傳送網(wǎng)OXC技術(shù)的原理及應(yīng)用實踐

黃 洋

（中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

分析目前的技術(shù)應(yīng)用實踐會發(fā)現(xiàn)光傳送網(wǎng)的可重構(gòu)的光分插復(fù)用器（Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，ROADM）光層網(wǎng)具有復(fù)雜性特征，且該網(wǎng)絡(luò)的板卡種類較多，同時存在著架內(nèi)連纖復(fù)雜等顯著問題。如果這些問題得不到解決，則光傳送網(wǎng)的實際應(yīng)用效果會大打折扣，因此需要積極地討論如何處理與解決實際問題。

光交叉連接（Optical Cross-Connect，OXC）技術(shù)的應(yīng)用能夠很好地解決上述問題，基于該技術(shù)的研究及其對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)的分析探討對改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀具有突出的現(xiàn)實意義。積極地分析討論傳送網(wǎng)OXC技術(shù)原理，并分析其應(yīng)用實踐，以實現(xiàn)更多的現(xiàn)實價值。

1 OXC技術(shù)概述

1.1 OXC技術(shù)形成過程

OXC技術(shù)在目前的實踐中獲得了有效應(yīng)用且表現(xiàn)出其成熟性。結(jié)合分析目前的實踐會發(fā)現(xiàn)OXC技術(shù)的成熟與ROADM有著密切的關(guān)系。ROADM技術(shù)通過對波長的阻塞或者交叉實現(xiàn)了波長的重構(gòu)，由此實現(xiàn)了將靜態(tài)波長資源分配變?yōu)殪`活的動態(tài)分配[1]。分析ROADM技術(shù)的應(yīng)用可知其場景具有固定性，且整體應(yīng)用能力也存在著一定的限制。在肯定了ROADM技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究人員立足實踐開始研究更具實效性的技術(shù)，由此出現(xiàn)了基于ROADM技術(shù)的OXC技術(shù)。OXC技術(shù)應(yīng)用過程如圖1所示。

圖1 OXC技術(shù)

1.2 OXC技術(shù)優(yōu)勢

通過具體使用OXC技術(shù)可知其存在著明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。一是可以解決網(wǎng)絡(luò)間的信息耦合，能夠?qū)崿F(xiàn)顆粒業(yè)務(wù)交換效率的極大提升[2]。二是具備更加靈活的全光交換方式以及超大容量、超低時延的傳輸能力，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高集成度、單板即插即用的全光交換，而且能夠解決目前光傳輸中的諸多問題。三是架構(gòu)設(shè)計簡單，有效地降低了應(yīng)用過程中的運維難度，實現(xiàn)了成本的節(jié)約。

2 OXC的關(guān)鍵技術(shù)

分析OXC技術(shù)的具體應(yīng)用可知，在實踐中要充分發(fā)揮OXC技術(shù)的優(yōu)勢，就必須要掌握其關(guān)鍵技術(shù)，這樣才會使應(yīng)用實效更加突出。以下基于實踐總結(jié)出對OXC技術(shù)應(yīng)用具有突出作用的OXC關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 全光背板技術(shù)

全光背板技術(shù)是OXC的關(guān)鍵技術(shù)之一，明確此種技術(shù)的內(nèi)容并分析討論其應(yīng)用，有助于指導(dǎo)實踐。在目前的實踐中，全光背板技術(shù)的利用主要表現(xiàn)在光交叉連接矩陣功能模塊，該模塊是OXC的核心部分，其在OXC系統(tǒng)中充當(dāng)?shù)氖枪庑盘柕恼{(diào)度中心。基于作用發(fā)揮，在模塊設(shè)計實踐中要將盡可能多的調(diào)度維度與盡可能靈活的業(yè)務(wù)調(diào)度作為重要考慮問題[3]。在目前的應(yīng)用實踐中，光交叉連接矩陣功能模塊的建設(shè)主要有兩種方案，分別是光纖盒的波長調(diào)度與全光背板的波長調(diào)度。對比兩種調(diào)度方案的相應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)相較于光纖盒的波長調(diào)度，全光背板技術(shù)的波長調(diào)度各方面性能更加優(yōu)越。

