光開(kāi)關(guān)的應用實(shí)現光網(wǎng)絡(luò )的高效運維和成本控制

伴隨著(zhù)人們對于網(wǎng)絡(luò )需求的增長(cháng)，光纖帶寬越來(lái)越寬，光纖鏈接的數量也以驚人的速度增長(cháng)，這一發(fā)展對于技術(shù)人員的要求也越來(lái)越高，需要技術(shù)人員對于日益增長(cháng)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、配置和維護相關(guān)的費用，在現今競爭激烈的運營(yíng)環(huán)境中變得越來(lái)越重要。近幾年，許多光交換的應用正在興起，根本原因是光交換可以幫助實(shí)現遠程自動(dòng)光纖連接，降低光網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)成本。這種光纖交叉連接系統(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(guò)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(cháng)途網(wǎng)絡(luò )中測試現場(chǎng)，該長(cháng)途網(wǎng)靠近佛羅里達的奧蘭多，測試中使用了兩種常見(jiàn)的光交換技術(shù)，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò )中來(lái)驗證我們的測試想法。結果表明，在網(wǎng)絡(luò )中使用光開(kāi)關(guān)可以有效減少停機時(shí)間和降低運營(yíng)費用。

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

現場(chǎng)測試重點(diǎn)

在網(wǎng)絡(luò )上可以測試多種光開(kāi)關(guān)的潛在應用，在這項測試中，我們專(zhuān)注在與光開(kāi)關(guān)如何幫助現場(chǎng)運營(yíng)團隊解決日常任務(wù)方面的應用。通常每個(gè)團隊管理一些站點(diǎn)，只要在網(wǎng)絡(luò )中有事件或故障報告發(fā)生，技術(shù)人員就需要到各個(gè)站點(diǎn)的現場(chǎng)去，與多個(gè)部門(mén)協(xié)調以發(fā)現并解決問(wèn)題。甚至在業(yè)務(wù)提供之前的常規測試和備用光纖測量也都需要趕到現場(chǎng)。這個(gè)現場(chǎng)測試的一個(gè)重要目標是表明，利用網(wǎng)路中的光開(kāi)關(guān)可以減少趕到現場(chǎng)出車(chē)的次數以及減少技術(shù)人員執行日常任務(wù)的時(shí)間，最終能夠降低運營(yíng)費用。

光開(kāi)關(guān)可以用于自動(dòng)化的遠程站點(diǎn)測量，可以從一個(gè)中心位置進(jìn)行控制，這可以減少現場(chǎng)出車(chē)的數量和執行每個(gè)測試的時(shí)間。測試設備可以直接嵌入到遠程站點(diǎn)，或者測試信號可以通過(guò)備用光纖切換到遠程站點(diǎn)。無(wú)論何種方式，許多線(xiàn)路可以共享測試設備，分攤前端的投入成本。

在安裝和配置過(guò)程中的光學(xué)性能驗證有時(shí)需要斷開(kāi)光連接，這既耗時(shí)又存在多種的問(wèn)題。此外，故障定位和其他維護運營(yíng)通常需要技術(shù)人員趕到遠程位置，查找光纖、斷開(kāi)連接和手動(dòng)連接測試設備。所有這些額外的工作往往轉化成更高的運營(yíng)費用。光開(kāi)關(guān)可以減少這些成本，通過(guò)減少中斷連接的需要，自動(dòng)保持嵌入式光纖站點(diǎn)的準確數據庫。一旦光纖、終端設備或測試設備到光開(kāi)關(guān)之間的連接在安裝過(guò)程中得以實(shí)施驗證，幾乎所有的業(yè)務(wù)活動(dòng)有需要斷開(kāi)某些光纖連接，都可以通過(guò)光開(kāi)關(guān)來(lái)完成，簡(jiǎn)單高效。

以下是我們在這次現場(chǎng)測試中進(jìn)行的測試內容，目的是尋找對例行現場(chǎng)運營(yíng)有幫助的工作方式：

1.遠程光纖測試

2.通過(guò)備用光纖把測試信號傳到遠程站點(diǎn)

3.利用光的回環(huán)進(jìn)行設備故障識別

4.遠程光纖端點(diǎn)定位

5.在工作和備份光纖之間切換業(yè)務(wù)和測試設備

現場(chǎng)測試細節

Verizon公司在佛羅里達州奧蘭多的四個(gè)業(yè)務(wù)站點(diǎn)被選為測試點(diǎn)。站點(diǎn)名稱(chēng)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(cháng)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)驗情況

TES作為現場(chǎng)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(kāi)關(guān)上。下面是本次測試用到的光學(xué)測試設備：EXFO的OTDR(光時(shí)域反射計)，ModelFTC-400;SONET測試裝置，ModelTTC T-BERD 310;光源(EXFO 53A)和功率計(EXFO 66A);FiberMatch(無(wú)線(xiàn)探測)。北電Optera3500和富士通FLM2400用于測試線(xiàn)路側響應。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(lái)傳輸測試信號和SONET信號。

