全光网络的运维管理

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视频业务和智能终端的快速发展正推动着网络中的业务流量以近乎每年翻翻的速度快速上升，随之而来的宽带提速正在全国如火如荼地进行着，骨干光传送网的扩容也必须与之相适应。
为了使骨干光传送网的扩容与投资收益的增加能保持一个良性的正循环，运营商目前都试图尽力降低网络的整体成本（TCO）。在网络建设方面，通过引入100G等高速传送技术来降低每比特成本，通过在光层旁路穿通业务来降低对路由器、OTN交叉机等设备的容量需求，并降低功耗；在网络运维方面，则不遗余力地简化运维操作，以便降低网络的运行成本。
在降低光网络的初始投资成本和运维成本目前看似有一定的矛盾之处，即一般认为OEO的处理方式可以实现类似SDH的运维管理，容易实现网络的管理和维护，但这种方式要求设备具备足够的电交叉处理能力，初始投资和设备功耗居高不下。相反，基于WSS等技术的OOO处理方式可以将业务尽可能处理在最低的层面，网络初始投资和功耗最低，但通常运营商对全光业务的管理缺乏足够的手段。本文主要介绍阿尔卡特朗讯基于Wavelength TrackTM技术所实现的对全光网络的类似SDH管理能力。
Wavelength TrackTM技术是阿尔卡特朗讯的一项专利技术，其实现原理是对每个进入系统的波长（可以是第三方的异种波长）调制一个副载波，从而给每个波道编码生成唯一的波道标识WaveKeys以便管理光功率和识别光路由 （如图一所示）：

  
图一：Wavelength TrackTM工作原理
整个阿尔卡特朗讯的OTN系统可以做到一次编码，全程解码，即在业务起始点加入Wavekeys编码后，线路上的每个光放接收点、MUX的输入点、OTU的输入点进行解码并实现对每个通道的全方位监控（如图2所示），并实时精确地判断故障和性能劣化，包括：
·光纤弯曲
·不正确的光功率均衡
·光纤错联
·F/ROADM错配等

  
图二：Wavelength TrackTM实时监测光层波长业务
以F/ROADM错配情况检测来说，如果业务1 (1)和业务2 (2)运行正常，但部署业务3(1)失败 ，所有波道的功率没有问题，光放没有告警，显示正常。在传统的运维方式下，维护人员无法定位故障发生在哪个节点或哪段光纤，需要派遣人员到个站点查看，往往需要需要数个小时隔离定位F/R/TOADM配置的问题。在有Wavelength TrackTM的情况下，操作人员可以在凭借Wavelength key在网管中心很快速地判断出故障出在D点（因为业务1使用1从A-D是正常的），原因很可能是1未在D点阻断，导致与业务3出现波长冲突。基于这样的判断，操作员可以远程控制在D点阻断1，从而快速恢复业务。

  
图三：Wavelength TrackTM判断ROADM配置错误
Wavelength TrackTM的另外一个重要作用是提供与单波速率无关的每波道OSNR在线监测能力。众所周知，OSNR是运维人员对OTN网络监控的一个重要指标，传统的监测方式可以由外置的仪表和内置的OSA模块两种。但是，目前50GHz的通道间隔和40G/100G的线路速率已经很普遍了，光信号带宽与通道滤波器的带宽非常接近，信号和噪声的过渡变得很平滑，传统测试方法（IEC 61280-2-9）无法应对挑战。另外，目前业界通常采用偏振消光法来测试高速信号单偏振信号的OSNR, 但成本较高，更重要的是偏振消光发在以下情形中不能正常工作：
·如果信号的偏振态发生了快速的变化或者信号已经去偏振了，测量结果就不准确了；
·如果通道间存在串扰，则串扰有可能被包含进噪声，也有可能不被包含，这取决于信号与串扰之间的相对偏振关系，这样测量结果就有很大的随机性；
·偏振相关损耗(PDL)有可能会导致明显的测量误差，与信号有相同偏振方向的噪声与处于正交偏振态的另一噪声有不同的振幅；
·对于偏振复用信号（比如双偏振的40G/100G信号），在两个正交的偏振方向上分别存在独立的信号，不可能用偏振分光器来识别出真实的信号。
因为这些原因，OSNR测量困难正成为100G等高速传输系统部署的一个难题。
基于ALU专有的Wavelength TrackTM结合窄带可调光滤波器可以完美地解决这个难题，它是业内首家用一种方法测量所有的10G/40G/100G信号的带内OSNR，支持所有的单偏振和多偏振信号OSNR实时测量精度优于1dB，完全满足业务管理和维护的要求。OSNR在线实时测量为WSON网络的光损伤的发现和补偿提供了可能。
其技术原理是当进行OSNR测量时，窄带可调光滤波器动态选定待测量的通道，通过特定的算法，在可调光滤波器的输出，就可以得到信号和带内ASE噪声。由于光信号本身携带了波长追踪器和ASE的信息，无需进行繁杂的处理和运算，我们就可以准确评估出带内的ASE噪声和信号，从而实时得到带内OSNR。经过实验室的初步验证，ALU的测量方法可以高精度完整地测量任意10G/40G/100G信号的OSNR，完全超越了传统测量方法和偏振消光法。

  
图四：基于Wavelength TrackTM和窄带可调光滤波器的OSNR在线测量
在2011年中国移动集团组织的OTN测试中，阿尔卡特朗讯采用这种方式进行了100G通道的测量，经过与仪表比对，其误差在1dB之内，完全达到实际应用的要求。

  
表一：Wavelength TrackTM在中移集团对100G信道OSNR测试结果

总之，在引入了Wavelength TrackTM技术后，阿尔卡特朗讯的OTN设备可以做到类似SDH的运维管理能力，消除了向全光网络演进道路上最大的障碍。