具體分析全光背板技術(shù)的波長調(diào)度方案會發(fā)現(xiàn)通過在背板上封裝高密度的互聯(lián)光纖可以實現(xiàn)OXC系統(tǒng)中所有光信號的集中交換、傳輸以及連接。在實踐中為了滿足電信級的應(yīng)用，全光背板的制作需要有明確的要求。以當(dāng)前的要求來看，全光背板技術(shù)的制作需要將全光互聯(lián)、高可靠、低插損以及接口防塵等作為主要要求和標(biāo)準(zhǔn)。為了滿足上述需要，要在全光背板技術(shù)的波長調(diào)度方案實施過程中引入光線電路印刷技術(shù)與高密度光連接技術(shù)[4]。分析與討論全光背板技術(shù)的實際情況，并加強對其研究和應(yīng)用，對提升OXC技術(shù)應(yīng)用實效有巨大幫助。全光背板技術(shù)應(yīng)用中的單元管控如圖2所示。

圖2 全關(guān)背板技術(shù)應(yīng)用中的單元管控

2.2 數(shù)字化光層技術(shù)

在OXC技術(shù)的應(yīng)用實踐中，需要重點分析的第二項關(guān)鍵技術(shù)是數(shù)字化光層技術(shù)。其所對應(yīng)的是OXC概念模型中的管理控制單元模塊，對OXC的主動運維能力具有顯著影響。在實踐中，通過多種技術(shù)的配合可以實現(xiàn)對光信息的全程、全網(wǎng)可視化控制，運維難度會顯著降低。數(shù)字化光層技術(shù)主要包括波長跟蹤技術(shù)和光纖質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)兩部分[5]。其中，波長跟蹤技術(shù)能夠賦予波長一個“身份”，然后基于波長的“身份”對其進(jìn)行追蹤，這樣可以實現(xiàn)對波長的全程跟蹤。不同波長所負(fù)責(zé)的業(yè)務(wù)不同，通過追蹤波長可以掌握不同的業(yè)務(wù)開展情況，對更好地了解技術(shù)應(yīng)用效果具有突出的現(xiàn)實價值。光纖質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)的主要作用是通過在光信道監(jiān)控模塊中的集成光纖質(zhì)量監(jiān)控單元，將光時域反射儀（Optical Time-Domain Reflectomete，OTDR）探測信號調(diào)制在光監(jiān)控信號中，可以實現(xiàn)OTDR與操作轉(zhuǎn)換箱同波長傳輸，并實現(xiàn)在線零插損OTDR檢測。在檢測工作實施的過程中，主光路的業(yè)務(wù)開展不會受到具體的影響。

2.3 高維度波長選擇開關(guān)技術(shù)

在OXC技術(shù)的應(yīng)用實踐中，第三項需要重點強調(diào)的關(guān)鍵技術(shù)是高維度波長選擇開關(guān)（Wavelength Selector Switch，WSS）技術(shù)。光交換的本質(zhì)是實現(xiàn)光信號的重構(gòu)，具體指的是光支路單元通過端口輸入的波長信號靈活交換到任意一個光線路端口輸出，可調(diào)度維度的高低是光信號重構(gòu)能力衡量的重要指標(biāo)[6]。WSS技術(shù)主要包括光線路WSS和光支路WSS兩部分內(nèi)容。為了達(dá)到多維度業(yè)務(wù)自由交換的目的，光線路側(cè)需要具備高維度光信號重構(gòu)的能力。目前的實踐應(yīng)用中，光信號重構(gòu)的方案比較多，如所使用的硅基液晶和微機電系統(tǒng)等都屬于光信號重構(gòu)系統(tǒng)，而且硅基液晶在光信號重構(gòu)中具有明顯的優(yōu)勢。為了滿足全場景的應(yīng)用，OXC光支路單元需要具備無色、無方向以及無阻塞的光信號上下能力[7]。目前，業(yè)界有不少的方案，且不同的方案在實踐應(yīng)用中呈現(xiàn)出不同的優(yōu)勢，結(jié)合實際需要利用表現(xiàn)出優(yōu)勢的光支路WSS對開展實踐工作具有巨大幫助。

3 OXC技術(shù)的應(yīng)用實踐

OXC技術(shù)在現(xiàn)階段的應(yīng)用中產(chǎn)生了巨大的效益，因此積極地討論OXC技術(shù)的應(yīng)用實踐非常必要。從現(xiàn)階段掌握的資料來看，OXC技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

3.1 整合已有密集型光波復(fù)用網(wǎng)絡(luò)

