AI 閃亮光網(wǎng)絡(luò)智能化運維： WDM在線光纜可視化監(jiān)測解決方案實踐

  ICCSZ訊 光纖鏈路資源作為光纖通信系統(tǒng)的物理層介質(zhì)，是整個光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。伴隨著光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和各種新型數(shù)據(jù)應(yīng)用需求的爆發(fā)式增長，海量光纖已經(jīng)被敷設(shè)于各種應(yīng)用環(huán)境之中。隨著光網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)動態(tài)重構(gòu)越來越頻密，在線光纜資源以及暗光纖的管理也變得越來越重要。

  另一方面，光網(wǎng)絡(luò)智能化的演進(jìn)越來越快，但智能化多集中在網(wǎng)絡(luò)層及以上的層面，底層特別是作為整個光網(wǎng)絡(luò)物理基礎(chǔ)的光纖的質(zhì)量、以及光纖資源的可視化、可調(diào)度化、智能化實時在線管理一直以來沒有太大的進(jìn)展，實現(xiàn)對在線光纖鏈路質(zhì)量進(jìn)行實時監(jiān)測以及光纖資源動態(tài)管理可能會成為未來強健、自動化、智能化、可調(diào)度化光網(wǎng)絡(luò)的一項關(guān)鍵技術(shù)。

  當(dāng)前光網(wǎng)絡(luò)中光纖資源的里程數(shù)及管理復(fù)雜度都在急劇增長中，而傳統(tǒng)的、效率低下的人工維護(hù)已難以高效支撐現(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)的高質(zhì)量要求。

  作為一項能夠契合上述需求變革方向的新技術(shù)，傳送網(wǎng)用在線式OTDR(以下簡稱在線式OTDR)日益成為WDM系統(tǒng)中的一個新的必備組件單元。不同于傳統(tǒng)OTDR儀表或者離線式OTDR模塊，當(dāng)需要對在線光纖鏈路進(jìn)行實時監(jiān)測時，需要考慮對于在線光纖鏈路中，由于EDFA、Raman、Hybrid(EDFA+Raman)等光放大器開啟時，以及單個或者多個波長承載業(yè)務(wù)運行時，系統(tǒng)中的噪聲(可能來源于光放大器的ASE，信號光的串?dāng)_以及非線性產(chǎn)物等)會對在線光纖質(zhì)量監(jiān)測產(chǎn)生巨大影響。

  因此，在線式OTDR需要根據(jù)WDM傳送網(wǎng)的系統(tǒng)特征做必要的技術(shù)研究，以解決歷史上無法對傳送網(wǎng)在線光纖鏈路進(jìn)行實時監(jiān)測的問題。

  在線式OTDR在系統(tǒng)中應(yīng)用的幾種可能實現(xiàn)方式及應(yīng)用方式如下:

  方式一 波分復(fù)用在線式OTDR

  根據(jù)使用波段的差別，這種方式又可具體分為兩種細(xì)分方式。

  1> L band波分復(fù)用在線式OTDR

  在該種應(yīng)用方式下，在線式OTDR借用當(dāng)前L band空閑波段，在主光路上以波分復(fù)用的方式接入到現(xiàn)網(wǎng)中(圖中e-OTDR即上文所提到在線式OTDR，圖中OA即上文提到的光放大器，下同)。應(yīng)用拓?fù)涫疽馊缦拢?

  Fig1 L band波分復(fù)用在線式OTDR應(yīng)用拓?fù)涫疽鈭D

  需要說明的是，上圖只示意了OTDR從發(fā)送端接入的應(yīng)用場景;OTDR也可以從接收端接入系統(tǒng)。

  這種應(yīng)用方式的優(yōu)點在于：

  動態(tài)范圍較大，對于系統(tǒng)中ASE的抑制有較好的效果，可對100Km以上光纖鏈路進(jìn)行實時在線連續(xù)監(jiān)測。原因在于可使用多種L-band激光器，激光器輸出功率和波長及譜寬等性能均不用有太苛刻的要求，可獲得性及成本方面有一定優(yōu)勢。

  其缺點在于：

  a. 需要在主光路插入額外WDM，給主光路帶來額外插損;此外對存量老網(wǎng)絡(luò)升級操作不便;

  b. 近年來越來越多的系統(tǒng)向C+L-band擴展，現(xiàn)有的L-band OTDR將會與擴展后的系統(tǒng)產(chǎn)生波長沖突;

  2> OSC band波分復(fù)用在線式OTDR

  在該種應(yīng)用方式下，在線式OTDR借用OSC band(如1510±10nm)內(nèi)的空閑波長，跟OSC模塊以波分復(fù)用的方式從OSC band接入到現(xiàn)網(wǎng)中。應(yīng)用原理如下：

