光開關(guān)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)的高效運(yùn)維和成本控制

伴隨著人們對于網(wǎng)絡(luò)需求的增長，光纖帶寬越來越寬，光纖鏈接的數(shù)量也以驚人的速度增長，這一發(fā)展對于技術(shù)人員的要求也越來越高，需要技術(shù)人員對于日益增長的光纖連接器的處理技術(shù)日益嫻熟。減少對嵌入式光纖的安裝、配置和維護(hù)相關(guān)的費(fèi)用，在現(xiàn)今競爭激烈的運(yùn)營環(huán)境中變得越來越重要。近幾年，許多光交換的應(yīng)用正在興起，根本原因是光交換可以幫助實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)光纖連接，降低光網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營成本。這種光纖交叉連接系統(tǒng)(FOCS)可以有效避免人工誤操作，縮短業(yè)務(wù)提供時(shí)間，通過快速連接測試器件陣列以提高測試效率。本文中，我們介紹了一個(gè)Verizon長途網(wǎng)絡(luò)中測試現(xiàn)場，該長途網(wǎng)靠近佛羅里達(dá)的奧蘭多，測試中使用了兩種常見的光交換技術(shù)，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中來驗(yàn)證我們的測試想法。結(jié)果表明，在網(wǎng)絡(luò)中使用光開關(guān)可以有效減少停機(jī)時(shí)間和降低運(yùn)營費(fèi)用。

在過去的幾年中，光開關(guān)技術(shù)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展已經(jīng)使光損耗大大降低，開關(guān)速度大幅提高，成本顯著降低。在這次現(xiàn)場測試中，我們測試了兩種成熟的光開關(guān)技術(shù)：MEMS和DBS(直接光束偏轉(zhuǎn))。兩種技術(shù)具有切換速度快(小于20ms)，損耗低(1-2dB)，開關(guān)矩陣數(shù)大，并且在未來有潛力可以擴(kuò)展到更大端口數(shù)，而其中低損耗特性對于減少傳輸鏈路的損傷預(yù)算非常重要。MEMS光開關(guān)采用微小可移動(dòng)的鏡子、在固定輸入和輸出準(zhǔn)直器之間轉(zhuǎn)動(dòng)光束實(shí)現(xiàn)光的交換連接。DBS(直接光束偏轉(zhuǎn))采用小的壓電元件改變輸入輸出準(zhǔn)直器角度、使它們準(zhǔn)確定位并互相對準(zhǔn)從而實(shí)現(xiàn)光的交換連接。測試中，我們用了兩個(gè)PolatisDirectlight OST矩陣開關(guān)和一個(gè)CALIENT DiamondWave®Fiberconnect FOCS。

現(xiàn)場測試重點(diǎn)

在網(wǎng)絡(luò)上可以測試多種光開關(guān)的潛在應(yīng)用，在這項(xiàng)測試中，我們專注在與光開關(guān)如何幫助現(xiàn)場運(yùn)營團(tuán)隊(duì)解決日常任務(wù)方面的應(yīng)用。通常每個(gè)團(tuán)隊(duì)管理一些站點(diǎn)，只要在網(wǎng)絡(luò)中有事件或故障報(bào)告發(fā)生，技術(shù)人員就需要到各個(gè)站點(diǎn)的現(xiàn)場去，與多個(gè)部門協(xié)調(diào)以發(fā)現(xiàn)并解決問題。甚至在業(yè)務(wù)提供之前的常規(guī)測試和備用光纖測量也都需要趕到現(xiàn)場。這個(gè)現(xiàn)場測試的一個(gè)重要目標(biāo)是表明，利用網(wǎng)路中的光開關(guān)可以減少趕到現(xiàn)場出車的次數(shù)以及減少技術(shù)人員執(zhí)行日常任務(wù)的時(shí)間，最終能夠降低運(yùn)營費(fèi)用。

