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)路由應(yīng)相互隔離，支撐系統(tǒng)的前后臺(tái)數(shù)據(jù)傳送不應(yīng)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行；為保證網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備安全，對(duì)于長(zhǎng)期進(jìn)行流量數(shù)據(jù)采集的，應(yīng)通過增加分光等方式實(shí)現(xiàn)，通過復(fù)制鏈路連接監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集監(jiān)測(cè)。

光路數(shù)據(jù)鏈路采集系統(tǒng)由主用鏈路光分路器、復(fù)制鏈路光放大器、復(fù)制鏈路光分路器組成，如圖1所示。

圖1 光路數(shù)據(jù)鏈路采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

從圖1中可以看到，對(duì)于需要分光采集數(shù)據(jù)的，主路（指GPRS網(wǎng)絡(luò)Gn/Gi/IuPS/Gb等接口）只能進(jìn)行一次分光，主用鏈路光分路器采用1：2分光，主路功率占比應(yīng)大于等于70%。

由于復(fù)制鏈路光信號(hào)僅為主用鏈路光信號(hào)的20%～30%，若增加光放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行再生放大，信號(hào)傳輸距離受衰減的制約，后端的監(jiān)控設(shè)備將無法采集到監(jiān)測(cè)信號(hào)。

復(fù)制鏈路光分路器采用1：4分光或1：8分光，各支路按平均分光。

3 光放大器

目前，光放大器技術(shù)主要是摻鉺光纖放大器（EDFA）、光放大中繼器（OEO）及半導(dǎo)體放大器（SOA）。3種不同的光放大技術(shù)存在的主要特點(diǎn)如表1所示。

表1 各類光放大技術(shù)特點(diǎn)

考慮到目前的技術(shù)成熟度、產(chǎn)品成本等綜合因素，在數(shù)據(jù)鏈路采集中100 Gbit/s光放大器采用SOA技術(shù)。

SOA是一種使用半導(dǎo)體放大原理的光放大器，放大特性主要決定于激光腔的反射特性與有源層的介質(zhì)特性。SOA與光纖鏈路連接示意圖如圖2所示。

載有原始數(shù)據(jù)的光輸入信號(hào)通過耦合光設(shè)備進(jìn)入半導(dǎo)體光放大器的有源區(qū)。注入電流提供泵浦在導(dǎo)帶上的電子必需的外部能量。輸入信號(hào)光子激發(fā)電子—空穴復(fù)合，并輻射出與輸入信號(hào)相同的光子。

半導(dǎo)體光放大器的主要優(yōu)點(diǎn)：

（1） SOA能工作在1 310 nm和1 550 nm兩個(gè)波長(zhǎng)窗口上，甚至能同時(shí)工作在兩個(gè)波長(zhǎng)窗口上；（2）SOA有較寬的工作帶寬；（3）SOA能夠和其它的半導(dǎo)體器件和光學(xué)器件集成為一個(gè)芯片，稱為光電集成電路。

半導(dǎo)體光放大器的主要缺點(diǎn)：

（1） SOA存在相對(duì)較高的串?dāng)_和噪聲；（2）SOA對(duì)偏振較敏感，而且對(duì)于溫度敏感；（3）半導(dǎo)體光放大器與光纖耦合的效率較低。

SOA主要的性能參數(shù)如表2所示。

4 100 Gbit/s光放大器在現(xiàn)網(wǎng)中的部署方案

圖2 SOA與光纖鏈路連接示意圖

100 Gbit/s光放大器與分光器配合，用于對(duì)現(xiàn)網(wǎng)100 Gbit/s信號(hào)進(jìn)行分光、放大、復(fù)制，以方便后續(xù)信號(hào)分析處理。因此設(shè)置系統(tǒng)參考配置模型及定義系統(tǒng)接口參考點(diǎn)如圖3所示。S點(diǎn)表示信號(hào)發(fā)射機(jī)輸出接口之后光纖連接處的參考點(diǎn)；A1點(diǎn)表示信號(hào)經(jīng)非均勻分光后主鏈路正常傳輸之前的參考點(diǎn)；A2點(diǎn)表示信號(hào)經(jīng)非均勻分光后光放大器輸入接口之前的參考點(diǎn)；B點(diǎn)表示信號(hào)光放大器輸出接口之后的參考點(diǎn)；Sn′點(diǎn)表示信號(hào)經(jīng)均勻分光器后輸出接口之后光纖連接處的參考點(diǎn)。

表2 SOA性能參數(shù)表

圖3 系統(tǒng)參考配置模型

4.1 非均勻分光

目前，現(xiàn)網(wǎng)中100 Gbit/s信號(hào)源輸出信號(hào)一般通過CFP或CFP2模塊，輸出信號(hào)為4×25 Gbit/s的波分信號(hào)，輸出信號(hào)總功率一般在5 dBm左右，單波約0 dBm。

為保證主鏈路分光損耗小，考慮按照80：20的分光比進(jìn)行分光，其中80%的信號(hào)光返回主用鏈路，分光損耗小于1.2 dB，20%的復(fù)制信號(hào)分光損耗小于8 dB。

非均勻分光前光強(qiáng)要求：為了保證進(jìn)入20%的復(fù)制信號(hào)能進(jìn)行正常放大，需要保證分光前光強(qiáng)大于-7 dBm，即要求S點(diǎn)功率Ps大于-7 dBm。

4.2 100 Gbit/s光放大器

考慮到100 Gbit/s信號(hào)源可能來自遠(yuǎn)端，在光纖傳輸中本身還有一定的光傳輸損耗，同時(shí)考慮到需要復(fù)制多份又會(huì)帶來損耗，在二次分光即均勻分光前必須通過SOA光放大器進(jìn)行光放大處理。經(jīng)過SOA放大后，每路信號(hào)功率可以恢復(fù)到0 dBm。

100 Gbit/s光放大器光強(qiáng)要求：20%復(fù)制信號(hào)光功率在考慮1分2損耗與傳輸損耗后，需要保證進(jìn)入光放大器時(shí)A2大于-15 dBm。

4.3 二次分光均勻復(fù)制

原20%信號(hào)在經(jīng)過光放大后，恢復(fù)到每波0 dBm。后端分析設(shè)備的100 G CFP或者CFP2光模塊的接收靈敏度在-10 dBm左右。如進(jìn)行1：8分光，每路輸出衰減10 dBm，為-10 dBm，接近或低于后端分析設(shè)備的接收靈敏度。因此，在進(jìn)行均勻復(fù)制多份給多個(gè)后臺(tái)系統(tǒng)使用時(shí)，建議使用1：4均勻分光。

二次分光后光強(qiáng)要求：二次分光后要求Sn′信號(hào)的功率大于-10 dBm，以滿足CFP/CFP2光模塊光靈敏度要求，因此通過SOA放大后，鏈路可以容忍10 dBm光損耗，通常1：4均分損耗為6.5 dB左右，1：8均分損耗為10 dB左右。建議二次分光的分光器采用均分1：4，以滿足系統(tǒng)最佳配置及應(yīng)用。

5 結(jié)束語

隨著各種業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度、可監(jiān)控性成為了各個(gè)運(yùn)營商的關(guān)注點(diǎn)。100 Gbit/s光放大器在數(shù)據(jù)鏈路采集中的應(yīng)用，大大提高了鏈路可監(jiān)控分析的靈活性，適應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要。

[1]韋樂平.智能光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與演進(jìn)結(jié)構(gòu)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.

[2]Gerd Keiser.光纖通信（第三版）[M].李玉權(quán), 崔敏, 浦濤,等, 譯.北京：電子工業(yè)出版社，2002.