在整合已有波分復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）方面，OXC技術(shù)表現(xiàn)出較好的效果。密集型光波復(fù)用（Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM）在電信市場上的應(yīng)用是從具有點到點特征的DWDM系統(tǒng)開始的。隨著技術(shù)的成熟，具有上下固定波長的光分插復(fù)用器（Optical Add-DropMultiplexer，OADM）鏈路系統(tǒng)獲得了應(yīng)用，且具有上下隨意波長的OADM鏈路系統(tǒng)、DWDM環(huán)形網(wǎng)絡(luò)等皆獲得了使用。DWDM環(huán)形網(wǎng)絡(luò)具有比較好的保護(hù)性，可以在諸多場合實現(xiàn)大范圍的使用。在DWDM技術(shù)不斷成熟和系統(tǒng)造價持續(xù)性降低的大環(huán)境下，接入網(wǎng)絡(luò)和城域網(wǎng)絡(luò)會逐漸地采用各種拓?fù)涞腄WDM系統(tǒng)[8]。基于已有設(shè)備、系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的充分利用考慮，可以使用ZXOXC節(jié)點互聯(lián)已有的系統(tǒng)或者網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的靈活性與生存性因此會獲得極大提升，網(wǎng)絡(luò)也可以實現(xiàn)平滑升級。在DWDM系統(tǒng)的具體使用中會產(chǎn)生比較多的可應(yīng)用系統(tǒng)，在可應(yīng)用系統(tǒng)的整合中，如果實現(xiàn)已有系統(tǒng)或者是網(wǎng)絡(luò)的利用，系統(tǒng)整合的工作量會明顯減少，且系統(tǒng)本身的整體性以及靈活性也會極大提升。

3.2 應(yīng)用于多方向的OADM節(jié)點

OXC技術(shù)在多方向的OADM節(jié)點利用中也能夠發(fā)揮出巨大的價值[9]。在目前的社會實踐中，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)引進(jìn)得到了廣泛應(yīng)用，且隨著應(yīng)用的深化，其互聯(lián)已經(jīng)成為一種非常重要的方式。在應(yīng)用實踐中利用合理的配置，ZXOXC可以作為一個多方向的OADM節(jié)點在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中發(fā)揮作用，其具體使用主要體現(xiàn)在兩個或者是多個OADM環(huán)形網(wǎng)的相互連接中，這樣的結(jié)構(gòu)在兩環(huán)相交的應(yīng)用實踐中可以發(fā)揮出巨大作用。

3.3 其他應(yīng)用

OXC技術(shù)除了上述應(yīng)用之外，在全功能OXC節(jié)點方面也有顯著的應(yīng)用。全功能OXC節(jié)點的應(yīng)用主要表現(xiàn)在格形網(wǎng)絡(luò)節(jié)點方面。格形網(wǎng)在干線中比較常見，其能夠為格形網(wǎng)絡(luò)提供強大的保護(hù)與恢復(fù)能力，以此來實現(xiàn)對骨干網(wǎng)中高容量鏈路業(yè)務(wù)的保護(hù)。為了達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，必須要有功能強大的鏈路來加強網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的連接能力，與此同時還需要對故障以及業(yè)務(wù)的開展進(jìn)行波保護(hù)[10]。

4 OXC技術(shù)的商用案例

云網(wǎng)融合之后，各DC互聯(lián)業(yè)務(wù)增多，擴(kuò)容需求業(yè)務(wù)緊急，需實現(xiàn)業(yè)務(wù)的快速上線。核心局點機房空間、電源、空調(diào)配套資源緊張，系統(tǒng)容量不足以維持業(yè)務(wù)發(fā)展。基于以上問題提出了可行的建設(shè)方案，核心局點由原來傳統(tǒng)的ROADM節(jié)點改造為OXC節(jié)點，涉及兩個核心機房，40個光方向。設(shè)備騰退可省電26 800 W，可拆除光層設(shè)備72套、機柜20個以及省內(nèi)部連纖880根。經(jīng)過改造后的OXC機房改造總體收益效果如表1所示。

表1 OXC機房改造總體收益效果

5 結(jié) 論

OXC技術(shù)在目前的電信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中發(fā)揮著重要的作用，分析與討論其相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行，明確技術(shù)的現(xiàn)實應(yīng)用特點以及注意事項，對于技術(shù)價值的發(fā)揮有突出的現(xiàn)實意義。此次的研究主要分為了4個主要部分，第一部分主要闡述的是OXC技術(shù)的形成過程以及該技術(shù)在應(yīng)用實踐中所表現(xiàn)出來的優(yōu)勢，第二部分闡述的是OXC技術(shù)在應(yīng)用實踐中體現(xiàn)出來的關(guān)鍵性技術(shù)，第三部分主要分析的是目前實踐中OXC技術(shù)的應(yīng)用，最后一部分討論的是當(dāng)前社會實踐中OXC技術(shù)的應(yīng)用案例。通過4部分的總結(jié)可知，在目前的社會實踐中，利用OXC技術(shù)對機房進(jìn)行整體改造會獲得巨大的收益。