光開關(guān)可以用于自動(dòng)化的遠(yuǎn)程站點(diǎn)測量，可以從一個(gè)中心位置進(jìn)行控制，這可以減少現(xiàn)場出車的數(shù)量和執(zhí)行每個(gè)測試的時(shí)間。測試設(shè)備可以直接嵌入到遠(yuǎn)程站點(diǎn)，或者測試信號(hào)可以通過備用光纖切換到遠(yuǎn)程站點(diǎn)。無論何種方式，許多線路可以共享測試設(shè)備，分?jǐn)偳岸说耐度氤杀尽?/p>

在安裝和配置過程中的光學(xué)性能驗(yàn)證有時(shí)需要斷開光連接，這既耗時(shí)又存在多種的問題。此外，故障定位和其他維護(hù)運(yùn)營通常需要技術(shù)人員趕到遠(yuǎn)程位置，查找光纖、斷開連接和手動(dòng)連接測試設(shè)備。所有這些額外的工作往往轉(zhuǎn)化成更高的運(yùn)營費(fèi)用。光開關(guān)可以減少這些成本，通過減少中斷連接的需要，自動(dòng)保持嵌入式光纖站點(diǎn)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)庫。一旦光纖、終端設(shè)備或測試設(shè)備到光開關(guān)之間的連接在安裝過程中得以實(shí)施驗(yàn)證，幾乎所有的業(yè)務(wù)活動(dòng)有需要斷開某些光纖連接，都可以通過光開關(guān)來完成，簡單高效。

以下是我們在這次現(xiàn)場測試中進(jìn)行的測試內(nèi)容，目的是尋找對例行現(xiàn)場運(yùn)營有幫助的工作方式：

1.遠(yuǎn)程光纖測試

2.通過備用光纖把測試信號(hào)傳到遠(yuǎn)程站點(diǎn)

3.利用光的回環(huán)進(jìn)行設(shè)備故障識(shí)別

4.遠(yuǎn)程光纖端點(diǎn)定位

5.在工作和備份光纖之間切換業(yè)務(wù)和測試設(shè)備

現(xiàn)場測試細(xì)節(jié)

Verizon公司在佛羅里達(dá)州奧蘭多的四個(gè)業(yè)務(wù)站點(diǎn)被選為測試點(diǎn)。站點(diǎn)名稱分別：TES，BCB0，AWM和AWR。圖1顯示的是站點(diǎn)的物理連接和光纖長度。站點(diǎn)之間的距離是分別是2公里(AWR–AWM)，12公里(AWM–TES)，和1公里(TES–BCB0)。

圖1. Verizon 商務(wù)站點(diǎn)實(shí)驗(yàn)情況

TES作為現(xiàn)場測試工作的基地。站點(diǎn)之間都有工作鏈路和備用鏈路。測試中工作和備用光纖都被連接到光開關(guān)上。下面是本次測試用到的光學(xué)測試設(shè)備：EXFO的OTDR(光時(shí)域反射計(jì))，ModelFTC-400;SONET測試裝置，ModelTTC T-BERD 310;光源(EXFO 53A)和功率計(jì)(EXFO 66A);FiberMatch(無線探測)。北電Optera3500和富士通FLM2400用于測試線路側(cè)響應(yīng)。圖2顯示了測試中采用的兩個(gè)SONET 終端。站點(diǎn)BCB0、AWM和AWR之間的備用光纖用來傳輸測試信號(hào)和SONET信號(hào)。

遠(yuǎn)程光纖測試

通常遠(yuǎn)程站點(diǎn)備用光纖測試需要出車到現(xiàn)場。在現(xiàn)場，需要人工識(shí)別光纖并逐一手動(dòng)連接到測試設(shè)備。測試完成后，數(shù)據(jù)必須手動(dòng)記錄在紙上或存儲(chǔ)到電子數(shù)據(jù)庫中，所有的工作都非常耗時(shí)耗力。

圖2. (a) 北電Optera 3500和(b)富士通 FLM 2400 SONET 系統(tǒng)

