一种智能光纤调度系统设计

［张久明］

1 引言

随着高清视频、视频点播、网络直播等的兴起，要求基础传输网络速度更快、带宽更高、时延更低、维修时间更短，这就使得光传输系统成为基础承载网的必然选择。然而，由于光的无源性，现有的光纤配线系统都成为无源的“黑匣子”，无法像IP 网一样通过电子手段进行监控，在光网络建设开通及后期维护中无法识别光纤错接、光功率过高或过低等问题导致网络故障频发，需要技术人员对光纤逐段排查，工作效率低下，严重影响业务开通及修复效率，无法满足光纤网络高效率、低成本、维护简单便捷等要求。因此，本文设计了一种智能光纤调度系统，借鉴IP 网的电子感知技术，利用电子标签和LED 实时状态指示，网管信息的清晰指引，实现业务的便捷开通和高效维护。

2 智能光纤调度系统概述

智能光纤调度系统通过后台网管系统，利用电子标签和传感器对光路进行信息的动态采集、分析、监控，实现对智能光纤调度系统的实时监测和直观显示，并通过网管提示和LED 指示等指导操作，完成多维度光方向波长智能调度。

2.1 系统功能

系统具有用户管理、拓扑管理、告警管理、掉电配置管理、交叉连接配置、光端口设置、光纤ID 查询、光功率查询、光线路监测、查看/修改设备配置等，具体如图1 所示。

图1 系统功能

2.2 系统总体设计

光纤资源调度系统由波分侧接口调度端机、波分侧波长调度端机、线路侧接口调度端机和系统管理终端组成，系统总体架构如图2 所示。

图2 系统总体架构

波分侧接口调度端机采用阵列波导光栅、电子标签和光功率检测模块共同完成接入光信号性能指标实时检测、接入光纤电子ID 智能识别、DWDM 光信号复用/解复用等功能。

波分侧波长调度端机采用波长选择开关（Wavelength Selective Switch）为核心处理单元，解决光波长动态路由交换问题，实现多维度低时延可重构全光交换。

线路侧接口调度端机采用电子标签、光功率检测模块和光开关矩阵，实现接入光信号性能指标实时检测、接入光纤电子ID 智能识别、光口远程在线配置等功能。

系统管理终端实现对光纤调度系统各端机的管理和控制，实现配置管理、交叉连接管理、光端口管理、拓扑管理等功能。

3 智能光纤调度系统模块设计

3.1 波分侧接口调度端机

波分侧接口调度端机为客户侧接入的核心处理设备，具有光纤信息实时录入、电子ID 智能识别、光功率实时检测、状态信息实时显示及自动上报、掉电自动保存等功能，其工作原理框图如图3 所示。

图3 波分侧接口调度端机框图

电子标签：每个光纤连接器配备一个电子标签，将电子标签插入设备，设备将自动读取并存储插入光纤对应的电子标签值，并将该值与预先定义的值进行比对，一旦发现存在差异立即控制对应指示灯进行告警指示，并将告警信息通过中断的方式上传到网管平台，实现对光纤的智能管理。

光功率检测模块：在不影响主光路光功率情况下，采用分光处理，分出的微弱光信号进入PIN 管，PIN 管在受光辐射后产生微弱的电流，电流经放大、模数转换后送入微处理器进行计算，进而得到输入光信号的实际功率值。

M40 合波/D40 分波模块：采用40 波的阵列波导光栅（AWG）进行设计，完成对标准DWDM 信号的复用/解复用处理。

3.2 波分侧波长调度端机

波分侧波长调度端机采用波长选择开关为核心光处理单元，完成光信号波长级别交换调度。波分侧波长调度端机主要由客户侧上路、下路和线路侧穿通传输三部分组成，可完成4 个维度的波长路由交换，具体实现原理框图如图4 所示。

图4 波分侧波长调度端机框图

（1）客户侧上路模块：客户侧上路模块主要完成业务波道的上行传输功能，上路模块接收来自波分侧接口调度端机（M40）的合波信号，通过波长选择开关与线路侧穿通传输部分波长进行重组交换后输出到线路侧相应方向输出端口。

（2）客户侧下路模块：客户侧下路模块主要完成业务波道的下行传输功能，下路模块通过1×4 分光器（RDU4）均分出四路广播信号,其中一路广播信号输出到波分侧接口调度端机（M40）进行波长解复用处理,最终得到客户所需的业务波长信号。

（3）线路侧穿通传输模块：线路侧穿通传输模块由1×4 分光器、波长选择开关等模块组成，主要完成光信号的广播及波长交换调度等功能。来自不同方向的合波信号经1×4 分光器均分处理后与上行波道信号一同送入波长选择开关，经波长选择开关任意组合交换后向线路侧任意方向继续传输。

3.3 线路侧接口调度端机

线路侧接口调度端机作为线路侧核心光纤调度设备，兼具光纤信息实时录入、电子ID智能识别、光功率实时检测、光纤链路自动切换、状态信息实时显示及自动上报、掉电自动保存等功能，其工作原理如图5 所示。

图5 线路侧波长调度端机框图

线路侧接口调度端机可实现40 路光纤信号的可靠接入，其中24 路光纤输入接口需首先进行电子标签检测，然后分出微弱光信号送入功率检测模块进行光功率检测，检测出的光功率值送入CPU 进行计算保存，再由CPU 将标签信息、功率信息等上报给设备网管。另外16 路光纤输入接口除具备电子标签检测、光功率检测功能外，还需通过16×16 的光开关矩阵来实现光纤链路的自动切换功能。

3.4 系统管理终端

系统管理终端即系统可视化操作界面，通过管理终端可实现对系统设备的综合管理、光纤线路监测、光功率查询、业务配置等，具体功能设计参见图1。

4 结束

综上所述，本文设计了一种智能光纤调度系统，该系统提高了光纤网络的智能性，对于解决光纤网络的部署开通、调度维护等操作时错误频发、纠错困难、开通成本高、维护难度大等问题都有显著的意义。