OXC系統(tǒng)組網(wǎng)及建設(shè)方案研究

［曹煉鏗］

1 引言

波長(zhǎng)選擇光開關(guān)（WSS）器件的引入使得波分網(wǎng)絡(luò)有了動(dòng)態(tài)調(diào)整波長(zhǎng)路徑的功能。傳輸網(wǎng)絡(luò)使用WSS器件來搭建可重構(gòu)光分插復(fù)用（ROADM）網(wǎng)絡(luò)，從而可以通過軟件（管理平面或控制平面）配置的方式，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)通道上下路、直通狀態(tài)的靈活選擇。

ROADM根據(jù)上下路端口具備的特性可分為波長(zhǎng)無關(guān)、方向無關(guān)、競(jìng)爭(zhēng)無關(guān)和柵格無關(guān)，如果同時(shí)具備這四種特性，則稱之為波長(zhǎng)無關(guān)&方向無關(guān)&競(jìng)爭(zhēng)無關(guān)&柵格無關(guān)的ROADM設(shè)備，縮寫為CDCG-ROADM。柵格無關(guān)可以看作是波長(zhǎng)無關(guān)特性的一種擴(kuò)展。ROADM設(shè)備的上下路端口的波長(zhǎng)調(diào)整和上下路端口對(duì)應(yīng)的線路方向可通過軟件遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)，不需要現(xiàn)場(chǎng)對(duì)ROADM設(shè)備進(jìn)行硬件操作。

結(jié)合波長(zhǎng)交換光網(wǎng)絡(luò)（WSON）技術(shù)，ROADM增加了波分網(wǎng)絡(luò)的靈活性和生存性，使得運(yùn)營(yíng)商可以手工或自動(dòng)的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)控制波長(zhǎng)傳輸?shù)穆窂?，可以迅速地滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或政企業(yè)務(wù)的需求，極大地提升了工作效率及對(duì)客戶新需求的反應(yīng)速度，同時(shí)有效降低了運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。

2 OXC的工作原理

目前網(wǎng)絡(luò)中成熟商用的CD-ROADM節(jié)點(diǎn)需要使用大量的WSS器件，這些WSS之間存在著網(wǎng)狀的連纖。方向無關(guān)特性需要所有線路方向及下波維度之間都要互聯(lián)，波長(zhǎng)無關(guān)特性也需要對(duì)其配置的大量WSS之間進(jìn)行互連，如圖1所示。

這種用分立器件搭建的CD-ROADM網(wǎng)元占用了比較多的機(jī)房空間，在目前機(jī)房空間非常緊張的狀況下矛盾漸現(xiàn)。另外網(wǎng)狀的架內(nèi)連纖及架外連纖增加了工程和維護(hù)的復(fù)雜性，容易發(fā)生光纖連接錯(cuò)誤，增加維護(hù)中的故障率。隨著ROADM維度的提升，內(nèi)部連纖呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)的增加。9維ROADM有72根內(nèi)部連纖，20維ROADM則達(dá)到380根，而32維ROADM則高達(dá)992根。對(duì)于工程和維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)人員來講連接關(guān)系復(fù)雜，通過傳統(tǒng)的標(biāo)簽方式很難有效梳理這大量的連纖，極易出錯(cuò)，且錯(cuò)連排查困難。

圖1 CD-ROADM設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖（兩級(jí)結(jié)構(gòu)）

