静态OADM的可重构性扩展

SNMP串扰WDM　光栅　光纤　城域网　VPN　　     如今，在密集波分复用（DWDM）城域光网络中采用的光分插复用器（OADM）大多是静态、非重构的。     光（波长）信道的下路或上路是通过具有波长选择能力的光器件（如滤波器）来实现的，而其余信道则可不受任何影响地直接通过节点。因此，一旦我们在城域网中采用了这些节点，网络中的光信道配置关系就是固定不变的。假如以后网络稍微发生变化，就需要手工去添加或移除相应的在线滤波器，这必然会导致在网络重构期间的服务中断。况且，采用手工配置方式，不仅速度慢、成本高，而且轻易出错而造成一次次的服务中断。     为了使网络支持新业务和削减运营成本，运营商常希望采用可重构的OADM（ROADM）来实现高度灵活的网络，从而保证在线配置或“调谐”单个波长信道时也不中断服务。当然，从原有的静态OADM升级到新系统应该循序渐进，以减少升级费用，保护原有投资，同时尽量减少网络升级所造成的服务中断时间。下面，我们将介绍一种实现原有网络升级的最佳策略，就是附加一些光开关系统来扩展静对于静态OADM，附加一些选择型光开关就能实现节点的远程可重构性，网络操作员可以编程控制这些光开关来选择波长信道。而且，这些光开关答应操作员决定一个光信道（通过固定滤波器）是下路到本地，还是直接通过该节点。附加的选择型光开关对“上路”的光信道也能提供相同的配置功能。图1中（彩色线条表示光纤中有业务传送），光信道3、6和14上的业务被下路到本地，相应地，本地新业务也通过这些信道上路，而光信道9则是直通的。网络操作员通过远程控制这些光开关系统，就能重新配置该节点，如下路或上路信道9而让信道14直通。　     基于滤波器的OADM的可重构性升级     此外，附加的光开关系统在电源失效（掉电）时仍可通过默认配置来传送业务。凭借这种特点，运营商在电源失效时仍能让业务顺畅地经过网络，而旁路过发生故障的节点。采用图1的类似实现方法，流向故障节点的要害业务可以退回到另一个节点处理。另外，假如其它节点没有空闲或备份的下路端口，光信号也能被阻塞以避免信道串扰。     平面光路（PLC）技术非常适合于制作这些附加的光开关系统。由于PLC器件没有任何可移动的部件，用其制造的光开关非常可靠，极易达到电信级的可用性要求。PLC光开关采用的是光波导，而不是自由空间光学部件，因此比较轻易实现光信号组播和衰减功能。智能PLC光开关系统可以通过组播支持下路和续传。采用两组选择型光开关，DWDM光信道不仅能从一个节点下路，还能将该信道上的业务流继续传送到下游的其它节点。这种功能，对于光虚拟专用网（OVPN）、视频信号分发、环间弹性链路的构建，都是非常有用的。     假如在附加的光开关系统中集成可调光衰减器（VOA），网络操作员还可以借助相关控制软件来动态地调整上路信道的光功率，以实现动态增益均衡。光信道的动态增益均衡在采用掺铒光纤放大器（EDFA）的光网络中极为重要。　     对于采用其它类型光滤波器的静态OADM，也可以通过添加这种光开关系统来实现远程可重构性。同样，双向环网中的静态OADM也能采用相同的原理来实现升级，保护信道可通过保护开关连接到外部。　     基于滤波器的OADM的结构比较简单且不太昂贵，但扩展性较差。借助现有技术，这类节点通常只能够下路4－10个光信道，具体取决于光滤波器的性能。假如是规模比较大的OADM，还可以采用阵列波导光栅（AWG）技术来实现。与采用滤波器的节点相似，基于AWG的静态OADM也是采用“硬”连线结构来实现部分信道的上、下路，而其它信道则直通。这些节点中信道配置关系的改变，必须通过手工来完成。同理，我们也能附加一个光开关系统，使基于　AWG的OADM升级，实现远程配置功能（图2）。 传统OADM的可重构性升级　　     基于AWG的OADM的可重构性升级     为任意用户提供任意业务　     对于传统OADM或简单ROADM，支路信号和客户设备之间的连接关系是固定的。这导致客户设备的数据流总是在特定波长信道上传送。这样的网络连通性是不灵活的，而且任何变动都需要手工来实现。正如图3所示，原先连接到支路1的用户A只能接收波长λ1的业务，相似地，连接到支路N的用户J也仅能接收波长λN上的业务。现在，为了将波长1上的业务分配给用户B而波长λi上的业务分配给用户A，就要求用户必须以手工方式重新连接到对应支路端口上。　     然而，网络的动态重构性，要求实现任意业务流到任意用户的转发。传统OADM节点可以通过附加的光开关系统来满足这种要求，如图3所示。这里，采用了两个光开关矩阵来实现任意业务流路由到相应用户。     传统OADM的可重构性升级　     其次，对于那些有较高可用性要求的用户，我们也可以采用冗余设备和支路来防止设备（用户侧、支路乃至整个节点）失效带来的服务中断。这可通过附加的具有动态交换功能的光开关系统（光交叉连接矩阵）来实现。假如空闲支路可用，用户设备可以同时连接到两个相互独立的支路端口，从而实现设备连通的保护需求（见图4）。于是，当主用设备发生故障时，光开关系统就重新配置以保证到备用设备的连通性。当然，假如没有空闲端口可用，运营商还能通过原有的专用保护倒换系统来恢复业务。　
    传统OADM的支路信号保护实现　     通过这种动态重构功能，多个用户能够分时共享同一租用波长。例如，用户A可以在正常的上班时间使用波长λ1，而用户E则在休息时使用该波长信道。　     附加一些光开关系统，就能使静态OADM网络具有可重构功能，假如被进一步集成进网络治理系统（NMS）或运营支撑系统（OSS）中，将会非常实用。这要求附加的光开关系统本身应该支持标准的网络治理协议，如简单网络治理协议（SNMP）。　     仅仅通过添加一些光开关，传统的静态OADM就可以升级为动态可重构OADM，大大地保护了原有投资。然而，采用PLC技术制造的光开关也面临着两个主要问题：市场驱动和性价比，这将是城域网运营商是否决定将其传统网络升级以支持动态重构的要害所在。值得兴奋的是，PLC　光开关系统不仅速度非常快，而且将来在多功能器件集成中还能提供绝无仅有的组播功能，对许多特色网络应用，如下路续传和多点下路，极为有用。