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如何应对10G演进到40G的挑战
作者: 发布时间:2009-07-07 03:09:40 来源:《光波通信》2009年6/7月

经验表明,和以往的网络演进一样,下一轮网络演进的热潮也将带给我们挑战和意外。新技术,比如在线监测技术的突破,将帮助我们应对这些挑战和意外。

Olivier Jerphagnon,MDI公司

当网络运营商向融合网络构架演进的时候,他们面对的是进一步加剧的经济衰退和由其造成的越来越严峻的形势:资本市场紧缩、客户开支缩减、资产的加倍利用。然而,带宽需求却在不断攀升,迫使我们改变工作习惯(视频会议、远程工作等等)和社会习惯(高清电视、电影点播、网络社交等等)。然而目标依然不变:降低每比特成本,为高带宽需求的新业务做准备。

市场和经济的压力促使接入网必须提供更高的带宽,核心网使用40Gbps已经势在必行,40/100Gbps标准机构也在积极活动。我们如何才能够为这一轮新的演进挑战做好最充分的准备,同时吸取从前的教训,采取适当的行动呢?

网络规划者的难题DLx光波通信
网络规划者面临着一个挑战:如何适当地利用现有网络构架,在原来规划给10Gbps的波长上传送40Gbps信号。他们很可能采用一串级联的滤波器使信号频谱带宽变窄,并通过新的调制模式(比如,双极性或DPSK)来减少现有网络中的衰耗。不过网络衰耗不好对付,它制约着40Gbps的突破性进展。因为对网络衰耗方面掌握的资料不足,衰耗会以多种多样的方式体现。残留的色度色散(CD)、不确定的偏振模色散(PMD)和对光信噪比的高度敏感都是40Gbps系统设计者和外场工程人员面临的典型衰耗挑战。

新的100Gbps调制格式如双极性QPSK也符合上述的趋势,不过100Gbps的系统从根本上放弃了从前的设计,通过全新的方式来解决众所周知的网络衰耗问题,具体一些是:通过连续探测方案和极性敏感传输。过去的经验告诉我们每逢部署新网络,传输高速率信号时,我们必须要面对一些意外问题,并解决它。(见表1)


表1 吉比特传输发展过程中行业面临的挑战和所做的创新。

我记得当第一次10Gbps信号在长途链路上传输的时候,一个同事接到电话处理意外问题。外场技术人员形容枯槁地盯着测试仪器,仪器上赫然显示着两个光脉冲,而不是一个。第二个光脉冲是真的存在还是测试仪器搞的“鬼”?

后来才明白两个脉冲都是真的,网络运营商被迫迅速认识到了PMD的重要性,必须对光纤中的PMD从头到尾进行控制。100Gbps第一次大规模的测试也必将经历诸如此类的意外,意外可能是未知的衰耗,或是已知的但对现在设备并不重要的衰耗,却可能在新系统中引起强大的反应,迫使我们必须有效处理。后者可能包括相位交叉调制(XPM)、偏振相关损耗(PDL)等。而光网络中一个潜在的问题会把这些问题搞得更加严重,那就是:如果你无法对网络的详细状况进行准确测量,你将无法管理这张网络。

一种新的监测方式DLx光波通信
当网络从PDH演进到SONET后,可以调度多个数字比特流,在同一根光纤上传输大量的电话呼叫和数据流。同时,SONET在包头中加入了一些监测字节,帮助确定在这条2.5Gbps的“高速公路”上哪里出了故障。凭借这些监测字节,网络运营者可以确定链路,或者更精确一些,分插复用器(ADM)后方链路的某个区段,是否出现了故障,他们也由此开始依赖这种监测能力。这也是SONET的一项重大成功。

最近网络的新技术比如DWDM,使网络能力取得巨大提升,使一度攀升的Internet业务流量得以舒解,而每比特成本则显著下降。现在,可配置光分插复用器(ROADM)为应对不可预见的突发业务流和用户需求提供了更大的灵活性。随着承载技术由SONET变成IP over WDM,网络运营者已经失去了SONET对于核心网络的洞察力,SONET从前业务质量保证和简单的维护优势也随之失去了。他们再不能只依靠电路域的误码率或者简单的光功率测量来判断光放大器老化或者光纤是否有问题。

新的监测方法试图通过测量分析当地光损伤来判断故障,这种方法不受下层光学构架的限制。主要测试方法都是通过分析眼图,也称为“相位肖像”,并利用原来用于医疗诊断的模式识别技术来实现的。要想监测现在或者未来高速传输网络中的损伤,可以不改变网络,只采用一个新的软件来解释眼图,输出报告即可(见图1)。这种方式可以同时跟踪多种损伤,而这种方式的最显著优点是,它可以灵活地标记和处理意外情况。


新的软件算法可以通过普通传感器截取的信号图像在线监测PMD、CD和其他光信号损伤。

这样的方法非常适合管理高速网络,因为高速网络结构更复杂,对于光损伤更加敏感。想象一下,在一个10Gbps的ROADM网络中,没有几百个也有几十个光通道,要把它升级到40Gbps网络,或者要处理网络间歇性的光纤问题。如果采用现在的监测方式,需要很多个测试设备,还需要把业务停下来以便进行诊断测试。

而网络传输规划人员现在更希望可以在线测试。他们“敬爱的CFO”正面临日渐紧缩的预算,当然也乐于看到他们用一台设备就可以完成所有工作,而不是买多个测试设备来测试那些定义晦涩的光损伤指标。等到100Gbps系统要开始使用的时候,他或她会发现新的光损伤又出现了,他们还需要再购买更多的测试设备。

高效和灵活DLx光波通信
直到现在,测试和测量还是依赖于硬件传感器的测试技术,就像干涉仪依赖于频率一样。新的技术可以用不同的软件算法来解释同一个信号图像,使用普通的硬件传感器。因为传感器和比特率或调制方式不相关,在网络升级的时候不需要替换;只需新加入软件代理就可以对新的网络结构进行维护管理。

这种方式对于目前在已有10Gbps网络构架上部署40Gbps调制方式的情况,非常有用。光纤链路和波长信道都可以在添加40G板卡前做在线测试。这种监测策略也使所需的规划编制数量最小,加速了40Gbps系统的部署进程。同时也减少了库存,因为板卡只在需要的时间和地点部署,缓解了现金流负担。测试设备可以同时支持对多种损伤的监测,相当于一个平台取代了多套单项功能测试设备,进一步节省了成本。

下一代系统集成中,网络在线管理能力也带来新的机会。通过现场监测可以建立反馈控制机制,动态补偿提高系统性能,可以提高网络的可靠性和可用性。网络可以定位、修复故障,并触发维修工作并更新库存。

我们应该可以期望更多。比如,航空公司现在就是这样进行维护工作;如果飞机的一个部件故障,首先会触发一个告警报告,然后飞机将自己进行调节,并让飞行员知晓此事,告警同时也会触发下面的事件:新的部件将运至目的地飞机维修库,修理技师将收到正确的修理指导,这样当飞机在目的地着陆后,维修人员已经等候在那里,故障部件可以在最短的时间内修复,飞机可以在最短的时间内重新投入运营服务。

经验告诉我们,下一轮网络演进热潮必将伴随着挑战和意外。新技术的突破,比如在线监测,将帮助我们应对这些挑战和意外。运营商测试诊断的能力必将增强,在线监测帮助网络从光损伤中得以恢复,更好地利用现有资产,从每份带宽中挤出更多的利润。

  
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