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光交叉连接设备

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什么是光交叉连接设备

  光交叉连接设备是用于光纤的供应商网络节点的设备,通过对光信号进行交叉连接,能够灵活有效地管理光纤传输网络,是实现可靠的网络保护/恢复以及自动配线和监控的重要手段。

光交叉连接设备的分类

  就光交叉连接设备设备而言,目前主要有以下三种:  

  一种是基于光纤级的交叉连接(FXC),我们可以理解为具有交叉能力的光配线架(ODF),或称为智能光配线架,是光交叉连接设备的初级阶段,有一定市场需求,缺点是设备本身独立组网能力差。  

  另两种是基于波长级交叉的光交叉连接设备,根据应用场合的不同分为波长选择性交叉连接(WSXC)和波长可交换交叉连接(WIXC)。WIXC主要针对骨干网应用,承载业务一般是STM-16/OC-48或STM-64/OC-192甚至STM-256/OC-768,节点内使用O/E/O波长转换器,以实现大容量、长距离传输,交叉矩阵既可以由光交叉完成,也可用电交叉实现,特别是随着半导体技术的发展,电交叉芯片规模越来越大(目前单片可达160Gbit/s,交叉颗粒更小),而光交叉由于受技术、成本等因素的制约,基于电交叉的光交叉连接设备也会有一定的发展空间。WIXC的优点是技术成熟,性能有保证,可以实现严格无阻塞的波长交换,可实现波长重用,提供虚波长路由(VWP),缺点是系统透明性较差、由于大量使用O/E/O波长转换器,价格昂贵,但在目前情况下,仍不失为一种比较实际的解决方案。  

  另一种是基于本地网或城域网应用的波长选择性交叉连接设备(WSXC),节点内一般不使用或部分使用O/E/O波长转换器,以兼容多速率、多业务,节点内光交叉矩阵可由若干个较小规模的光开关构成,在目前大规模的光交叉矩阵技术未完全成熟、价格太高的情况下,WSXC更具有现实意义。需要注意的是,在由WSXC或OADM组成的光网络中,要禁止产生波长环路,以免引起自激,造成系统不稳定;而光交叉连接设备将来的发展方向是支持全业务的透明全光网,这有赖于全光波长转换和全光3R再生的实用化。表1是WIXC和WSXC比较。

光交叉连接设备的功能

  基于OXC、OADM构成的光传送网,可以在光域上实现高速信息的传输、交换和故障恢复,具有结构简单、可靠性高、透明性好等突出优点。尤其是OXC设备,通过对指定波长进行交叉互连,使得OXC在WDM全光网络中更具应用价值。在发生光纤中断或节点失效时,OXC能够自动完成故障隔离、路由重选等操作,使业务不致不断,当业务发展需要对网络结构进行调整时,OXC可以简单地完成网络的升级和调度。目前OXC主要提供如下功能。

  1.光层的保护和恢复,包括环网/格状网(RING/MESH)的保护和恢复;

  2.端到端光通道业务的指配(网络级交叉);

  3.网络优化和恢复算法;

  4.动态带宽管理,按需分配带宽;

  5.多种业务接入能力;

  6.光信道自动均衡;

  7.色散管理;

  8.光传送网OCH/OMS/OTS三层模型的网络管理系统,具备业务管理能力;

  9.兼顾骨干网、城域网、本地网应用。

光交叉连接设备的技术难点

  目前OXC设备研制中碰到的主要难点有以下几点:

  一是如何解决系统透明性与长距离传输的矛盾,虽然目前可以通过采用拉曼(RAMAN)光放大技术和前向纠错编码技术(FEC)延伸传输距离,但根本出路还在于全光波长转换技术及全光3R再生技术的实用性;

  二是由于受光器件的制约,特别是大规模的光交叉矩阵开关的制约(技术、成本的制约),系统的规模和灵活性不够理想。理论上讲,只要光交叉矩阵的规模足够大,OXC、OADM也完全可以像电层的DXC和SDH ADM一样,实现不同速率等级上的任意交叉和上下,最起码可实现类似于SDH中的AU-4高阶全交叉;

  三是在OXC性能监测,尤其是光通道层(OCH)的性能监测方面实现起来代价较高,主要是需要监测的点太多而客户层(OCH层)业务又具有多样性(如速率、信号格式不同),需要对不同类型的业务根据其特征分别处理,目前,ITU-T G.709数字包封技术(Digital wrapper)可为这一问题提供统一的解决方法,应引起重视;

  四是如何抑制串扰,由于光器件的隔离度不可能无限高(如解复用器、光开关),波长通道间存在带间串扰,在由OXC/OADM构成的半动态光网络中,信号被多次交叉连接和反复复用,因此,在与其他波长通道复用时相应转化为其他通道的带内串扰(既同频串扰),并且很难消除。串扰的主要来源还包括光放大器ASE噪声及光纤的非线性等,在动态/半动态光网络中,还要考虑由于光放大器级联带来的瞬态响应;

  五是在网络管理方面,按照ITU-T光传送网的分层结构(G.872),光传送网的网元管理系统一般按光通道层(OCH)、光复用段层(OMS)、光传送层(OTS)三层设计,具备ECC通信和四大管理功能,但具体细节还不够详细,很多内容有待进一步研究和规范。

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