W ISTOM——集多功能于一身的光層監測平臺

特約通訊員 許廷濤

在本文中，我們將會介紹Proximion公司新的超高速、高性能掃描濾波器技術。這是一項技術上的突破，提升了速度，而并不影響性能。讀者們還能夠更深入地了解Proxim ion公司的技術平臺——光纖智能。本文將會介紹Proxim ion公司如何直接在光芯實行光通信監測。有了這些技術，Proxim ion公司可以為系統供應商和服務提供商提供一種新型的多功能工具，即光層監測。光層監測適用于各種網絡應用，通過驗證質量服務，它能夠確保光通信層的安全。

光層監測在現代光網絡的作用

光網絡在70年代初出現，它的出現得益于將玻璃轉化成高品質、低損耗的光纖電纜的技術進步，以及創建半導體激光器的新技術的應用。當時，傳輸數據設備一般為光學實驗室的實驗者所使用，這些設備只能以中等的通信速度在小范圍內傳輸。

在過去的30年中，通過光纖網絡傳輸數據的技術已經大大改善，利用了光纖的巨大運輸能力，這項技術逐漸發展成為一個成熟的技術平臺。近年來，隨著通信帶寬需求的劇烈增加，新的網絡拓撲結構已近開始部署，它涵蓋了從數據發送方到數據接收方的傳輸過程的每一個階段。常見的拓撲結構包括辦公、城域、長距離、超長距離以及海底網絡，所有這些努力都是為了滿足日益增加的帶寬需求。系統供應商已經開始研究通過在光纖中加入更多的信道使現有的光纖發揮更大作用，而不是安裝更多的光纖。

這種方法稱為波分復用技術（WDM）,也可以理解為通過使用特定波長的光進行傳輸，分隔每一個信道。

現代光纖網絡技術可以使超過100個信道同時在一根光纖上傳輸，在遠距離傳輸中，每個信道的數據傳輸速率高達每秒100億比特。因此，每根光纖最多可容納100萬個用戶實現高速上網。

隨著信道數量的增加，信道間隔變得更密集，通信速度提升，在這種情況下，更好地利用光纖帶寬的趨勢已經越來越明顯。這種趨勢，以及更遠距離的、沒有光學數據恢復的數據傳輸的發展，促進了光層監測需求的產生，以確保數據傳輸的質量。

隨著系統供應商對光學通信設備不斷力求完美，網絡運營商對于高性能監測和控制系統的需求也在增長。近年來，在需要應用光層監測的領域，各種應用設備已投入使用。

光層監測就是對傳輸光的物理性質的精確測量，如光功率、波長以及光噪聲。此外，這些測量必須在毫秒之間完成。若要適應現代光網絡中的各種設備，則需要一個靈活的、可定制的通信接口。

Proxim ion公司的產品WISTOM結合了各種必須的接口，并且提供基于該公司的創新掃描濾波技術的光層監測，助你解決手頭上的監測任務。

光層監測方案

速度需求

在系統供應商或服務提供商看來，對比多款應用在光通信中的系統設備，各種設備間的特征與應用具有高度的多樣性。

仔細分析光層監測的基本要素，可發現掃描濾波裝置應滿足三個簡單的要求：

1.快速掃描

2.窄濾波帶寬

3.高邊模抑制

當研究人員圍繞著一個覆蓋所有信道的快速掃描過濾器實行光層監測時，出現了數量眾多的、依靠監測系統的快速反饋循環的應用程序。這些受益于以毫秒為單位計算的快速反應時間的應用程序有保護開關與動態增益均衡功能。

利用窄濾波帶寬的掃描裝置可以使光層監測適用在高通道數系統中。窄濾波帶寬與高邊模抑制結合，可以得到精準的光層性能測量。

用戶在選擇裝置時考慮到這三個參數，將可確保他們的監測系統裝備完善。未來，信道間隔將呈下降趨勢，而信道數量將逐漸增加。

當這三個參數整合成一個掃描裝置并且集成一個靈活的、可定制的硬件平臺時，你就可擁有一個不但適用于所有應用設備，而且適用于光纖通信網絡各層的監測單元。

光纖智能

為了生產一個能夠滿足當今與未來網絡監測需求的掃描濾波裝置，Proximion公司將技術應用至光芯，即直接至光層本身。Proxim ion公司稱其為光纖智能。

Proxim ion公司的掃描裝置使用了一項擁有專利權的，專門生產超高速、高性能濾波器的新技術。這是通過開設一個非常窄的光柵光纖傳輸窗口完成的。

一般情況下，光柵光纖可以看作為一個光學濾波器，部分入射光將在這個光學濾波器中傳輸或反射。因此光柵會被寫入光芯內，這樣就可以與傳輸光相互作用。

光柵是通過將特制的光芯部分暴露在紫外線條紋下產生的。光芯部分的直徑通常不超過5微米（即相當于普通人體毛發直徑的十分之一）。紫外線會局部性地促使光纖核心部分的折射率發生改變。折射率的改變，即使是細微的變化，都會被看作一面小鏡子，當傳輸光試圖穿過光柵時，其中的一部分傳輸光將會被反射。為了在一定的間隔內，有序地的制造數量眾多的局部“小鏡子”，Proximion公司研制出了光學諧振腔。通過調整鏡子元素間的距離和振幅，濾波器的特性（如波長與發射光的數量）也可以調整。

Proxim ion公司的多功能和獨特的光柵寫入技術采用了雙光束干涉儀制造紫外線條紋，用于促使光芯折射率的改變。一個高度精確的移動控制器可以在幾百毫米中以納米級的精確度依次加入這些條紋。通過主動地控制加入條紋的周期，以及添加抖動機制，可以為任意一個應用程序生產各種濾波器。

