OXC系统组网及建设方案研究

［曹炼铿］

1 引言

波长选择光开关（WSS）器件的引入使得波分网络有了动态调整波长路径的功能。传输网络使用WSS器件来搭建可重构光分插复用（ROADM）网络，从而可以通过软件（管理平面或控制平面）配置的方式，实现波长通道上下路、直通状态的灵活选择。

ROADM根据上下路端口具备的特性可分为波长无关、方向无关、竞争无关和栅格无关，如果同时具备这四种特性，则称之为波长无关&方向无关&竞争无关&栅格无关的ROADM设备，缩写为CDCG-ROADM。栅格无关可以看作是波长无关特性的一种扩展。ROADM设备的上下路端口的波长调整和上下路端口对应的线路方向可通过软件远程实现，不需要现场对ROADM设备进行硬件操作。

结合波长交换光网络（WSON）技术，ROADM增加了波分网络的灵活性和生存性，使得运营商可以手工或自动的远程动态控制波长传输的路径，可以迅速地满足数据业务或政企业务的需求，极大地提升了工作效率及对客户新需求的反应速度，同时有效降低了运营和维护成本。

2 OXC的工作原理

目前网络中成熟商用的CD-ROADM节点需要使用大量的WSS器件，这些WSS之间存在着网状的连纤。方向无关特性需要所有线路方向及下波维度之间都要互联，波长无关特性也需要对其配置的大量WSS之间进行互连，如图1所示。

这种用分立器件搭建的CD-ROADM网元占用了比较多的机房空间，在目前机房空间非常紧张的状况下矛盾渐现。另外网状的架内连纤及架外连纤增加了工程和维护的复杂性，容易发生光纤连接错误，增加维护中的故障率。随着ROADM维度的提升，内部连纤呈现指数级的增加。9维ROADM有72根内部连纤，20维ROADM则达到380根，而32维ROADM则高达992根。对于工程和维护现场人员来讲连接关系复杂，通过传统的标签方式很难有效梳理这大量的连纤，极易出错，且错连排查困难。

图1 CD-ROADM设备结构示意图（两级结构）

OXC其实是一种基于光背板技术的高集成度ROADM设备，分OXC光背板、OXC线路板和OXC支路板3部分。OXC光背板使用光纤编织技术，可以固化ROADM内部连纤形成全光背板，实现了之前的网状网一样的上千根连纤的功能，负责实现光波长信号的引导连接。OXC光线路板集成了OSC的产生及合分波、光线路放大器和线路维度WSS等功能，负责实现方向无关的波长分插、调度、复用，在集成度方面也做了很大的改进，可实现一个槽位一块板卡解决一个线路维度的所有功能。OXC支路板集成了下波维度的2级结构所需要的多个光放大器和2级结构的WSS，用于实现波长无关的波长的上下，同样在集成度方面也做了很大的改进，可实现一个槽位一块板卡解决一个落地维度的所有功能，但受限于空间因素，一块板一般只能上下30波，其他波通过扩展口来上下。OXC光线路和OXC支路板通过MPO（多端口连接器）与光背板进行互连，使用了高速光连接器和自动插拔技术，可实现插板即连纤，极大地提升了易用性。

OXC实现了集成式互联连接，连接自管理，免外部光纤，用户只需关注对外接口，所有线路区接口全Mesh互联，便于不同方向间波长调度，所有支路区接口与所有线路接口互联，便于不同方向波长上下。

3 OXC组网建设

3.1 单节点建设

由于目前的业务需求都是向中心集中较多，核心节点的维度需求较大。而由于OXC维度多，可以放在核心节点充分发挥其核心调度功能。考虑到其他汇聚节点对维度需求不大，用OXC较为浪费，可以使用16维甚至8维ROADM。另一个场景是原来处于核心节点的ROADM由于维度消耗较大需要进行节点裂变时，可考虑新部署OXC与原来的节点相连，在增加光层容量的同时引入OXC进行集中调度。新建的OXC设备可与原节点的ROADM设备增加连接，以方便对原有网络业务的疏通。