  Fig2 OSC帶波分復(fù)用在線式OTDR應(yīng)用拓?fù)涫疽鈭D

  需要說明的是，上圖只示意了OTDR從發(fā)送端接入的應(yīng)用場景;OTDR也可以從接收端接入系統(tǒng)。

  這種應(yīng)用方式的優(yōu)點在于：

  a. 無需改動現(xiàn)有主光路，不增加主光路損耗。因此對于存量老網(wǎng)絡(luò)的平滑升級和新系統(tǒng)部署均非常容易;

  b. 動態(tài)范圍較大，對于系統(tǒng)中ASE及噪聲的抑制有較好的效果，可對100Km以上在線光纖鏈路進(jìn)行實時在線連續(xù)監(jiān)測;

  c. 兼容C及C+L-band系統(tǒng)。

  其缺點在于：

  a. 需要在OSC通路加入額外WDM，引入了額外的0.5dB插損;

  b. 由于使用定制激光器導(dǎo)致1:1使用時成本相對較高。但在實際應(yīng)用中，可根據(jù)系統(tǒng)特征，跟1*N光開關(guān)連用，可大幅降低單線路監(jiān)控成本;

  方式二 時分復(fù)用在線式OTDR

  在該種應(yīng)用方式下，在線式OTDR復(fù)用OSC工作波長(共用同一個激光器)，跟OSC模塊以時分復(fù)用方式接入到現(xiàn)網(wǎng)中。應(yīng)用拓?fù)涫疽馊缦拢?

  需要說明的是，上圖示意了從發(fā)送端接入的應(yīng)用場景;但是由于復(fù)用了OSC激光器，OTDR需要跟OSC發(fā)射方向相同，限制了該方式下OTDR從OA接收端接入。

  這種應(yīng)用方式的優(yōu)點在于：

  a.無需改動主光路。因此對于新網(wǎng)絡(luò)部署和老網(wǎng)絡(luò)的平滑升級部署均非常容易;

  b.單線路監(jiān)控成本較低。原因在于OTDR跟OSC模塊共用同一個激光器，分?jǐn)偭瞬糠钟布杀?

  其缺點在于：

  a. 需要在OSC光路插入額外光器件(如耦合器等類似器件)、增加了OSC光路的插損。其根本原因在于由于激光器復(fù)用，為了實現(xiàn)OTDR功能需要在OSC光路中插入額外光器件;

  b. 需要在網(wǎng)管層面對OSC業(yè)務(wù)的傳送進(jìn)行間斷控制以協(xié)調(diào)OTDR掃描窗口對特定時隙的獨占性;

  c. 動態(tài)范圍較低。由于大批量使用的OSC用激光器功率相對非常小(一般2mW左右)，所以實現(xiàn)OTDR功能時動態(tài)范圍較低;

  d. 受限于只能從發(fā)送端接入，且激光器譜寬較寬，在線性能更易受到系統(tǒng)ASE的影響，在線性能較差。

  NOTE：以上所提到動態(tài)范圍，均遵循IEC61746 RMS動態(tài)范圍定義。

  下表將上述三種拓?fù)涞膽?yīng)用特性做簡單小結(jié)：

  Table1 三種拓?fù)涞膽?yīng)用特性對比

  作為全球領(lǐng)先的光器件/模塊廠商，光迅科技緊跟技術(shù)發(fā)展趨勢，通過與全球領(lǐng)先的電信設(shè)備商、運營商的持續(xù)緊密合作已實現(xiàn)對多種OTDR解決方案的支撐，推出了全系列在線式OTDR產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品已大規(guī)模發(fā)貨，服務(wù)于全球海量在線光纜的實時監(jiān)測中，為實現(xiàn)WDM系統(tǒng)在線/離線光纜的自動化、智能化運維提供了強勁的技術(shù)支撐。

  2018年3月，光迅科技將在美國圣地亞哥舉行的OFC上全球首發(fā)高達(dá)52dB動態(tài)范圍的OTDR。該OTDR支持直接接入WDM傳送網(wǎng)中進(jìn)行光纜測試，除了支持傳統(tǒng)OTDR曲線圖方式監(jiān)測光纖質(zhì)量外，借助于引入前沿技術(shù)，該OTDR還支持智能光纖路由表達(dá)、高精度實時光纖路由地圖表達(dá)等多種AI輔助智能化方式對光纖路由進(jìn)行可視化表達(dá)，以AI技術(shù)進(jìn)一步簡化光纜維護(hù)操作，有效提升了光纜維護(hù)效率，有助于大幅降低光纜維護(hù)成本，實現(xiàn)對光纜資源的集中化、自動化、智能化、可調(diào)度化管理，為未來網(wǎng)絡(luò)的SDN化、云化操作提供支撐平臺。

  未來，光迅科技將和全球領(lǐng)先的客戶，通過更加緊密、廣泛的合作，將上述前沿智能化技術(shù)全面落地到OTDR系列產(chǎn)品中，幫助早日實現(xiàn)全網(wǎng)光纖的智能化運維。