光交叉连接(OXC)简介

1光交叉连接（OXC）简介近年来，随着技术的发展和WDM的规模应用，光网络节点设备的容量越来越大，对网络的生存性提出了更高的要求，OXC集传输与交换于一体，具有传输容量大、组网灵活、网络具有可扩展性和可重构性、易于升级、可透明传输各种格式的不同速率等级的信号，能够同时适应用户信号种类和服务种类不断增长的需求等诸多优点，是构成光传送网络（OTN）的重要节点设备。一、光交叉连接（OXC）类型通常OXC有3种交叉连接类型：光纤交叉连接、波长交叉连接和波长变换交叉连接。1．光纤交叉连接（FXC）一种基于光纤级的交叉连接（FXC），可以理解为具有交叉能力的光配线架（ODF），或称为智能光配线架，是OXC的初级阶段，优点是FXC的复杂程度低，容量大，因而有一定市场需求；缺点是缺乏灵活性，设备本身独立组网能力差。2．波长选择交叉连接（WSXC）波长选择交叉连接（WSXC）能够转换从输入光纤到输出光纤的一个子集的波长信道，因此，从功能上讲，需要将一个来向的波长复用/解复用为它的组成波长。这种交叉连接比FXC有更大的灵活性，允许提供波长业务，而波长业务则可支持音频分配、远程教育或一系列其他业务。WSXC在业务恢复方面的灵活性也较好，使用网状、环状或混合型保护方案可以对波长信道逐个地进行保护。3．波长变换交叉连接（WIXC）波长转换交叉连接（WIXC）是一种具有附加功能的WSXC，它能够使信道的波长改变。这一特性减少了由于波长争用而将一个波长从输入光纤转到输出光纤的不可能性。WIXC在业务恢复和提供方面有最大的灵活性。它和波长交叉连接的区别是可以进行波长转换。实现OXC的关键技术是光信号的交换技术。和电交换技术类似，光交换技术按交换方式可分为电路交换和包交换。电路交换又含有空分（SD）、时分（TD）、波分/频分（WD/FD）等方式；包交换则有ATM光交换等方式。二、OXC结构及其工作原理OXC主要由输入部分(放大器EDFA，解复用DMUX)，光交叉连接部分(关交叉连接矩阵)，输出部分(波长变换器OYU，均功器，复用器)，控制和管理部分及其分插复用这五大部分组成；如图1所示。设图中输入输出OXC设备的光纤数为M，每条光纤复用N个波长。这些波分复用光信号首先进入放大器EDFA放大，然后经解复用器DMUX把每一条光2纤中的复用光信号分解为单波长信号（λ1～λN），M条光纤就分解为M*N个单波长光信号。所以信号通过(M*N)(M*N)的光交叉连接矩阵再控制和管理单元的操作下进行波长配置，交叉连接。由于每条光纤不能同时传输两个相同波长的信号，所以，为了防止出现这种情况，实现无阻塞交叉连接，在连接矩阵的输出端每波长通道光信号还需要经过波长变换器OTU进行波长变换。然后再进入均功器把各波长通道的光信号功率控制在可允许的范围内，防止非均衡增益经EDFA放大导致比较严重的非线性效应。最后光信号经复用器MUX把相应的波长复用到同一光纤中，经EDFA放大到线路所需的功率完成信号的汇接。图1OXC结构及其工作原理光纤-波长-分组（FWP）混合型交换节点光网络的演进既要充分兼容已有光网络技术，又要适应未来光网络的发展。可以预见，在今后相当长时间内，骨干网络将继续支持SDH体系，由此，光网络的发展将在支持现有SDH体系的基础上向光交叉连接/光子交换（PXC）演进。未来网络节点将具有多方位适应性，是各种交换方式，如：光纤空分交换、波长信道交换、数据流交换和分组／包／信元等交换方式的综合，即：光纤—波长—分组(FWP)混合交换，节点结构如图2所示。混合交换节点将为用户同时提供电路型和分组型交换业务。3图2光纤-波长-分组（FWP）混合型交换节点结构三、OXC的主要功能、特点基于OXC的光传送网可在光域上实现高速信息的传输、交换和故障恢复，具有结构简单、可靠性高、透明性好等突出优点。通过对指定波长进行交叉互连，使得OXC在WDM全光网络中更具应用价值。在发生光纤中断或节点失效时，OXC能够自动完成故障隔离、路由重选等操作，使业务不致不断，当业务发展需要对网络结构进行调整时，OXC可以简单地完成网络的升级和调度。OXC主要功能如下：光层的保护和恢复，包括环网/格状网（Ring/Mesh）的保护和恢复；端到端光通道业务的指配（网络级交叉）；网络优化和恢复算法；动态带宽管理，按需分配带宽；多种业务接入能力；光信道自动均衡；色散管理；光传送网OCH/OMS/OTS三层模型的网络管理系统，具备业务管理能力；兼顾骨干网、城域网、本地网应用。四、OXC的用途OXC具有能灵活的适应带宽需求变化，在波长层面动态重新配置网络等突4出优点。它具有如下主要用途：连接和带宽管理以便提供无干扰信道（为专用线波长业务）和“光信道”（具有支持非SDH/SONET有效负荷）的连接和（波长）上/下功能等。波长整修，以便提高所建立的基础设施的使用率。从10到40Gbit/S业务的平滑增速，降低网络成本。在波长层面的保护/恢复，以较低的网络成本最大限度地提高骨干网基础设施的效率和可靠性。作为一个有综合接入功能的自动光配线架在波长层面选择路由和互联，从而可能替代一些光纤接插板，管理互联环之间的波长。动态分配波长，其方法是将OXC与核心路由器耦合，为数据网中波动的带宽需求提供成本效应用高的解决办法。由于这些用途是在统一的网管系统下提供，因此能够迅速地提供端对端业务。5、OXC的发展光交叉连接设备（OXC）是未来光交换网络的基石。经过多年的研究开发，一些全球著名公司已经完成了OXC传输设备的一些现场实验，在系统与网络间的兼容性、OXC设备的级联特性、系统的保护倒换能力、网络管理等方面取得了不少成功的经验；如：全球光网络产品和光交叉连接设备的领先者Alcatel，就在1000km的无色散位移光纤上，采用2.5Gbit/s速率、3个44的8信道OXC设备，用WDM传送方式对OXC级联进行了成功实验。尽管由于受光器件成熟度的限制，目前，纯光交叉矩阵的OXC仍然处于研发和现场实验阶段，但可以相信，随着光器件技术的迅速发展，光交叉连接设备（OXC）也将快速成熟，进而实现大规模商用。