光轉發器

簡介

　　Transponder不僅具有光電變換功能外，還集成了很多的信號處理功能，如：MUX/DEMUX、CDR、功能控制、性能量采集及監控等功能。常見的Transponder有：200/300pin，XENPAK，以及X2/XPAK等。

說明

　　隨著以IP業務為主的數據業務迅速增長，對網絡帶寬的需求變得越來越高，同時對網絡帶寬的動態分配要求也越來越迫切，要求網絡向著高容量、智能化、動態可配置方向發展。DWDM系統中ROADM可方便的配置、可動態改變波長資源分配，可以滿足動態可配置的業務需要，必將在DWDM系統中廣泛應用。而光轉發單元(OTU)是其中關鍵的部分，將非標準波長光信號變換成DWDM標準波長光信號，并對波長通道進行性能監視和保護倒換，因此研究其性能和實現問題具有重要的實用價值。

　　光分插復用設備(OADM)是DWDM環網組成的基本單元，OADM在光域內實現了SDH中的ADM(分插復用器)在時域內完成的功能，采用OADM組網可以靈活實現波長上下路，使網絡具備動態重構和自愈功能，是未來全光網的重要設備之一。從功能角度來說，無論作為骨干節點本地交換局節點還是用戶業務接入節點，OADM必須提供以下主要功能：

　　(1)可以有選擇地按需上下路波長，每一次上下路波長都不影響直通波長，這一點保證了在不需要再生地情況下盡可能多得使用級聯OADM。

　　(2)具有波長轉換功能以實現開放式結構，使網絡具有波長兼容和業務透明性，在上下路波長時可在承載本地業務的非標準波長與DWDM標準波長之間靈活轉換。

　　(3)具有功率均衡能力，必須有能力有效控制直通波長和本地上下路波長的功率以補償鏈路損耗。

　　(4)具有對波長進行管理和開銷處理能力，可在遠端或本地進行管理控制。

　　(5)滿足光通信對傳輸光信號的常規要求，例如對最大信噪比OSNR，功率一致性和光損耗的要求等。

　　從波長信道的上下路方式來看ROADM主要分為兩大類：(1)開關型ROADM。上下路操作由光開關完成，輸入光開關的是單波長(波段)信號，利用波長解復用器或波長光柵路由器(WGR)來實現解復用功能。該方案結構簡單，控制容易，但損耗較大、成本較高，且光開關的時延會造成數據的丟失。(2)調諧型ROADM，比較成熟的“耦合單元+濾波單元+合波器”方案。輸入濾波器的是多波長信號，其工作原理為：輸入的多波長復用光信號被光耦合器分成若干部分，一部分送給動態信道均衡器(DCE)，由其控制特定波長信道通過或阻塞并阻斷的波長信道。通過可調諧濾波器下路到本地，而上路的波長信道則經過可調諧激光器發射后通過光耦合器復用進傳輸線路，DCE同時完成增益均衡功能。這種結構提供了最大的網絡配置靈活性。

　　整個ROADM系統主要由以下幾大部分組成：線路處理部分，性能監控部分，分插復用部分，光轉發單元和網元監控部分。其中，線路處理部分主要完成主光通道信號的功率放大、增益均衡和線路保護等處理功能；性能監控部分負責監測光纖線路上的多波長光信號，提取相關性能參數并上報給設備監控單元；分插復用部分負責對多波長光信號中若干單波長信號實施下路、直通、上路操作；轉發單元OTU將客戶層設備的非標準波長光信號變換成DWDM標準波長光信號；網元監控部分負責對節點設備內各功能模塊單元及環境條件實施監控，并對外提供網絡管理接口。

OTU單元技術實現

　　OTU單元是實現開放式WDM系統的關鍵。它將任意標準的光信號轉換至滿足G.692要求的波長光信號，在DWDM系統上傳輸。光網絡中OTU有光/電/ 光型和全光型，全光型OTU尚未完全達到商用水平，本文介紹的OTU屬于光/ 電/ 光型。OTU主要有三個功能：一是在光信號惡化的情況下執行再生功能；二是波長的上下路；三是執行開銷處理，因為OTU可以接觸電信號，所以它很容易進行開銷處理。本設計支持動態信道，因此采用可調諧器件，“可調諧濾波器+可調諧激光器”組合實現。整個OTU單元包括傳送、控制、通信、電源、顯示和接口等六個部分，其中主要是傳送和控制部分。

　　控制部分單片機利用485串口和網管系統進行通信，完成OTU單板初始化，波長通道性能數據采集，當前溫度信息，告警信息的提取(包括輸出光譜中心波長偏移越限，輸出光信號丟失，激光器溫度越限，偏流越限，輸入輸出光功率越限等)，B1，J0字節提取，對可調諧激光器和可調諧濾波器的調諧控制等功能。

　　傳送部分完成光通道的波長變換、性能監視、波長調諧等功能。OTU單元進行兩路信號的處理：一路信號是用戶側SDH信號被OTU單元接收，經過收發模塊接收后轉換成電信號，經電層的CDR和B1/J0模塊處理，完成時鐘數據恢復和性能監測，然后經過線路側的可調諧激光器轉變為所需波長光信號送出端口；另一路是線路側的信號經可調諧濾波器后得到所要下路的波長信號，然后經收發模塊轉變成電信號，在電層經過CDR和B1/J0模塊后再經收發模塊轉換成光信號給用戶側。

　　可調諧激光器

　　網絡側上路任意波長信號通過可調諧激光器完成，常見的可調諧激光器實現技術主要有以下幾種：電流控制、溫度控制和機械控制等類型。其中電流控制技術是通過改變注入電流實現波長的調諧，具有納秒級調諧速度，較寬的調諧帶寬，但輸出功率較小。溫控技術激光器是通過改變激光器內的溫度從而改變有源區折射率，從而改變激光器輸出波長的。這種控制技術的缺點是單個模塊的調諧的寬度不寬，一般只有幾個nm，而且調諧時間比較長，一般需要幾秒的調諧穩定時間，因此這種激光器用在WDM系統中實用價值不大?；跍乜丶夹g的主要有DFB(分布反饋)和DBR(分布布喇格反射)激光器。機械控制主要是基于MEMS(微機電系統)技術完成波長的選擇，具有較大的可調帶寬、較高的輸出功率?；跈C械控制技術的主要有DFB(分布反饋)、ECL(外腔激光器)和VCSEL(垂直腔表面發射激光器)等結構。