傳送網OXC技術的原理及應用實踐

黃 洋

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

分析目前的技術應用實踐會發現光傳送網的可重構的光分插復用器（Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，ROADM）光層網具有復雜性特征，且該網絡的板卡種類較多，同時存在著架內連纖復雜等顯著問題。如果這些問題得不到解決，則光傳送網的實際應用效果會大打折扣，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）技術的應用能夠很好地解決上述問題，基于該技術的研究及其對網絡架構演進的分析探討對改變現有網絡應用現狀具有突出的現實意義。積極地分析討論傳送網OXC技術原理，并分析其應用實踐，以實現更多的現實價值。

1 OXC技術概述

1.1 OXC技術形成過程

OXC技術在目前的實踐中獲得了有效應用且表現出其成熟性。結合分析目前的實踐會發現OXC技術的成熟與ROADM有著密切的關系。ROADM技術通過對波長的阻塞或者交叉實現了波長的重構，由此實現了將靜態波長資源分配變為靈活的動態分配[1]。分析ROADM技術的應用可知其場景具有固定性，且整體應用能力也存在著一定的限制。在肯定了ROADM技術的基礎上，研究人員立足實踐開始研究更具實效性的技術，由此出現了基于ROADM技術的OXC技術。OXC技術應用過程如圖1所示。

圖1 OXC技術

1.2 OXC技術優勢

通過具體使用OXC技術可知其存在著明顯的應用優勢。一是可以解決網絡間的信息耦合，能夠實現顆粒業務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，不僅能夠實現高集成度、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。三是架構設計簡單，有效地降低了應用過程中的運維難度，實現了成本的節約。

2 OXC的關鍵技術

分析OXC技術的具體應用可知，在實踐中要充分發揮OXC技術的優勢，就必須要掌握其關鍵技術，這樣才會使應用實效更加突出。以下基于實踐總結出對OXC技術應用具有突出作用的OXC關鍵技術。

2.1 全光背板技術

全光背板技術是OXC的關鍵技術之一，明確此種技術的內容并分析討論其應用，有助于指導實踐。在目前的實踐中，全光背板技術的利用主要表現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系統中充當的是光信號的調度中心。基于作用發揮，在模塊設計實踐中要將盡可能多的調度維度與盡可能靈活的業務調度作為重要考慮問題[3]。在目前的應用實踐中，光交叉連接矩陣功能模塊的建設主要有兩種方案，分別是光纖盒的波長調度與全光背板的波長調度。對比兩種調度方案的相應數據發現相較于光纖盒的波長調度，全光背板技術的波長調度各方面性能更加優越。

具體分析全光背板技術的波長調度方案會發現通過在背板上封裝高密度的互聯光纖可以實現OXC系統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用，全光背板的制作需要有明確的要求。以當前的要求來看，全光背板技術的制作需要將全光互聯、高可靠、低插損以及接口防塵等作為主要要求和標準。為了滿足上述需要，要在全光背板技術的波長調度方案實施過程中引入光線電路印刷技術與高密度光連接技術[4]。分析與討論全光背板技術的實際情況，并加強對其研究和應用，對提升OXC技術應用實效有巨大幫助。全光背板技術應用中的單元管控如圖2所示。

圖2 全關背板技術應用中的單元管控

2.2 數字化光層技術

在OXC技術的應用實踐中，需要重點分析的第二項關鍵技術是數字化光層技術。其所對應的是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，通過多種技術的配合可以實現對光信息的全程、全網可視化控制，運維難度會顯著降低。數字化光層技術主要包括波長跟蹤技術和光纖質量監測技術兩部分[5]。其中，波長跟蹤技術能夠賦予波長一個“身份”，然后基于波長的“身份”對其進行追蹤，這樣可以實現對波長的全程跟蹤。不同波長所負責的業務不同，通過追蹤波長可以掌握不同的業務開展情況，對更好地了解技術應用效果具有突出的現實價值。光纖質量監測技術的主要作用是通過在光信道監控模塊中的集成光纖質量監控單元，將光時域反射儀（Optical Time-Domain Reflectomete，OTDR）探測信號調制在光監控信號中，可以實現OTDR與操作轉換箱同波長傳輸，并實現在線零插損OTDR檢測。在檢測工作實施的過程中，主光路的業務開展不會受到具體的影響。