本次測試表明，可以從遠(yuǎn)程位置控制光開關(guān)和OTDR測試裝置來實(shí)時(shí)測試備用光纖。測試裝置如圖3所示。先把CALIENT的FOCS光開關(guān)安裝在TES位置。把一個(gè)EXFO OTDR連接的光開關(guān)的一個(gè)輸入端口，開關(guān)的輸出端口連接到備用光纖上。在AWM站點(diǎn)，技術(shù)人員使用數(shù)據(jù)通道網(wǎng)絡(luò)(DCN)開啟遠(yuǎn)程控制開關(guān)和OTDR。在我們的測試中，一個(gè)技術(shù)人員能夠測試遠(yuǎn)程站點(diǎn)的備用光纖，并在本地幾秒內(nèi)查看結(jié)果。使用Polatis的Directlight光開關(guān)在AWM站點(diǎn)進(jìn)行相同測試，技術(shù)人員在TES站點(diǎn)獲得了相同的結(jié)果。這兩項(xiàng)測試表明，用光開關(guān)顯著節(jié)省時(shí)間和現(xiàn)場出車的次數(shù)。

圖3.所示為遠(yuǎn)程開關(guān)控制和測量節(jié)省時(shí)間和出車次數(shù)

通過備用光纖傳輸測試信號(hào)到遠(yuǎn)程站點(diǎn)

本次測試目的是為了證明一個(gè)光開關(guān)可以通過在兩個(gè)站點(diǎn)之間的備用光纖，實(shí)現(xiàn)將光測試信號(hào)從一個(gè)站點(diǎn)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程的其他站點(diǎn)。在這個(gè)測試中，一個(gè)SOENT測試儀(TTC T-BERD310)位于TES。一個(gè)OC12測試信號(hào)被送入到CALIENT光開關(guān)，CALIENT開關(guān)的輸出端口連接到位于TES和BCB0之間的一對備用光纖上。圖4顯示了這個(gè)測試裝置。在BCB0，這對備用光纖連接到Polatis開關(guān)上。Polatis光開關(guān)的輸出端口連接到一個(gè)OC48傳輸系統(tǒng)(富士通FLM2400)的一個(gè)支路端口OC12上，在BCB0和TES之間建立起一個(gè)OC48鏈路。在TES，OC12信號(hào)通過一個(gè)衰減器環(huán)回。結(jié)果表明，通過自動(dòng)的連接光纖到測試設(shè)備，光開關(guān)可以用來遠(yuǎn)程測試光纖信號(hào)，避免了攜帶所有的測試設(shè)備到遠(yuǎn)程站點(diǎn)，顯著地減少了測試時(shí)間。

圖4.用于給遠(yuǎn)程站點(diǎn)傳送光測試信號(hào)的實(shí)驗(yàn)

利用光學(xué)環(huán)回進(jìn)行設(shè)備故障識(shí)別

在這個(gè)測試中我們在遠(yuǎn)程站點(diǎn)使用了一個(gè)光學(xué)還回鏈路識(shí)別故障終端板卡。為了執(zhí)行測試，光開關(guān)與網(wǎng)絡(luò)性能管理層配合工作，用于監(jiān)測SONET的線路性能(這也可以從中心位置進(jìn)行監(jiān)測)。裝置如圖5所示。在AWR和AWM之間建立起一個(gè)OC48鏈路。在測試中假定一個(gè)線路卡壞了，我們不能指出到底是哪一個(gè)發(fā)射/接收卡故障。通常在這種情況下，在AWR和在AWM的板卡都需要進(jìn)行測試以確定哪一個(gè)出現(xiàn)問題。我們的測試表明，采用光開關(guān)，在一個(gè)中心位置，技術(shù)人員可以在幾秒內(nèi)設(shè)置光的環(huán)回鏈路來測試每個(gè)板卡，在派出維修人員之前確定故障設(shè)備的準(zhǔn)確位置，可以大大節(jié)省時(shí)間，減少對工作站點(diǎn)的干擾。

