一種智能光纖調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計

［張久明］

1 引言

隨著高清視頻、視頻點播、網(wǎng)絡直播等的興起，要求基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)絡速度更快、帶寬更高、時延更低、維修時間更短，這就使得光傳輸系統(tǒng)成為基礎(chǔ)承載網(wǎng)的必然選擇。然而，由于光的無源性，現(xiàn)有的光纖配線系統(tǒng)都成為無源的“黑匣子”，無法像IP 網(wǎng)一樣通過電子手段進行監(jiān)控，在光網(wǎng)絡建設(shè)開通及后期維護中無法識別光纖錯接、光功率過高或過低等問題導致網(wǎng)絡故障頻發(fā)，需要技術(shù)人員對光纖逐段排查，工作效率低下，嚴重影響業(yè)務開通及修復效率，無法滿足光纖網(wǎng)絡高效率、低成本、維護簡單便捷等要求。因此，本文設(shè)計了一種智能光纖調(diào)度系統(tǒng)，借鑒IP 網(wǎng)的電子感知技術(shù)，利用電子標簽和LED 實時狀態(tài)指示，網(wǎng)管信息的清晰指引，實現(xiàn)業(yè)務的便捷開通和高效維護。

2 智能光纖調(diào)度系統(tǒng)概述

智能光纖調(diào)度系統(tǒng)通過后臺網(wǎng)管系統(tǒng)，利用電子標簽和傳感器對光路進行信息的動態(tài)采集、分析、監(jiān)控，實現(xiàn)對智能光纖調(diào)度系統(tǒng)的實時監(jiān)測和直觀顯示，并通過網(wǎng)管提示和LED 指示等指導操作，完成多維度光方向波長智能調(diào)度。

2.1 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)具有用戶管理、拓撲管理、告警管理、掉電配置管理、交叉連接配置、光端口設(shè)置、光纖ID 查詢、光功率查詢、光線路監(jiān)測、查看/修改設(shè)備配置等，具體如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)功能

2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計

光纖資源調(diào)度系統(tǒng)由波分側(cè)接口調(diào)度端機、波分側(cè)波長調(diào)度端機、線路側(cè)接口調(diào)度端機和系統(tǒng)管理終端組成，系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

波分側(cè)接口調(diào)度端機采用陣列波導光柵、電子標簽和光功率檢測模塊共同完成接入光信號性能指標實時檢測、接入光纖電子ID 智能識別、DWDM 光信號復用/解復用等功能。

波分側(cè)波長調(diào)度端機采用波長選擇開關(guān)（Wavelength Selective Switch）為核心處理單元，解決光波長動態(tài)路由交換問題，實現(xiàn)多維度低時延可重構(gòu)全光交換。

線路側(cè)接口調(diào)度端機采用電子標簽、光功率檢測模塊和光開關(guān)矩陣，實現(xiàn)接入光信號性能指標實時檢測、接入光纖電子ID 智能識別、光口遠程在線配置等功能。

系統(tǒng)管理終端實現(xiàn)對光纖調(diào)度系統(tǒng)各端機的管理和控制，實現(xiàn)配置管理、交叉連接管理、光端口管理、拓撲管理等功能。

3 智能光纖調(diào)度系統(tǒng)模塊設(shè)計

3.1 波分側(cè)接口調(diào)度端機

波分側(cè)接口調(diào)度端機為客戶側(cè)接入的核心處理設(shè)備，具有光纖信息實時錄入、電子ID 智能識別、光功率實時檢測、狀態(tài)信息實時顯示及自動上報、掉電自動保存等功能，其工作原理框圖如圖3 所示。

圖3 波分側(cè)接口調(diào)度端機框圖

電子標簽：每個光纖連接器配備一個電子標簽，將電子標簽插入設(shè)備，設(shè)備將自動讀取并存儲插入光纖對應的電子標簽值，并將該值與預先定義的值進行比對，一旦發(fā)現(xiàn)存在差異立即控制對應指示燈進行告警指示，并將告警信息通過中斷的方式上傳到網(wǎng)管平臺，實現(xiàn)對光纖的智能管理。