遠程光纖測試

通常遠程站點(diǎn)備用光纖測試需要出車(chē)到現場(chǎng)。在現場(chǎng)，需要人工識別光纖并逐一手動(dòng)連接到測試設備。測試完成后，數據必須手動(dòng)記錄在紙上或存儲到電子數據庫中，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

本次測試表明，可以從遠程位置控制光開(kāi)關(guān)和OTDR測試裝置來(lái)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(kāi)關(guān)安裝在TES位置。把一個(gè)EXFO OTDR連接的光開(kāi)關(guān)的一個(gè)輸入端口，開(kāi)關(guān)的輸出端口連接到備用光纖上。在A(yíng)WM站點(diǎn)，技術(shù)人員使用數據通道網(wǎng)絡(luò )(DCN)開(kāi)啟遠程控制開(kāi)關(guān)和OTDR。在我們的測試中，一個(gè)技術(shù)人員能夠測試遠程站點(diǎn)的備用光纖，并在本地幾秒內查看結果。使用Polatis的Directlight光開(kāi)關(guān)在A(yíng)WM站點(diǎn)進(jìn)行相同測試，技術(shù)人員在TES站點(diǎn)獲得了相同的結果。這兩項測試表明，用光開(kāi)關(guān)顯著(zhù)節省時(shí)間和現場(chǎng)出車(chē)的次數。

圖3.所示為遠程開(kāi)關(guān)控制和測量節省時(shí)間和出車(chē)次數

通過(guò)備用光纖傳輸測試信號到遠程站點(diǎn)

本次測試目的是為了證明一個(gè)光開(kāi)關(guān)可以通過(guò)在兩個(gè)站點(diǎn)之間的備用光纖，實(shí)現將光測試信號從一個(gè)站點(diǎn)傳輸到遠程的其他站點(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測試信號被送入到CALIENT光開(kāi)關(guān)，CALIENT開(kāi)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(kāi)關(guān)上。Polatis光開(kāi)關(guān)的輸出端口連接到一個(gè)OC48傳輸系統(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信號通過(guò)一個(gè)衰減器環(huán)回。結果表明，通過(guò)自動(dòng)的連接光纖到測試設備，光開(kāi)關(guān)可以用來(lái)遠程測試光纖信號，避免了攜帶所有的測試設備到遠程站點(diǎn)，顯著(zhù)地減少了測試時(shí)間。

圖4.用于給遠程站點(diǎn)傳送光測試信號的實(shí)驗

利用光學(xué)環(huán)回進(jìn)行設備故障識別

在這個(gè)測試中我們在遠程站點(diǎn)使用了一個(gè)光學(xué)還回鏈路識別故障終端板卡。為了執行測試，光開(kāi)關(guān)與網(wǎng)絡(luò )性能管理層配合工作，用于監測SONET的線(xiàn)路性能(這也可以從中心位置進(jìn)行監測)。裝置如圖5所示。在A(yíng)WR和AWM之間建立起一個(gè)OC48鏈路。在測試中假定一個(gè)線(xiàn)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A(yíng)WR和在A(yíng)WM的板卡都需要進(jìn)行測試以確定哪一個(gè)出現問(wèn)題。我們的測試表明，采用光開(kāi)關(guān)，在一個(gè)中心位置，技術(shù)人員可以在幾秒內設置光的環(huán)回鏈路來(lái)測試每個(gè)板卡，在派出維修人員之前確定故障設備的準確位置，可以大大節省時(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

遠程確定光纖斷點(diǎn)位置

當現場(chǎng)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(wèn)題并盡快解決。通常，FiberMatch的輸出端口連接到在一個(gè)站點(diǎn)的光纖，在遠程站點(diǎn)的技術(shù)人員用手持式設備FiberIdentifier驗證光纜中每個(gè)光纖的連接性。FiberMatch每個(gè)端口都有一個(gè)調制在光信號上的獨特的聲波信號，允許FiberIdentifier識別每個(gè)光纖端口的連接。由于需要拉出工作面板以連接FiberMatch到維護的光纜上，這種測試非常耗時(shí)，而且容易出錯。

圖6.用于光纖斷點(diǎn)鑒別試驗

在這個(gè)測試中我們通過(guò)位于A(yíng)VM的Polatis光開(kāi)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(lái)，如圖6所示。Fiber Identifier位于A(yíng)WR，由于FiberMatch端口連接到光纜不同光纖上，在A(yíng)WR的技術(shù)人員可以通過(guò)Fiber Identifier準確判斷光纖狀態(tài)，找到斷點(diǎn)。我們可以設想，在不久的將來(lái)，FiberMatch結合光開(kāi)關(guān)會(huì )使FiberMatch和戶(hù)外光纜之間的連接更為快速和準確，問(wèn)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(kāi)關(guān)安裝在TES，Polatis光開(kāi)關(guān)安裝在BCB0。富士通FLM2400被設置為一個(gè)UPSR鏈路。兩個(gè)節點(diǎn)之間的一個(gè)空閑光纖作為備用光纖。測試過(guò)程中，在TES和BCB0之間將OC48測試業(yè)務(wù)信號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備