2.3 高維度波長選擇開關技術

在OXC技術的應用實踐中，第三項需要重點強調的關鍵技術是高維度波長選擇開關（Wavelength Selector Switch，WSS）技術。光交換的本質是實現光信號的重構，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，可調度維度的高低是光信號重構能力衡量的重要指標[6]。WSS技術主要包括光線路WSS和光支路WSS兩部分內容。為了達到多維度業務自由交換的目的，光線路側需要具備高維度光信號重構的能力。目前的實踐應用中，光信號重構的方案比較多，如所使用的硅基液晶和微機電系統等都屬于光信號重構系統，而且硅基液晶在光信號重構中具有明顯的優勢。為了滿足全場景的應用，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，業界有不少的方案，且不同的方案在實踐應用中呈現出不同的優勢，結合實際需要利用表現出優勢的光支路WSS對開展實踐工作具有巨大幫助。

3 OXC技術的應用實踐

OXC技術在現階段的應用中產生了巨大的效益，因此積極地討論OXC技術的應用實踐非常必要。從現階段掌握的資料來看，OXC技術的應用主要表現在以下幾個方面。

3.1 整合已有密集型光波復用網絡

在整合已有波分復用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）方面，OXC技術表現出較好的效果。密集型光波復用（Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM）在電信市場上的應用是從具有點到點特征的DWDM系統開始的。隨著技術的成熟，具有上下固定波長的光分插復用器（Optical Add-DropMultiplexer，OADM）鏈路系統獲得了應用，且具有上下隨意波長的OADM鏈路系統、DWDM環形網絡等皆獲得了使用。DWDM環形網絡具有比較好的保護性，可以在諸多場合實現大范圍的使用。在DWDM技術不斷成熟和系統造價持續性降低的大環境下，接入網絡和城域網絡會逐漸地采用各種拓撲的DWDM系統[8]。基于已有設備、系統和網絡的充分利用考慮，可以使用ZXOXC節點互聯已有的系統或者網絡，網絡的靈活性與生存性因此會獲得極大提升，網絡也可以實現平滑升級。在DWDM系統的具體使用中會產生比較多的可應用系統，在可應用系統的整合中，如果實現已有系統或者是網絡的利用，系統整合的工作量會明顯減少，且系統本身的整體性以及靈活性也會極大提升。

3.2 應用于多方向的OADM節點

OXC技術在多方向的OADM節點利用中也能夠發揮出巨大的價值[9]。在目前的社會實踐中，環形網絡引進得到了廣泛應用，且隨著應用的深化，其互聯已經成為一種非常重要的方式。在應用實踐中利用合理的配置，ZXOXC可以作為一個多方向的OADM節點在環形網絡結構中發揮作用，其具體使用主要體現在兩個或者是多個OADM環形網的相互連接中，這樣的結構在兩環相交的應用實踐中可以發揮出巨大作用。

3.3 其他應用

OXC技術除了上述應用之外，在全功能OXC節點方面也有顯著的應用。全功能OXC節點的應用主要表現在格形網絡節點方面。格形網在干線中比較常見，其能夠為格形網絡提供強大的保護與恢復能力，以此來實現對骨干網中高容量鏈路業務的保護。為了達到預期的目標，必須要有功能強大的鏈路來加強網絡節點間的連接能力，與此同時還需要對故障以及業務的開展進行波保護[10]。

4 OXC技術的商用案例

云網融合之后，各DC互聯業務增多，擴容需求業務緊急，需實現業務的快速上線。核心局點機房空間、電源、空調配套資源緊張，系統容量不足以維持業務發展。基于以上問題提出了可行的建設方案，核心局點由原來傳統的ROADM節點改造為OXC節點，涉及兩個核心機房，40個光方向。設備騰退可省電26 800 W，可拆除光層設備72套、機柜20個以及省內部連纖880根。經過改造后的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 論

OXC技術在目前的電信網絡應用中發揮著重要的作用，分析與討論其相關內容進行，明確技術的現實應用特點以及注意事項，對于技術價值的發揮有突出的現實意義。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技術的形成過程以及該技術在應用實踐中所表現出來的優勢，第二部分闡述的是OXC技術在應用實踐中體現出來的關鍵性技術，第三部分主要分析的是目前實踐中OXC技術的應用，最后一部分討論的是當前社會實踐中OXC技術的應用案例。通過4部分的總結可知，在目前的社會實踐中，利用OXC技術對機房進行整體改造會獲得巨大的收益。