OXC／OADM關鍵技術及其發(fā)展-精選資料

1、OXC/OADM關鍵技術及其發(fā)展光傳送網(wǎng)；光交叉連接；光分插復用With the rapid development of the WDM technology, OXC/OADMas components of the WDMall-optical network have drawn much public attention. In the paper, the key technologies and application solutions of OXC/OADM are presented, and their future development is prospected.S

2、:OTN; OXC; OADM1、OXC關鍵技術1.1 OXC 的幾種典型結構光交叉連接(OXC)主要有光/光(O/O)交換和光/電/光(O/E/O) 交換兩大類。O/O交換由光交叉矩陣實現(xiàn)，根據(jù)交叉粒度的大小 又分為基于光纖級交叉和基于波長級交叉 (如波長選擇性交叉和 波長可交換交叉 )。而 O/E/O 交換則由半導體交叉芯片實現(xiàn)，可 以完成更小粒度的交叉，應用更靈活，但透明性受影響，目前單 片交叉芯片容量可達 320 Gbit/s ，交叉粒度為 STS-1(VC-3) 。1.2 OXC 恢復算法OXC恢復算法其實質是路由和波長分配算法 (RWA，算法與OXC節(jié)點結構有關，如是否全交叉，是否

3、波長交換，是否波長可 調諧等。其主要目的是為了提高網(wǎng)絡容量的利用率和網(wǎng)絡的生存 性。oxC恢復算法要完成的主要任務有：*做到路徑最短 （ 節(jié)點數(shù)最少 ） ；*使波長資源分配優(yōu)化； *使各鏈路、節(jié)點業(yè)務量平衡，負荷量最佳或路由最安全；* 提供優(yōu)先級選擇，按優(yōu)先級順序恢復；* 具有可擴展性，即恢復算法要有普遍性，適合多種網(wǎng)絡拓 撲結構和網(wǎng)絡的擴展。1.3 光信道均衡由于OXC具有多方向、半動態(tài)的特點，光信道均衡顯得尤為 重要。在基于波長交叉的 OXC中,每個鏈路對應不同的方向和不 同的傳輸距離，接收光功率差別很大。如果OXC內部不具備光信 道均衡，通過OXC交叉連接后，在輸出鏈路中各信道功率差非常

4、 大的情況下，將無法進行傳輸。目前，光信道均衡比較成熟的方 法是采用陣列可變光衰減器（VOA）實現(xiàn)，或直接用V-MUX實現(xiàn)（即 陣列VOA實現(xiàn)加合波實現(xiàn)）。1.4 OXC 保護與恢復嚴格地講，保護和恢復是兩個不同的概念， 但如何在OXC中 實現(xiàn)保護機制和恢復機制的共存， 從而為不同類型的業(yè)務提供不 同的保護恢復策略是OXC勺一個重要課題。就保護而言，一個簡單的例子是在OXC組成的Mesh（格形） 網(wǎng)中提供部分通道的 1+1 保護，這部分容量在業(yè)務指配 （含主、 備通道）完成后，其占用的容量在 OXC恢復算法中作為不可用容 量對待。就恢復而言， 目前主要有基于鏈路的恢復和基于光通道恢復 兩種 ,

5、兩種恢復策略各有優(yōu)缺點。需要指出的是，在基于光通道 恢復的恢復機制中， 如何同時監(jiān)視主通道和恢復通道的告警及通 道性能是需要認真研究的。自動交換光網(wǎng)絡（ASON）的波長路由也 要解決這個問題。圖 1 是基于光通道恢復的一個實例， 正常情況下主信道傳送 業(yè)務，恢復信道空閑。因此只知道主信道的狀態(tài)，而恢復通道無 法監(jiān)視。 一種解決辦法是在恢復通道中傳送額外業(yè)務， 或想辦法 在恢復通道中加載信號源； 另一種辦法是不管恢復通道狀態(tài)， 只 要主信道出現(xiàn)故障就將業(yè)務倒向恢復通道。1.5 防止自激在電領域中， 閉環(huán)在一定的振幅和相位匹配條件下會產(chǎn)生自 激，光領域也不例外。在 OXC/OAD組成的Mesh網(wǎng)中

6、，由于各節(jié) 點都有光放大器， 振幅條件很容易滿足， 如果某一個或幾個光通 道形成閉環(huán)， 則很有可能使整個系統(tǒng)或網(wǎng)絡自激。 解決的辦法一 是靠算法保證； 二是靠配置管理， 將空閑的光交叉狀態(tài)全部置于 斷開狀態(tài)。1.6 瞬態(tài)響應抑制OXC組成的Mesh網(wǎng)中，交叉狀態(tài)的改變必然帶來各鏈路光功率重新分配。由于網(wǎng)絡中存在大量的光放大器和可調諧器件， 整個系統(tǒng)和網(wǎng)絡會出現(xiàn)瞬態(tài)響應過程，嚴重時甚至會影響業(yè)務。 如何抑制瞬態(tài)響應是 OXC設計中需要重點考慮的問題。 解決的辦 法一是快速光信道均衡；二是提高光放大器響應速度 ( 目前可達 微秒級 ) ，并使放大器工作于增益鎖定模式。1.7 串擾串擾的主要來源一是