通過計算機的按鍵，很容易就能改變光柵的特性，如波長范圍、反射、邊模抑制和色散補償等。

掃描濾波器

被監測光首先被分流到主輸電線路，然后傳輸到密封的掃描裝置中。在密封的裝置內部，被監測光首先通過一個光循環，這個光循環會引導被監測光走向寬帶光纖光柵，而光纖光柵只會反射被分析的通信信道的光學光譜。因此，帶通濾波器拒絕傳輸任何雜散光，通信頻帶外的信道會出現在傳輸線上。經過反射和過濾的光再次通過光循環，這次光循環引導光進入掃描濾波器。

掃描濾波器有兩個主要組成部分：

1.聲光器設備

Proxim ion公司的光層監測器W ISTOM

2.啁啾光纖光柵

電子信號發生器驅動發聲器，發聲器發出一個短的、縱向的聲脈沖至光芯。這個脈沖以極快的速度在光纖中傳輸，并通過長長的光纖光柵。啁啾光纖光柵的特點是在光柵中明確界定的位置反射特定波長的光。隨著聲脈沖通過光柵，對光芯折射率的局部與疊加的干擾已經完成。通過特殊的干擾，可以創建出具有高邊模抑制的窄傳輸窗口，這個窄傳輸窗口可以允許特定波長的光通過光柵。脈沖穿過啁啾光柵后，傳輸窗口的中心波長就會被轉變，然后執行掃描。聲脈沖在光柵中傳輸的速度是極其之快的。一次對整個通信頻帶的掃描在100微秒內完成。如果我們在倫敦與巴黎之間連接上一條光纖，那么聲脈沖可在60秒內走完全程。一個快速探測器與一個從模擬到數字的轉換器一直在監測通過掃描濾波器的光信號的振幅。光信號被轉換至電氣領域，然后被放大并存儲在數據儲存器中，再進行數據處理。當濾波器正在進行掃描時，產生的實時數據譜流超過3億數據位每秒。為了充分利用這些數據流，濾波器需要一個快速的硬件平臺去檢索以及實時處理數據，這樣做可以同時完成兩個重要的任務。使用同一款監測裝置既可以得到速度，亦可以得到光譜性能。Proximion公司的WISTOM就是完成該功能的光層監測平臺。

WISTOM平臺簡要示意圖，應用層位于最上層，提供網絡應用，接口與協議，中間層為軟件平臺，安裝了實時操作系統，最低層為硬件平臺，提供信號接口。

集多種應用于一身的光層監測器WISTOM

通過使用W ISTOM，電信網絡系統或者網元管理系統可以控制光網絡節點，并且能夠調整光網絡參數。這些節點在城域環以及長距離或超長距離的網絡中運行。W ISTOM持續的全譜、實時信道監測能夠確保所有相關光學參數的有效掃描。因此，WISTOM是將所有功能集于一身的光層監測器。

功率電平檢測

WISTOM能夠監測每個信道的光功率，同時分析與檢測光譜中的故障。監測可用于含可變間距線網格的復雜信道規劃中，適用于任何信道密度下。與此相關的是在通道故障時的不同保護/恢復技術（故障管理）。W ISTOM完全適用于這些應用，其反應極快。

保護開關

為了避免數據丟失，保護開關在光網絡中是必須的。信道需在幾毫秒內恢復信號，使網絡能夠在影響服務的信息丟失情況出現前，實時改正自身。這使得熱交換（自動的，非打斷保護開關）和類似的網絡重新配置被應用。在光纖斷開時，服務恢復對用戶透明。

動態增益均衡

DWDM設備的功率監測能力在光纖中要最大限度地放大。當光纖與其它光學元件老化時，它們的特性就會發生改變。可變輸出放大器可以加強復光信號，使得信號在光纖中進行長距離傳輸時不會發生退化。從WISTOM的監測數據中估算得到的快速、精確的信道功率，可用作對光放大器（EDFAs）以及激光二極管發射機的輸入功率，進而控制信道的增益和平衡光功率。

光性能監測

WISTOM的光性能監測具有無干擾的能力，可以在全光域中進行。這使得它本身的協議和比特率透明，支持所有的數據速率和幀格式。全光譜的光性能監測對功率、波長以及光信噪比的掃描是實時進行部署的。

光分插復用器監督

光分插復用器是一個開關元件，用于管理波長。由于信道被丟棄或者插入一個光分插復用器節點或光交叉連接中，輸出功率往往會發生變化。交叉連接（OXC）是進行波長的交叉連接。為了防止干擾，網絡需要通過動態地改變信道負荷進行重新平衡。這些電源平衡和增益傾斜調整可以提供有效的信道均衡?？芍貥婳ADMs（R-OADM）是在環架構中部署動態DWDM設備的重要組件。通過對波長的快速重構，運營商能夠動態地提供他們的網絡，開辟新的收入來源。

漂移跟蹤

日益復雜的光通信網絡使得監測參數漂移更加重要。可隨時對選定信道的質量參數進行采樣與記錄。此外，性能數據可以預測網絡增長/增強的需求。

Proximion公司高性能的光層監測器WISTOM，持續掃描光網絡層，光網絡層會產生描述光層狀態的數據流，這些數據流的流量超過3億個數據位每秒。最新型的實時硬件與軟件平臺會立刻檢索并處理數據流，瞬間提供所有必要的光性能參數監測。兩個并行且獨立的的進程同時處理光性能與信道監測。WISTOM能夠有效地分析各種信道計劃，不依賴于通道網格和調制速度。WISTOM持續的、全譜的以及實時的光層監測將可確保任何WDM光網絡的有效監控。

參考資料：

http://www.proxim ion.com/