Page 36 - 网络电信2019年7月刊上
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4、可靠性差，功耗大                                       ROADM的支路板卡十分复杂，并且现有光开关组通常基于MEM器
                光交换节点处理光波调度，是整个光网络中的交通枢纽，                        件，因此面临巨大的可靠性问题，加之数量众多的EDFA，功耗
            其可靠性是至关重要的，影响整个光通信系统的顽健性和安全                          也形成巨大挑战。
            性。                                                       目前有些技术采用PLC波导替代splitter，并通过构建波导
                在线路侧，衍射光栅+MEM的WSS器件在可靠性上具有明显的                    干涉结构实现光开关功能，虽然相比MEM开关，可靠性好，也消
            局限性。MEM技术主要采用微机电控制反射镜面偏转来实现对入                        除了光纤熔点，但是依旧没有解决插损问题，还是需要光放，
            射光的方向控制，反射镜片偏转角度是光方向偏转角度的1/2，                        光放的可靠性和功耗依旧造成困扰。
            因此稍微一点MEM电控偏差，就会导致2倍偏转方向的误差。MEM
            由于采用机械旋转原理，其受温度热胀冷缩、受震动影响，会                              三、下一代全光交换的发展及技术演进
            产生偏转精度变差，以致失效。基于液晶盒的WSS器件，由于采                            下一代光交换技术，在满足现有CDC-RODAM基本功能的基础
            用偏振控制光路由，无机械部件，可靠性较优。                                上，将朝着更大维度、更高集成度、更低功耗和简化运维的方
                在支路侧，MCS板卡的结构如图6所示，每个板卡包括下波                      向发展，由此产生了OXC（optical cross connection）技术。
            和上波两个模块，下波模块接收来自线路侧的波长，并选择相                              相比CDC-ROADM，OXC开创了全光交换的新时代，主要体现
            应的波长进行下载，上波模块对接线路侧的出光接口，实现本                          在：
            地波长上载并在线路侧选定一定的方向发出。以图6左侧下波模                             yOXC采用全光背板，省去ROADM的复杂连纤，简化了部署和
            块为例，对接线路侧的端口是N个并列的splitter，分别接收来                     运维；
            自线路侧N个方向的下载光波长，每个splitter进行M路的功率                         y具备远程可视化监控能力，轻松实现大网光层自动化管
            均等分，分别接M个光开关阵列。每个光开关阵列含有N个光开                         理；
            关，每个光开关对接splitter的分光支路。因此，线路口的光                          y线路侧引入基于LCoS技术的1×NWSS器件，替代传统MEM和
            进入MCS后被splitter均分为M个功率相同的光分路，并传递到                    液晶盒技术，在支持flex-grid的同时，满足32维以上的交换能
            所有的下波端口，系统通过控制下波口的光开关实现线路口到                          力要求，同时通过器件集成实现多组功能板卡合一，实现一个
            支路口传播光线的通断，由此实现波长的选择下载。图6右侧为                         槽位一个方向；
            上波模块，本地波长同样通过本地光开关端口，穿过splitter                          y支路侧引入M×NWSS替代传统MCS模块，大幅降低分光带来
            进入对应的线路口，进入线路侧方向。                                    的损耗，使得能够支持全波长全方向上下波，并省去了光放，
                                                                 降低了功耗，并且提高了设备的可靠性。
             图6 基于MCS架构模块的CDC-ROADM
                                                                     1、从手动光纤连接演进到光背板连接
                                                                     在CDC-ROADM中，线路口和支路口的连接全部通过外部光
                                                                 纤连接。要消除手动连纤，需要在设备内部设置光路通道。显
                                                                 然，从OTN电交叉设备得到启发，OXC创造了全光背板，将所有
                                                                 的光路通道全部集中内置到背板中，由此消除外部连纤。OXC的
                                                                 关键技术是实现端口全mesh互联及高可靠性。
                                                                     （1）光丝编织技术实现端口全互联
                                                                     相比CDC-ROADM，OXC线路、支路的交换维度大幅度增加。
                                                                 端口全互联下，仅仅16维的OXC，其支路、线路的总连接光纤数
                                                                 量超过2000，而32维的OXC连接光纤数量将超过5000。将如此多
                                                                 的光纤收纳进仅有4cm厚度的背板中，几乎是不可能的。因此，
                                                                 OXC全光背板采用光丝编织技术来实现光纤通路的小型化、高密
                                                                 集集成。
                                                                     光丝编织技术，在去除了涂覆层的裸光纤外部，用化学沉
                                                                 积方法生长一层纳米尺寸的聚合物材料，构成光纤丝线。直径
                由此可见，MCS的CDC的下波采用splitter广播的方式，有
                                                                 仅有200μm的光丝，其柔韧度、防护性和稳定性与传统毫米量
            分光造成的光功率损耗，上波也同样要经过splitter的损耗。                      级光纤缆线相同。光丝细小，通过高精度光路编织设备，在聚
            因此，在线路口每个splitter主路都设置EDFA进行光放大来补
                                                                 合物柔性板上可以织出密集的光丝光路。由于聚合物柔性板可
            偿损耗。光放是功率型器件，功耗大，并且可靠性弱于无源器                          以多层叠加聚合，因此最高密度的一张A4纸大小的光丝背板，
            件。以一个简单的8×16维CDC-ROADM计算，单个MCS板卡包含
                                                                 相当于1000+的光纤连接，真正实现了OXC的无纤化端口全互
            16个EDFA、16个splitter、32个光开关组和288个光纤熔点，                联。
            而全波上下则需要128个EDFA和splitter、256个光开关组和超
                                                                     （2）光接口防尘和高可靠连接
            过2000个光纤熔点。对于普通的16×32维CDC-ROADM，全波上下                     光背板脱离光纤实现自由空间的端口连接，接口镜头极易
            光放的EDFA数量将达到500+，光开关组达到1000+，光纤熔点数
                                                                 沾染灰尘，阻挡光路，影响传输质量，因此防尘极其重要。
            以万计。因此，MCS的众多分立器件和光纤熔点，都使现有CDC-                          OXC在光背板接口处设有主被动两级防尘技术。如图7（a）


                                                       网络电信 二零一九年七月                                            57
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