OXC其實(shí)是一種基于光背板技術(shù)的高集成度ROADM設(shè)備，分OXC光背板、OXC線路板和OXC支路板3部分。OXC光背板使用光纖編織技術(shù)，可以固化ROADM內(nèi)部連纖形成全光背板，實(shí)現(xiàn)了之前的網(wǎng)狀網(wǎng)一樣的上千根連纖的功能，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)光波長(zhǎng)信號(hào)的引導(dǎo)連接。OXC光線路板集成了OSC的產(chǎn)生及合分波、光線路放大器和線路維度WSS等功能，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)方向無關(guān)的波長(zhǎng)分插、調(diào)度、復(fù)用，在集成度方面也做了很大的改進(jìn)，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)槽位一塊板卡解決一個(gè)線路維度的所有功能。OXC支路板集成了下波維度的2級(jí)結(jié)構(gòu)所需要的多個(gè)光放大器和2級(jí)結(jié)構(gòu)的WSS，用于實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)無關(guān)的波長(zhǎng)的上下，同樣在集成度方面也做了很大的改進(jìn)，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)槽位一塊板卡解決一個(gè)落地維度的所有功能，但受限于空間因素，一塊板一般只能上下30波，其他波通過擴(kuò)展口來上下。OXC光線路和OXC支路板通過MPO（多端口連接器）與光背板進(jìn)行互連，使用了高速光連接器和自動(dòng)插拔技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)插板即連纖，極大地提升了易用性。

OXC實(shí)現(xiàn)了集成式互聯(lián)連接，連接自管理，免外部光纖，用戶只需關(guān)注對(duì)外接口，所有線路區(qū)接口全Mesh互聯(lián)，便于不同方向間波長(zhǎng)調(diào)度，所有支路區(qū)接口與所有線路接口互聯(lián)，便于不同方向波長(zhǎng)上下。

3 OXC組網(wǎng)建設(shè)

3.1 單節(jié)點(diǎn)建設(shè)

由于目前的業(yè)務(wù)需求都是向中心集中較多，核心節(jié)點(diǎn)的維度需求較大。而由于OXC維度多，可以放在核心節(jié)點(diǎn)充分發(fā)揮其核心調(diào)度功能?？紤]到其他匯聚節(jié)點(diǎn)對(duì)維度需求不大，用OXC較為浪費(fèi)，可以使用16維甚至8維ROADM。另一個(gè)場(chǎng)景是原來處于核心節(jié)點(diǎn)的ROADM由于維度消耗較大需要進(jìn)行節(jié)點(diǎn)裂變時(shí)，可考慮新部署OXC與原來的節(jié)點(diǎn)相連，在增加光層容量的同時(shí)引入OXC進(jìn)行集中調(diào)度。新建的OXC設(shè)備可與原節(jié)點(diǎn)的ROADM設(shè)備增加連接，以方便對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的疏通。

由于目前大部分OXC是96波系統(tǒng)，而原有ROADM網(wǎng)大部分為80波的系統(tǒng)，所以對(duì)接的時(shí)候只有80波可以進(jìn)行光層穿通。

3.2 立體骨干交叉模式

由于各地業(yè)務(wù)發(fā)展并不均衡，原來建設(shè)的ROADM網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)局部需要增加光層來增加容量的情況。16維的ROADM節(jié)點(diǎn)考慮到落地維度和預(yù)留等的需求，實(shí)際可用的線路維度只有8～10維，8維的節(jié)點(diǎn)的可用線路維度就更少了，如果還啟用WSON保護(hù)，需要預(yù)留資源，光層容量很快用完。借鑒城市交通規(guī)劃為擁塞道路修高架的思路，如圖2所示，瞄準(zhǔn)瓶頸節(jié)點(diǎn)，在需求量大的幾個(gè)節(jié)點(diǎn)間采用OXC擴(kuò)展新光層，形成立體骨干網(wǎng)，盤活整網(wǎng)基于現(xiàn)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)快速高效低投入的流量疏導(dǎo)。新建的OXC平面可與原來的平面局部對(duì)接，就可利用高速平面來疏通原有網(wǎng)絡(luò)的流量。

圖2 立體骨干交叉模式建網(wǎng)示意圖

目前的OXC可以配置為96波或120波，其波長(zhǎng)范圍如圖3所示，可以有效提高光纖利用率。但120波系統(tǒng)對(duì)光纖參數(shù)要求較高，在網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)要做針對(duì)性的設(shè)計(jì)。