由于目前大部分OXC是96波系统，而原有ROADM网大部分为80波的系统，所以对接的时候只有80波可以进行光层穿通。

3.2 立体骨干交叉模式

由于各地业务发展并不均衡，原来建设的ROADM网络可能出现局部需要增加光层来增加容量的情况。16维的ROADM节点考虑到落地维度和预留等的需求，实际可用的线路维度只有8～10维，8维的节点的可用线路维度就更少了，如果还启用WSON保护，需要预留资源，光层容量很快用完。借鉴城市交通规划为拥塞道路修高架的思路，如图2所示，瞄准瓶颈节点，在需求量大的几个节点间采用OXC扩展新光层，形成立体骨干网，盘活整网基于现网，实现快速高效低投入的流量疏导。新建的OXC平面可与原来的平面局部对接，就可利用高速平面来疏通原有网络的流量。

图2 立体骨干交叉模式建网示意图

目前的OXC可以配置为96波或120波，其波长范围如图3所示，可以有效提高光纤利用率。但120波系统对光纤参数要求较高，在网络部署时要做针对性的设计。

图3 波长范围示意图

3.3 全网新建模式

在新建网络时直接全部采用OXC进行组网建设。由于OXC设备集成度高，在目前机房资源捉襟见肘的时候确实可以考虑一次性进行部署。目前主流的OXC是32维的，但也有厂家计划推出20维的OXC产品来适应市场的发展。另外还有厂家推出了小型化的OXC。这样不同层次OXC设备能适应不同业务发展情况的节点，从而更匹配网络的建设需求。

4 OXC节点设计

由于要适配不同的线路衰耗，OA的种类较多。目前的OXC设备只针对常用的OA集成到了OXC的线路板，如果光放段衰耗过大，OA可以外置。

目前的OXC支路板一般为下30波或32波，对于维度多业务量大的节点，可能存在OXC槽位与维度和下波之间的矛盾问题。如图4所示，为充分利用OXC的能力，对于32槽32维的OXC设备可考虑最大配置16块线路板实现16个线路维度，另外16个槽位配置支路板，没下完的波道可通过支路板的扩展口外连到传统的ROADM（由WSS搭建）下波，也可通过配置OXC子架来下波。使用OXC子架来专门下波，虽然浪费了OXC的光背板，但结构比较整洁，维护方便。

图4 OXC扩展下波示意图

5 光背板应用注意事项

OXC的核心技术是光背板技术和光连接器技术。光背板技术是一种在背板上实现高密度光纤互连的技术，把复杂的连纤集成为一块光背板。在光背板上对于插板槽位的地方封装光连接器实现盲插，需要光连接器能同时实现高对接精度、多次插拔的可靠性、防尘、低插损等高要求。考虑到如果有沙子等大颗粒硬的异物进入光连接器，并同时进行插拔板卡操作，可能会损坏精密的光连接器。如果进而损坏光背板，则很难修复而导致此槽位不能使用甚至影响整个设备的正常工作，而不能像CD-ROADM网元简单的更换尾纤或板卡就可以修复。所以还是要注意机房的防尘防沙，在操作插拔板卡时可使用清洁工具。目前OXC设备的光连接器可正常插拔200次，按目前的维护情况很少会在设备退网前达到这个数，但仍需注意，尽量减少插拔次数。

6 结束语

ROADM技术可以增加波分网络的灵活性，使得运营商可以远程动态控制波长传输的路径，可以迅速地满足数据业务或政企业务的需求，极大地提升了工作效率及对客户新需求的反应速度，同时有效降低了运营和维护成本。但随着ROADM维度的提升，内部连纤呈现指数级的增加。OXC即将推出40维、48维的产品，可以想象此维数使用传统的WSS搭建方式，维护几乎是不可能的。目前厂家开始把光标签技术用于OXC系统，该技术可智能管理OXC系统内成百上千的波道，实现业务追踪、错连检测和自动调度等智能化功能。可以预见不远的将来，结合各种智能化管理和调度技术的OXC设备将会广泛地应用于传输网中。