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AI 閃亮光網絡智能化運維: WDM在線光纜可視化監測解決方案實踐

摘要:光迅科技緊跟技術發展趨勢,通過與全球領先的電信設備商、運營商的持續緊密合作已實現對多種OTDR解決方案的支撐,推出了全系列在線式OTDR產品。

  ICCSZ訊 光纖鏈路資源作為光纖通信系統的物理層介質,是整個光網絡系統的基礎。伴隨著光網絡技術的發展和各種新型數據應用需求的爆發式增長,海量光纖已經被敷設于各種應用環境之中。隨著光網絡結構日益復雜,網絡動態重構越來越頻密,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,光網絡智能化的演進越來越快,但智能化多集中在網絡層及以上的層面,底層特別是作為整個光網絡物理基礎的光纖的質量、以及光纖資源的可視化、可調度化、智能化實時在線管理一直以來沒有太大的進展,實現對在線光纖鏈路質量進行實時監測以及光纖資源動態管理可能會成為未來強健、自動化、智能化、可調度化光網絡的一項關鍵技術。

  當前光網絡中光纖資源的里程數及管理復雜度都在急劇增長中,而傳統的、效率低下的人工維護已難以高效支撐現代光網絡的高質量要求。

  作為一項能夠契合上述需求變革方向的新技術,傳送網用在線式OTDR(以下簡稱在線式OTDR)日益成為WDM系統中的一個新的必備組件單元。不同于傳統OTDR儀表或者離線式OTDR模塊,當需要對在線光纖鏈路進行實時監測時,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務運行時,系統中的噪聲(可能來源于光放大器的ASE,信號光的串擾以及非線性產物等)會對在線光纖質量監測產生巨大影響。

  因此,在線式OTDR需要根據WDM傳送網的系統特征做必要的技術研究,以解決歷史上無法對傳送網在線光纖鏈路進行實時監測的問題。

  在線式OTDR在系統中應用的幾種可能實現方式及應用方式如下:

  方式一 波分復用在線式OTDR

  根據使用波段的差別,這種方式又可具體分為兩種細分方式。

  1> L band波分復用在線式OTDR

  在該種應用方式下,在線式OTDR借用當前L band空閑波段,在主光路上以波分復用的方式接入到現網中(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)。應用拓撲示意如下:

  Fig1 L band波分復用在線式OTDR應用拓撲示意圖

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

  這種應用方式的優點在于:

  動態范圍較大,對于系統中ASE的抑制有較好的效果,可對100Km以上光纖鏈路進行實時在線連續監測。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;此外對存量老網絡升級操作不便;

  b. 近年來越來越多的系統向C+L-band擴展,現有的L-band OTDR將會與擴展后的系統產生波長沖突;

  2> OSC band波分復用在線式OTDR

  在該種應用方式下,在線式OTDR借用OSC band(如1510±10nm)內的空閑波長,跟OSC模塊以波分復用的方式從OSC band接入到現網中。應用原理如下:

  Fig2 OSC帶波分復用在線式OTDR應用拓撲示意圖

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

  這種應用方式的優點在于:

  a. 無需改動現有主光路,不增加主光路損耗。因此對于存量老網絡的平滑升級和新系統部署均非常容易;

  b. 動態范圍較大,對于系統中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行實時在線連續監測;

  c. 兼容C及C+L-band系統。

  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致1:1使用時成本相對較高。但在實際應用中,可根據系統特征,跟1*N光開關連用,可大幅降低單線路監控成本;

  方式二 時分復用在線式OTDR

  在該種應用方式下,在線式OTDR復用OSC工作波長(共用同一個激光器),跟OSC模塊以時分復用方式接入到現網中。應用拓撲示意如下:

      Fig3 OSC band時分復用方式在線式OTDR應用拓撲示意圖

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

  這種應用方式的優點在于:

  a.無需改動主光路。因此對于新網絡部署和老網絡的平滑升級部署均非常容易;

  b.單線路監控成本較低。原因在于OTDR跟OSC模塊共用同一個激光器,分攤了部分硬件成本;

  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用,為了實現OTDR功能需要在OSC光路中插入額外光器件;

  b. 需要在網管層面對OSC業務的傳送進行間斷控制以協調OTDR掃描窗口對特定時隙的獨占性;

  c. 動態范圍較低。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OTDR功能時動態范圍較低;

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

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

  下表將上述三種拓撲的應用特性做簡單小結:

  Table1 三種拓撲的應用特性對比

  作為全球領先的光器件/模塊廠商,光迅科技緊跟技術發展趨勢,通過與全球領先的電信設備商、運營商的持續緊密合作已實現對多種OTDR解決方案的支撐,推出了全系列在線式OTDR產品。該系列產品已大規模發貨,服務于全球海量在線光纜的實時監測中,為實現WDM系統在線/離線光纜的自動化、智能化運維提供了強勁的技術支撐。

  2018年3月,光迅科技將在美國圣地亞哥舉行的OFC上全球首發高達52dB動態范圍的OTDR。該OTDR支持直接接入WDM傳送網中進行光纜測試,除了支持傳統OTDR曲線圖方式監測光纖質量外,借助于引入前沿技術,該OTDR還支持智能光纖路由表達、高精度實時光纖路由地圖表達等多種AI輔助智能化方式對光纖路由進行可視化表達,以AI技術進一步簡化光纜維護操作,有效提升了光纜維護效率,有助于大幅降低光纜維護成本,實現對光纜資源的集中化、自動化、智能化、可調度化管理,為未來網絡的SDN化、云化操作提供支撐平臺。

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

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