光交叉連接設備
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光交叉連接設備是用於光纖的供應商網路節點的設備,通過對光信號進行交叉連接,能夠靈活有效地管理光纖傳輸網路,是實現可靠的網路保護/恢復以及自動配線和監控的重要手段。
就光交叉連接設備設備而言,目前主要有以下三種:
一種是基於光纖級的交叉連接(FXC),我們可以理解為具有交叉能力的光配線架(ODF),或稱為智能光配線架,是光交叉連接設備的初級階段,有一定市場需求,缺點是設備本身獨立組網能力差。
另兩種是基於波長級交叉的光交叉連接設備,根據應用場合的不同分為波長選擇性交叉連接(WSXC)和波長可交換交叉連接(WIXC)。WIXC主要針對骨幹網應用,承載業務一般是STM-16/OC-48或STM-64/OC-192甚至STM-256/OC-768,節點內使用O/E/O波長轉換器,以實現大容量、長距離傳輸,交叉矩陣既可以由光交叉完成,也可用電交叉實現,特別是隨著半導體技術的發展,電交叉晶元規模越來越大(目前單片可達160Gbit/s,交叉顆粒更小),而光交叉由於受技術、成本等因素的制約,基於電交叉的光交叉連接設備也會有一定的發展空間。WIXC的優點是技術成熟,性能有保證,可以實現嚴格無阻塞的波長交換,可實現波長重用,提供虛波長路由(VWP),缺點是系統透明性較差、由於大量使用O/E/O波長轉換器,價格昂貴,但在目前情況下,仍不失為一種比較實際的解決方案。
另一種是基於本地網或城域網應用的波長選擇性交叉連接設備(WSXC),節點內一般不使用或部分使用O/E/O波長轉換器,以兼容多速率、多業務,節點內光交叉矩陣可由若幹個較小規模的光開關構成,在目前大規模的光交叉矩陣技術未完全成熟、價格太高的情況下,WSXC更具有現實意義。需要註意的是,在由WSXC或OADM組成的光網路中,要禁止產生波長環路,以免引起自激,造成系統不穩定;而光交叉連接設備將來的發展方向是支持全業務的透明全光網,這有賴於全光波長轉換和全光3R再生的實用化。表1是WIXC和WSXC比較。
基於OXC、OADM構成的光傳送網,可以在光域上實現高速信息的傳輸、交換和故障恢復,具有結構簡單、可靠性高、透明性好等突出優點。尤其是OXC設備,通過對指定波長進行交叉互連,使得OXC在WDM全光網路中更具應用價值。在發生光纖中斷或節點失效時,OXC能夠自動完成故障隔離、路由重選等操作,使業務不致不斷,當業務發展需要對網路結構進行調整時,OXC可以簡單地完成網路的升級和調度。目前OXC主要提供如下功能。
1.光層的保護和恢復,包括環網/格狀網(RING/MESH)的保護和恢復;
2.端到端光通道業務的指配(網路級交叉);
3.網路優化和恢復演算法;
4.動態帶寬管理,按需分配帶寬;
5.多種業務接入能力;
6.光通道自動均衡;
7.色散管理;
8.光傳送網OCH/OMS/OTS三層模型的網路管理系統,具備業務管理能力;
9.兼顧骨幹網、城域網、本地網應用。
目前OXC設備研製中碰到的主要難點有以下幾點:
一是如何解決系統透明性與長距離傳輸的矛盾,雖然目前可以通過採用拉曼(RAMAN)光放大技術和前向糾錯編碼技術(FEC)延伸傳輸距離,但根本出路還在於全光波長轉換技術及全光3R再生技術的實用性;
二是由於受光器件的制約,特別是大規模的光交叉矩陣開關的制約(技術、成本的制約),系統的規模和靈活性不夠理想。理論上講,只要光交叉矩陣的規模足夠大,OXC、OADM也完全可以像電層的DXC和SDH ADM一樣,實現不同速率等級上的任意交叉和上下,最起碼可實現類似於SDH中的AU-4高階全交叉;
三是在OXC性能監測,尤其是光通道層(OCH)的性能監測方面實現起來代價較高,主要是需要監測的點太多而客戶層(OCH層)業務又具有多樣性(如速率、信號格式不同),需要對不同類型的業務根據其特征分別處理,目前,ITU-T G.709數字包封技術(Digital wrapper)可為這一問題提供統一的解決方法,應引起重視;
四是如何抑制串擾,由於光器件的隔離度不可能無限高(如解復用器、光開關),波長通道間存在帶間串擾,在由OXC/OADM構成的半動態光網路中,信號被多次交叉連接和反覆復用,因此,在與其他波長通道復用時相應轉化為其他通道的帶內串擾(既同頻串擾),並且很難消除。串擾的主要來源還包括光放大器ASE雜訊及光纖的非線性等,在動態/半動態光網路中,還要考慮由於光放大器級聯帶來的瞬態響應;
五是在網路管理方面,按照ITU-T光傳送網的分層結構(G.872),光傳送網的網元管理系統一般按光通道層(OCH)、光復用段層(OMS)、光傳送層(OTS)三層設計,具備ECC通信和四大管理功能,但具體細節還不夠詳細,很多內容有待進一步研究和規範。