使用3dB耦合器使兩個(gè)開(kāi)關(guān)可以做串行切換。Polatis光開(kāi)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(lái)避免當信號從無(wú)3dB耦合器的配置切換到有3dB耦合器配置時(shí)出現的突然光功率下降。為了確保一切都工作良好，OTDR、光源和功率計用來(lái)檢查光損耗以及在加業(yè)務(wù)信號前光開(kāi)關(guān)和光纖的連接。當驗證光纖工作正常之后，在BCB0的Polatis光開(kāi)關(guān)先切換，接著(zhù)位于TES的CALIENT光開(kāi)關(guān)把業(yè)務(wù)切換到備用光纖。最后，Polatis光開(kāi)關(guān)再次改變配置完成整個(gè)交換過(guò)程。結果表明，光開(kāi)關(guān)提供了一種方便的方式實(shí)現測試設備(OTDR、光源、功率計等)和光纖的遠程連接。這些測試表明，光開(kāi)關(guān)可以節省時(shí)間，減少人工誤操作。還表明，遠程控制改變光纖交換是可行的。

真實(shí)的光纖故障修復過(guò)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(kāi)關(guān)是如何節省電路恢復時(shí)間和維修工時(shí)的。在這個(gè)案例中，兩個(gè)遠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(guò)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(xiàn)路11)的工作線(xiàn)路和兩個(gè)備用光纖(線(xiàn)路7和8)。派出2名技術(shù)人員，一個(gè)站點(diǎn)一個(gè)人，檢查光纖并恢復業(yè)務(wù)。當發(fā)現在業(yè)務(wù)線(xiàn)路11上有光纖故障時(shí)，他們試著(zhù)使用備用線(xiàn)路7和8來(lái)恢復業(yè)務(wù)，發(fā)現這兩個(gè)也都壞掉了。他們最終選擇了備用光纖5恢復兩個(gè)OC48鏈路。整個(gè)鏈路恢復時(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(guò)光開(kāi)關(guān)進(jìn)行遠程控制，整個(gè)電路恢復時(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)的光纖故障修復過(guò)程案例

結論

測試結果符合光開(kāi)關(guān)在實(shí)際網(wǎng)絡(luò )中應用的期望?，F場(chǎng)測試表明，光開(kāi)關(guān)可以用來(lái)實(shí)現自動(dòng)遠程測試，通過(guò)減少現場(chǎng)出車(chē)次數、減少準備和測試時(shí)間、減少人工誤操作，從而大大減少現場(chǎng)運維的人力和時(shí)間成本。最終幫助實(shí)現和保持實(shí)時(shí)準確的光纖連接，縮短鏈路停機時(shí)間，整體降低運營(yíng)成本。

凌云集團光纖器件與儀器事業(yè)部介紹

凌云光技術(shù)集團創(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(jué)與圖像( Vision imaging )領(lǐng)域的高科技企業(yè)，為國內最早從事光通信與視覺(jué)圖像領(lǐng)域的企業(yè)之一。二十年來(lái)，為世界上五十多家光電子專(zhuān)業(yè)技術(shù)公司在中國內地與香港特區作產(chǎn)品推廣、應用技術(shù)服務(wù)、市場(chǎng)拓展和渠道建設等工作。自2000年起，凌云公司開(kāi)始在高端視覺(jué)圖像和光通信領(lǐng)域進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的自主研發(fā)生產(chǎn)。當前，自主產(chǎn)品產(chǎn)值近4億，占集團總產(chǎn)值40%。凌云公司崇尚集體艱苦奮斗，致力成為客戶(hù)心中最優(yōu)的、戰略的、放心的與榮耀的選擇，共同努力把公司建設成為廣泛受人尊敬與信任的現代高科技企業(yè)。目前，公司擁有超過(guò)百余項自主產(chǎn)權和專(zhuān)利技術(shù)，員工隊伍近1000人。

凌云光技術(shù)集團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(zhù)名的專(zhuān)業(yè)技術(shù)公司在中國做產(chǎn)品推廣、應用技術(shù)支持和市場(chǎng)拓展等工作，事業(yè)部專(zhuān)注于40G/100G/400G/1T光傳輸系統、光纖激光、集成光子學(xué)、空間光通信、激光雷達、光纖傳感等諸多應用領(lǐng)域，為廣大用戶(hù)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(chǎng)的合作伙伴，負責Polatis產(chǎn)品的市場(chǎng)推廣和售后服務(wù)工作。如有任何該產(chǎn)品的相關(guān)問(wèn)題，歡迎隨時(shí)與我們聯(lián)系。