光交叉连接器

在光纤通信骨干网中，网络拓扑从点到点传输向环行网与网状网混合的全光网络方向发展。链状拓扑网络体系是通过若干节点（交叉互连节点）交叉连接起来的。光互连有两种方式：混合方式与全光方式。混合方式：以电学为核心的交叉连接方式，首先将光数据流通过光／电转换变成电数据流，再利用电学交叉连接技术，完成交叉连接，然后通过电／光转换再将电数据流变成光数据流。全光方式：直接在光层上进行交叉连接，即全光交换。充分利用光信号的高速、宽带和无电磁干扰等优点。基于全光交换的光交叉连接是实现光信号高速交叉互连最有前途的方法。

光交叉连接器主要用于光纤网络节点处的装置，通过对光信号进行光的交叉互连，能灵活有效地管理光纤传输网络，实现可靠的网络保护／恢复、自动配线以及监测等。光交叉连接装置主要由光交叉连接矩阵、输入接口、输出接口、管理控制单元等模块构成。光交叉连接矩阵是光交叉连接的核心，要求具有无阻塞、低串扰、低延迟、无偏振相关性、宽带和高可靠性，并具有单向、双向和广播形式的功能。光交叉连接器可以用三种方式完成：SD（空分）、TD（时分）和WD／FD（波分／频分）光交换。但是，最为成熟的还是空分光交换。WDM与空分光交换相结合，可以极大地提高光交叉连接矩阵的容量和灵活性。

OXC系统的结构如图9.9.3所示。由图9.9.3可知OXC系统组成可概述如下。

图9.9.3　OXC系统的结构示意图

①交叉连接矩阵：完成多波长光信号的无阻塞交叉连接功能，其具有广播功能／上下路功能，是OXC的核心部分。

②上下路单元：完成波长信号的上下路功能。

③功率均衡单元：对节点输出各波长信号的功率进行控制和检测，使其保持良好的功率平坦度。

④分合波器：完成对输入信号的解复用和输出信号的复用。

⑤APS：完成对光信号的保护和波长路由的动态重构等功能。

⑥光放大器／OTU／OSC等其他单元：完成节点的其他功能。

图9.9.3所示的OXC系统中光交叉连接矩阵采用的是“基于空间光开关矩阵和WDM”的实现方案，即是以光学复用器／解复用器、光交叉连接矩阵、以及网元监控管理模块为核心，可以实现任意波长的交叉互连功能，并充分结合了合波分波技术、宽带光放大技术、波长变换技术、光放大器的增益平坦技术等。OXC系统的工作原理大致如下：假设图9.9.3中输入输出OXC设备的光纤数为M，每条光纤复用N个波长。这些波分复用光信号首先进入前置放大器PA放大，然后经解复用器（DMUX）把每一条光纤中的复用光信号分解为单波长信号（λ1，…，λN），M条光纤就分解为M×N个单波长光信号。所以信号通过（M×N）×（M×N）的光交叉连接矩阵再控制和管理单元的操作下进行波长配置，交叉连接。由于每条光纤不能同时传输两个相同波长的信号（即波长争用），所以为了防止出现这种情况，实现无阻塞交叉连接，在光交叉连接矩阵的输出端每波长通道光信号还需要进入波长变换器进行波长变换。然后再进入功率均衡器把各波长通道的光信号功率控制在可允许的范围内，防止非均衡增益经EDFA放大导致比较严重的非线性效应。最后光信号经复用器（MUX）把相应的波长复用到同一光纤中，经功率放大器（BA）放大到线路所需的功率完成信号的汇接。