ROADM光電混合組網應用正當時

倪斌

隨著業務的不斷增長和高速傳送技術的發展，傳統的WDM和OTN組網技術已經越來越力不從心，這個問題在拓撲和業務復雜的城域網中更是突出。

近年來光傳送網在云計算、視頻業務和移動互聯驅動下快速增長，有報告稱2014年80%的軟件服務以云服務的方式提供，2015年互聯網中的60%的業務將是視頻業務，而到了2020年接入互聯的智能終端數將最終達到200億部。

在過去20年中，業務變化不斷地驅動光傳送網組網形式發生變革，從單純為提高網絡容量的WDM組網，演進到了為提高網絡調度靈活性的OTN組網。今天為了適應云時代更大帶寬、更高靈活性和更強智能的需求，阿爾卡特朗訊在組網策略上提出光電混合組網+智能控制平面統一調度的方式，推出AON（Agile Optical Network）解決方案，包含可管理的光層組網、多層業務交換（L0/1/2）和智能控制平面等三大方面的內容。

這種新型的組網策略在目前網絡拓撲和業務類型復雜、業務增長率最快的城域網內最能體現出它的價值。目前城域內通常都有以下幾個特點：

1.擁有較為完善的光纜網絡，但是局部資源纖芯資源緊張

2.機房剩余可裝面積以及電源往往存在瓶頸

3.網絡拓撲和業務流向較為復雜，突發業務需求較多

4.業務顆粒逐漸增大

在這種情況下，多年前出現的OTN電交叉方式正顯得越來越力不從心。運營商的核心城域網的拓撲往往呈現復雜的網格型網絡，每個節點的維度如果算上所帶匯聚環可能達到8維，甚至更多。在這種情況下，如果以純電交叉100G OTN方式組網，意味著每個節點的容量將達到8x8T =64T。如果考慮400G，那么這個容量將接近200T！即使能開發出這樣的交叉連接芯片，設備的背板也將成為下一個瓶頸，因為以當前的技術水平，單槽位的背板帶寬通常只能做到400G，這樣一個64槽位的設備最多也只能接出25T的容量。

即便通過集群技術克服交叉容量和背板帶寬的問題，功耗和占地仍將是長期困擾運營商的一大難題：我們知道功耗的降低注意得益于摩爾定律，但目前摩爾定律正面臨越來越嚴重的挑戰，9nm以下的芯片制作存在巨大困難。中國移動發布的最新的能耗分級標準中針對2014～15年的A級最低功耗是2.43W/Gbit/s，以此計算，一個20T的系統的功耗是4.8萬瓦，超過絕大多數機房的供電條件。在這種情況下，目前很多城域網中用戶事實上對于一些轉接的大顆粒業務直接采用FOADM直穿的方式進行處理，但是這意味著額外的插損和復雜的網絡運維。

基于新一代ROADM的光電混合組網方案

我們認為基于新一代ROADM技術的可管理的光電混合組網可以解決這個難題。為了證明這一點，我們做了一個模型分析，如圖1所示。

我們如圖1首先定義了全電交叉、光電混合和全光交叉三種模型，同時如圖2抽象了一個典型的城域網拓撲和業務矩陣。假設業務增長率是40%，應用3種不同的組網方式分別對這個城域網進行CAPEX和OPEX（主要對應能耗）兩方面的分析，最終的結論是：光電混合交叉從投資上比純ODU交叉降低47%左右，功耗節約將近31%。

事實上，ROADM組網并不是什么新鮮事物，運營商通常都清楚ROADM組網的優勢，但往往還是存在不少疑慮，比如：

1.業務多次轉接后傳送距離是否能夠滿足？

2.如何解決光層的OAM？

3.如何解決波長沖突問題？

4.如何進行網絡設計和維護？

5.是否能夠實現光層的控制面？

ROADM應用顧慮已得到有效緩解

近年來上述問題基本都已經得到了解決或者緩解。

首先，新一代相干檢測和軟判決技術的出現使得100G信道的無電傳送距離可以達到3000公里以上，這種傳送距離對于城域應用來說意味著經過ROADM的轉接次數可以達到20次以上（以單跨傳送80公里計算），完全可以滿足城域甚至省內項目的調度需求。

其次，ROADM確實不像電交叉可以在電層輕易地檢測各種性能參數，但目前各廠家都開發出了包括OSNR在線監測在內的完善的光層檢測機制。阿爾卡特朗訊的波長追蹤技術（Wavelength Track）不僅可以在線檢測OSNR，而且可以方便地進行故障定位、光纖錯連檢測等，可以說已經達到了類似SDH網絡的運維監測能力。

對于波長沖突，我們可以把它細分為線路側和上下端口側兩類。線路側的波長沖突通常是由于網絡中啟用了恢復機制，迂回路由與原業務在某個光復用段上可能發生頻率沖突，必須進行顏色變換來解決。

在網絡設計方面，光電混合的設計方式確實比純電交叉要復雜，必須考慮光層的可達性以及光電配合的問題。所幸的是，目前各廠家均提供網絡設計工具幫助網絡設計者進行這種復雜網絡的規劃。阿爾卡特朗訊的設計工具被稱為NPT，它不僅可以在開通前進行任何光電混合網絡的設計、故障模擬和迂回帶寬計算，同時可以在開通后定時收集網絡實際參數，從而進一步優化網絡。

最后，在控制面方面目前各廠家也已經可以提供完善的包括業務自動發現和路由恢復在內的光層控制面技術。阿爾卡特朗訊的控制面技術不僅可以針對光層的波長和電層的ODUk顆粒提供保護、基于源的恢復（SBR）、預計算的恢復（GR）和保護恢復結合（PRC）等技術，也已經能夠支持光電結合的MRN。

隨著業務的不斷增長和高速傳送技術的發展，傳統的WDM和OTN組網技術已經越來越力不從心，這個問題在拓撲和業務復雜的城域網中更是突出。運營商需要在網絡的組網方式上有所革新。基于ROADM的光電混合是一個理想的滿足高速傳送的組網方式，而近年來技術的進步已經大大緩解了ROADM應用中原有的各種顧慮，可以說目前已經到了大規模更新我們的光網絡組網技術的時候了，城域網可以是一個開始。