圖3 波長(zhǎng)范圍示意圖

3.3 全網(wǎng)新建模式

在新建網(wǎng)絡(luò)時(shí)直接全部采用OXC進(jìn)行組網(wǎng)建設(shè)。由于OXC設(shè)備集成度高，在目前機(jī)房資源捉襟見肘的時(shí)候確實(shí)可以考慮一次性進(jìn)行部署。目前主流的OXC是32維的，但也有廠家計(jì)劃推出20維的OXC產(chǎn)品來適應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展。另外還有廠家推出了小型化的OXC。這樣不同層次OXC設(shè)備能適應(yīng)不同業(yè)務(wù)發(fā)展情況的節(jié)點(diǎn)，從而更匹配網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需求。

4 OXC節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

由于要適配不同的線路衰耗，OA的種類較多。目前的OXC設(shè)備只針對(duì)常用的OA集成到了OXC的線路板，如果光放段衰耗過大，OA可以外置。

目前的OXC支路板一般為下30波或32波，對(duì)于維度多業(yè)務(wù)量大的節(jié)點(diǎn)，可能存在OXC槽位與維度和下波之間的矛盾問題。如圖4所示，為充分利用OXC的能力，對(duì)于32槽32維的OXC設(shè)備可考慮最大配置16塊線路板實(shí)現(xiàn)16個(gè)線路維度，另外16個(gè)槽位配置支路板，沒下完的波道可通過支路板的擴(kuò)展口外連到傳統(tǒng)的ROADM（由WSS搭建）下波，也可通過配置OXC子架來下波。使用OXC子架來專門下波，雖然浪費(fèi)了OXC的光背板，但結(jié)構(gòu)比較整潔，維護(hù)方便。

圖4 OXC擴(kuò)展下波示意圖

5 光背板應(yīng)用注意事項(xiàng)

OXC的核心技術(shù)是光背板技術(shù)和光連接器技術(shù)。光背板技術(shù)是一種在背板上實(shí)現(xiàn)高密度光纖互連的技術(shù)，把復(fù)雜的連纖集成為一塊光背板。在光背板上對(duì)于插板槽位的地方封裝光連接器實(shí)現(xiàn)盲插，需要光連接器能同時(shí)實(shí)現(xiàn)高對(duì)接精度、多次插拔的可靠性、防塵、低插損等高要求?？紤]到如果有沙子等大顆粒硬的異物進(jìn)入光連接器，并同時(shí)進(jìn)行插拔板卡操作，可能會(huì)損壞精密的光連接器。如果進(jìn)而損壞光背板，則很難修復(fù)而導(dǎo)致此槽位不能使用甚至影響整個(gè)設(shè)備的正常工作，而不能像CD-ROADM網(wǎng)元簡(jiǎn)單的更換尾纖或板卡就可以修復(fù)。所以還是要注意機(jī)房的防塵防沙，在操作插拔板卡時(shí)可使用清潔工具。目前OXC設(shè)備的光連接器可正常插拔200次，按目前的維護(hù)情況很少會(huì)在設(shè)備退網(wǎng)前達(dá)到這個(gè)數(shù)，但仍需注意，盡量減少插拔次數(shù)。

6 結(jié)束語

ROADM技術(shù)可以增加波分網(wǎng)絡(luò)的靈活性，使得運(yùn)營(yíng)商可以遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)控制波長(zhǎng)傳輸?shù)穆窂?，可以迅速地滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或政企業(yè)務(wù)的需求，極大地提升了工作效率及對(duì)客戶新需求的反應(yīng)速度，同時(shí)有效降低了運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。但隨著ROADM維度的提升，內(nèi)部連纖呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)的增加。OXC即將推出40維、48維的產(chǎn)品，可以想象此維數(shù)使用傳統(tǒng)的WSS搭建方式，維護(hù)幾乎是不可能的。目前廠家開始把光標(biāo)簽技術(shù)用于OXC系統(tǒng)，該技術(shù)可智能管理OXC系統(tǒng)內(nèi)成百上千的波道，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)追蹤、錯(cuò)連檢測(cè)和自動(dòng)調(diào)度等智能化功能?？梢灶A(yù)見不遠(yuǎn)的將來，結(jié)合各種智能化管理和調(diào)度技術(shù)的OXC設(shè)備將會(huì)廣泛地應(yīng)用于傳輸網(wǎng)中。