7、由于光器件 (如合波/分波器、光開關等 ) 隔離度不可能無限高，波長間存在帶間串擾；二是在OXC中，信號被多次交叉連接和復用 / 解復用，原來的帶間串擾轉化為帶內 串擾；三是光放大器自發(fā)輻射噪聲 (ASE) 和光纖非線性；四是放 大器的瞬態(tài)響應。解決串擾是實現(xiàn)OXC組網(wǎng)和長距離傳輸?shù)年P鍵。1.8 數(shù)字包封數(shù)字包封 (Digital Wrapper) 提供的主要功能有：*多業(yè)務的統(tǒng)一封裝，在OTN則提供統(tǒng)一的告警和性能監(jiān)視， 與封裝內容無關；*信號質量的分層、分段監(jiān)視； *豐富的開銷，支持運行、維護和管理 (OAM)；*FEC改善信號傳輸質量。目前， 2.5 Gbit/s 和 10 Gbit/s

8、 數(shù)字包封技術已比較成熟， 并已廣泛應用于光網(wǎng)絡設備中， 但其潛力還有待進一步發(fā)掘， 特 別是聯(lián)網(wǎng)智能方面。1.9 網(wǎng)管OXC網(wǎng)管除了完成傳統(tǒng)的四大管理功能外，還必須具備實時 恢復算法， 具備業(yè)務的端到端指配和恢復功能， 同時提供端到端 業(yè)務的管理。也就是說，OXC網(wǎng)管必須具備子網(wǎng)級甚至網(wǎng)絡級網(wǎng) 管的能力。2、OADK關鍵技術2.1 OADM分類和主要功能光分插復用（OADM主要分串行、并行和串并混合 3種結構， 實現(xiàn)方式多種多樣，從功能上說，應具備如下特點：*業(yè)務的保護；*固定或可配置上下路；*多業(yè)務接入；*端到端業(yè)務指配和管理。2.2 保護功能的實現(xiàn)在OADM環(huán)網(wǎng)中，主要保護方式與SDH類

9、似，有光通道保護（含 單向通道保護、子網(wǎng)連接保護、雙向光通道保護 ）和光線路保護 （ 含二纖環(huán)保護和四纖環(huán)保護 ） 兩大類，這幾種保護方式各有千 秋，實現(xiàn)方式各異。目前應用最多的還是單向通道保護，其特點 是實現(xiàn)簡單，可靠性高，無須協(xié)議支持，保護時間短，組網(wǎng)應用 靈活，根據(jù)業(yè)務需要可實現(xiàn)部分波長保護。 雙向光線路保護 （BLSR） 可實現(xiàn)全部業(yè)務在光層的保護， 保護效率高， 在非集中型業(yè)務組 網(wǎng)情況下容量利用率高，可支持額外業(yè)務，不足之處有 3點：一 是保護路徑過長， 二是信道均衡比較麻煩， 三是在不需要光層保 護的情況下，某些業(yè)務（如SDH存在多層保護的競爭和協(xié)調問題。 雙向光通道保護比較有特

10、點， 但實現(xiàn)開銷較大， 由于光通道不是 1+1 方式，因此存在保護通道監(jiān)視困難的問題。2.3 告警傳遞與自動保護倒換協(xié)議擴展OADM環(huán)網(wǎng)中，如果采用 BLSR則需要自動保護倒換（APS） 協(xié)議支持，目前的做法是將 G.841 協(xié)議經(jīng)過適當修改和擴展來實 現(xiàn)。需要指出，在OADM環(huán)網(wǎng)中，如果有線放站存在（在大的網(wǎng)絡 應用中 ） ，則需要考慮告警傳遞 （如圖 2所示）問題，其情形類似 于在SDH環(huán)網(wǎng)元中加入電中繼。當然還有一種方法是將發(fā)生故障 的下游線放站的輸出關斷，但這種做法不嚴謹，應少用。2.4 防止自激與錯連OADM與 OXC類似，在某些情況下會發(fā)生自激，應想辦法防 止。錯連通常發(fā)生在波長重

11、用、 系統(tǒng)故障或多處節(jié)點 （含多節(jié)點 ） 失效的情況下，在系統(tǒng)設計中應予以重視并想辦法予以避免。2.5 透明復用與子波長管理在DWD和光網(wǎng)絡中，透明復用越來越受到重視，其關鍵技 術是開銷透傳。 透明復用被人們定義為子波長復用， 由于具備子 波長交叉能力， 應用非常靈活。 目前開發(fā)的透明復用主要用來節(jié) 約帶寬資源， 其靈活的組網(wǎng)能力并未很好發(fā)掘， 下一步的研究重 點將是子波長級的業(yè)務指配和管理3 OXC/OADM的 發(fā)展OXC/OAD作為光傳送網(wǎng)（OTN）的關鍵網(wǎng)元，經(jīng)過幾年的研究，技術已基本成熟，相關產(chǎn)品也已問世，但目前并未獲得規(guī)模應用。究其原因，組網(wǎng)形態(tài)可能是阻礙 OXC應用的主要因素。就目前的 組網(wǎng)方式，不管是SDH還是DWDM主要組網(wǎng)方式還是鏈形和環(huán) 網(wǎng)，這也是OADM首先獲得應用的主要原因，而 OXC勺最佳組網(wǎng) 方式是Mesh網(wǎng)。短期看，一方面要繼續(xù)完善 OXC的功能，降低 成本，等待并尋找市場機會；另一方面將OXC相關先進技術應用 于OADM也許是另一