光功率檢測模塊：在不影響主光路光功率情況下，采用分光處理，分出的微弱光信號進入PIN 管，PIN 管在受光輻射后產(chǎn)生微弱的電流，電流經(jīng)放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入微處理器進行計算，進而得到輸入光信號的實際功率值。

M40 合波/D40 分波模塊：采用40 波的陣列波導光柵（AWG）進行設(shè)計，完成對標準DWDM 信號的復用/解復用處理。

3.2 波分側(cè)波長調(diào)度端機

波分側(cè)波長調(diào)度端機采用波長選擇開關(guān)為核心光處理單元，完成光信號波長級別交換調(diào)度。波分側(cè)波長調(diào)度端機主要由客戶側(cè)上路、下路和線路側(cè)穿通傳輸三部分組成，可完成4 個維度的波長路由交換，具體實現(xiàn)原理框圖如圖4 所示。

圖4 波分側(cè)波長調(diào)度端機框圖

（1）客戶側(cè)上路模塊：客戶側(cè)上路模塊主要完成業(yè)務波道的上行傳輸功能，上路模塊接收來自波分側(cè)接口調(diào)度端機（M40）的合波信號，通過波長選擇開關(guān)與線路側(cè)穿通傳輸部分波長進行重組交換后輸出到線路側(cè)相應方向輸出端口。

（2）客戶側(cè)下路模塊：客戶側(cè)下路模塊主要完成業(yè)務波道的下行傳輸功能，下路模塊通過1×4 分光器（RDU4）均分出四路廣播信號,其中一路廣播信號輸出到波分側(cè)接口調(diào)度端機（M40）進行波長解復用處理,最終得到客戶所需的業(yè)務波長信號。

（3）線路側(cè)穿通傳輸模塊：線路側(cè)穿通傳輸模塊由1×4 分光器、波長選擇開關(guān)等模塊組成，主要完成光信號的廣播及波長交換調(diào)度等功能。來自不同方向的合波信號經(jīng)1×4 分光器均分處理后與上行波道信號一同送入波長選擇開關(guān)，經(jīng)波長選擇開關(guān)任意組合交換后向線路側(cè)任意方向繼續(xù)傳輸。

3.3 線路側(cè)接口調(diào)度端機

線路側(cè)接口調(diào)度端機作為線路側(cè)核心光纖調(diào)度設(shè)備，兼具光纖信息實時錄入、電子ID智能識別、光功率實時檢測、光纖鏈路自動切換、狀態(tài)信息實時顯示及自動上報、掉電自動保存等功能，其工作原理如圖5 所示。

圖5 線路側(cè)波長調(diào)度端機框圖

線路側(cè)接口調(diào)度端機可實現(xiàn)40 路光纖信號的可靠接入，其中24 路光纖輸入接口需首先進行電子標簽檢測，然后分出微弱光信號送入功率檢測模塊進行光功率檢測，檢測出的光功率值送入CPU 進行計算保存，再由CPU 將標簽信息、功率信息等上報給設(shè)備網(wǎng)管。另外16 路光纖輸入接口除具備電子標簽檢測、光功率檢測功能外，還需通過16×16 的光開關(guān)矩陣來實現(xiàn)光纖鏈路的自動切換功能。

3.4 系統(tǒng)管理終端

系統(tǒng)管理終端即系統(tǒng)可視化操作界面，通過管理終端可實現(xiàn)對系統(tǒng)設(shè)備的綜合管理、光纖線路監(jiān)測、光功率查詢、業(yè)務配置等，具體功能設(shè)計參見圖1。

4 結(jié)束

綜上所述，本文設(shè)計了一種智能光纖調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)提高了光纖網(wǎng)絡的智能性，對于解決光纖網(wǎng)絡的部署開通、調(diào)度維護等操作時錯誤頻發(fā)、糾錯困難、開通成本高、維護難度大等問題都有顯著的意義。