圖5. 用于環(huán)回測試的方案圖

遠(yuǎn)程確定光纖斷點(diǎn)位置

當(dāng)現(xiàn)場光纖一旦被切斷，必須立刻對一個(gè)承載業(yè)務(wù)的光纜鏈路進(jìn)行重新熔接，例如，使用FiberMatch儀器判定本地問題并盡快解決。通常，F(xiàn)iberMatch的輸出端口連接到在一個(gè)站點(diǎn)的光纖，在遠(yuǎn)程站點(diǎn)的技術(shù)人員用手持式設(shè)備FiberIdentifier驗(yàn)證光纜中每個(gè)光纖的連接性。FiberMatch每個(gè)端口都有一個(gè)調(diào)制在光信號(hào)上的獨(dú)特的聲波信號(hào)，允許FiberIdentifier識(shí)別每個(gè)光纖端口的連接。由于需要拉出工作面板以連接FiberMatch到維護(hù)的光纜上，這種測試非常耗時(shí)，而且容易出錯(cuò)。

圖6.用于光纖斷點(diǎn)鑒別試驗(yàn)

在這個(gè)測試中我們通過位于AVM的Polatis光開關(guān)把一個(gè)36端口FiberMatch和一條跨越AWM和AWR的光纜連接起來，如圖6所示。Fiber Identifier位于AWR，由于FiberMatch端口連接到光纜不同光纖上，在AWR的技術(shù)人員可以通過Fiber Identifier準(zhǔn)確判斷光纖狀態(tài)，找到斷點(diǎn)。我們可以設(shè)想，在不久的將來，F(xiàn)iberMatch結(jié)合光開關(guān)會(huì)使FiberMatch和戶外光纜之間的連接更為快速和準(zhǔn)確，問題判斷和解決更加及時(shí)。

在工作光纖和備用光纖之間切換業(yè)務(wù)和測試設(shè)備

這些測試的目的是證明光交換在城域SONET環(huán)境中的靈活性。圖7給出了測試的裝置。Calient光開關(guān)安裝在TES，Polatis光開關(guān)安裝在BCB0。富士通FLM2400被設(shè)置為一個(gè)UPSR鏈路。兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的一個(gè)空閑光纖作為備用光纖。測試過程中，在TES和BCB0之間將OC48測試業(yè)務(wù)信號(hào)從工作光纖切換到備用光纖。

圖7在工作和備用光纖之間切換通信和測試設(shè)備

使用3dB耦合器使兩個(gè)開關(guān)可以做串行切換。Polatis光開關(guān)先進(jìn)行切換連接到備用光纖和業(yè)務(wù)光纖的G1的接收器上。使用3dB衰減器的目的是用來避免當(dāng)信號(hào)從無3dB耦合器的配置切換到有3dB耦合器配置時(shí)出現(xiàn)的突然光功率下降。為了確保一切都工作良好，OTDR、光源和功率計(jì)用來檢查光損耗以及在加業(yè)務(wù)信號(hào)前光開關(guān)和光纖的連接。當(dāng)驗(yàn)證光纖工作正常之后，在BCB0的Polatis光開關(guān)先切換，接著位于TES的CALIENT光開關(guān)把業(yè)務(wù)切換到備用光纖。最后，Polatis光開關(guān)再次改變配置完成整個(gè)交換過程。結(jié)果表明，光開關(guān)提供了一種方便的方式實(shí)現(xiàn)測試設(shè)備(OTDR、光源、功率計(jì)等)和光纖的遠(yuǎn)程連接。這些測試表明，光開關(guān)可以節(jié)省時(shí)間，減少人工誤操作。還表明，遠(yuǎn)程控制改變光纖交換是可行的。

真實(shí)的光纖故障修復(fù)過程案例研究

這個(gè)真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)電路故障案例研究介紹了光開關(guān)是如何節(jié)省電路恢復(fù)時(shí)間和維修工時(shí)的。在這個(gè)案例中，兩個(gè)遠(yuǎn)程站之間的工作和備用光纖都遭到雷擊損壞。在故障發(fā)生之前，兩個(gè)站點(diǎn)通過8路工作光纖和4路空閑的備用光纖鏈路連接，如圖8所示。雷擊損壞了一個(gè)承載兩個(gè)OC48鏈路(線路11)的工作線路和兩個(gè)備用光纖(線路7和8)。派出2名技術(shù)人員，一個(gè)站點(diǎn)一個(gè)人，檢查光纖并恢復(fù)業(yè)務(wù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)在業(yè)務(wù)線路11上有光纖故障時(shí)，他們試著使用備用線路7和8來恢復(fù)業(yè)務(wù)，發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)也都?jí)牡袅?。他們最終選擇了備用光纖5恢復(fù)兩個(gè)OC48鏈路。整個(gè)鏈路恢復(fù)時(shí)間約為4小時(shí)，涉及8個(gè)工時(shí)。而對兩個(gè)站點(diǎn)通過光開關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，整個(gè)電路恢復(fù)時(shí)間不到0.5小時(shí)，同時(shí)僅使用一個(gè)技術(shù)人員。

圖8.真實(shí)的光纖故障修復(fù)過程案例

結(jié)論

測試結(jié)果符合光開關(guān)在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的期望?，F(xiàn)場測試表明，光開關(guān)可以用來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遠(yuǎn)程測試，通過減少現(xiàn)場出車次數(shù)、減少準(zhǔn)備和測試時(shí)間、減少人工誤操作，從而大大減少現(xiàn)場運(yùn)維的人力和時(shí)間成本。最終幫助實(shí)現(xiàn)和保持實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的光纖連接，縮短鏈路停機(jī)時(shí)間，整體降低運(yùn)營成本。

凌云集團(tuán)光纖器件與儀器事業(yè)部介紹

凌云光技術(shù)集團(tuán)創(chuàng)辦于1996年6月9日，是致力于光通信與傳感(Fiber Optical Communication Sensing)、視覺與圖像( Vision imaging )領(lǐng)域的高科技企業(yè)，為國內(nèi)最早從事光通信與視覺圖像領(lǐng)域的企業(yè)之一。二十年來，為世界上五十多家光電子專業(yè)技術(shù)公司在中國內(nèi)地與香港特區(qū)作產(chǎn)品推廣、應(yīng)用技術(shù)服務(wù)、市場拓展和渠道建設(shè)等工作。自2000年起，凌云公司開始在高端視覺圖像和光通信領(lǐng)域進(jìn)行專業(yè)的自主研發(fā)生產(chǎn)。當(dāng)前，自主產(chǎn)品產(chǎn)值近4億，占集團(tuán)總產(chǎn)值40%。凌云公司崇尚集體艱苦奮斗，致力成為客戶心中最優(yōu)的、戰(zhàn)略的、放心的與榮耀的選擇，共同努力把公司建設(shè)成為廣泛受人尊敬與信任的現(xiàn)代高科技企業(yè)。目前，公司擁有超過百余項(xiàng)自主產(chǎn)權(quán)和專利技術(shù)，員工隊(duì)伍近1000人。

凌云光技術(shù)集團(tuán)光纖器件與儀器事業(yè)部，1996年成立，為Finisar、TeraXion、Fujikura、NKT Photonics、VPI Photonics、SHF、General Photonics、EXFO、Polatis等二十多家世界著名的專業(yè)技術(shù)公司在中國做產(chǎn)品推廣、應(yīng)用技術(shù)支持和市場拓展等工作，事業(yè)部專注于40G/100G/400G/1T光傳輸系統(tǒng)、光纖激光、集成光子學(xué)、空間光通信、激光雷達(dá)、光纖傳感等諸多應(yīng)用領(lǐng)域，為廣大用戶提供軟件模擬、核心光器件，測試儀表等高端產(chǎn)品解決方案。

凌云公司是美國Polatis公司在中國市場的合作伙伴，負(fù)責(zé)Polatis產(chǎn)品的市場推廣和售后服務(wù)工作。如有任何該產(chǎn)品的相關(guān)問題，歡迎隨時(shí)與我們聯(lián)系。