基于ROADM技術的本地OTN網絡部署策略研究*

范璐璐，于 嘉

（云南郵電規劃設計院有限公司，云南 昆明 650051）

0 引 言

近年來，以語音業務為代表的傳統電信業務增速呈現明顯下降趨勢，而一些高速大顆粒的新型電信業務正逐漸興起，如4K高清視頻、4G/4G+、云計算、物聯網和政企專線等業務。業務流量的爆發式增長和下一代網絡技術的發展，需要光網絡提供更高的靈活性和智能化功能。ROADM（Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，可重構光分插復用器）是一種使用在OTN系統中的器件或設備，其作用是通過遠程的重新配置，可以動態上路或下路業務波長，無需手工跳纖就可以做到對OTN系統的波長重構[1]。因此，ROADM已成為下一代全光網絡中最核心的產品之一。

1 目前本地OTN網絡的瓶頸

隨著OTN技術的成熟和單波速率的持續提高，本地傳送網絡帶寬單純從技術上已經沒有了“瓶頸”。但是，如何對帶寬進行管理成為了新的“瓶頸”。一方面，隨著電信業務的IP化發展，帶來了大顆粒業務的增長，波長顆粒出租電路已然成為一種新興模式，而傳統的OTN網絡開通業務需要人工進行現場跳纖操作，難以滿足業務快速開通和調度的要求。另一方面，波長通道數量的急劇增長，使得維護部門提出了在波長維護管理和調度智能化方面的需求。此外，由于目前OTN網絡不同方向的波長是固定的，一旦規劃好將難以改變，使得其難以應對突發和難以預測的業務[2]。

2 ROADM技術優勢及運用情況

到目前為止，ROADM技術共發展了4代[3]。與當前OTN技術相比，ROADM具有如下優勢：（1）更高的帶寬：80×100G組網，支持向200G/400G的平滑演進；（2）更低的時延：ROADM全光網，核心層Mesh化，任意兩點間光層直達，中間轉接基本無時延；（3）更快的業務響應：通過ROADM實現光層轉接，網管遠程操作，無需現場人工跳纖；（4）更好地適應IDC/ICT發展：提升IDC匯聚節點至網絡核心層，對IDC接入層和LSN進行同址覆蓋，更適應業務流向，有利于業務發展。

可以看到，ROADM節點相對于當前的OTN設備，在網絡化、寬帶化和智能化方面有了很大提升[4]，ROADM技術目前已在區域省際骨干網和二干網絡上得以初步應用。例如，某運營商近期在長江中下游區域實施的ROADM組網項目，項目涉及6個省12個城市20個業務節點。原網絡通過引入ROADM技術，最大限度地實現了光層穿通能力，減少了電層中繼的數量。利用ROADM技術在光層的波長調度能力，實現了區域網內所有業務的自動調度能力，并提高了整體網絡的可靠性。

因此，通過ROADM節點構建本地OTN網絡，能極大地改變當前傳送網絡的面貌，從而為構建高速、靈活、智能且面向未來的本地傳送網絡奠定基礎。

3 ROADM設備配置對比分析

ROADM設備主要由WSS器件組成。根據采用WSS的數量和配置方式，ROADM可分為以下五種[5]。

3.1 方向相關，波長相關（傳統ROADM）

該方式每個端口只能上下固定波長，本地業務只能通過本板的OUT口傳送到唯一方向。若需要本地業務傳送到另一個方向，則需要增加一組合分波器。

（1）優勢：應用成熟、成本低廉、波長與物理端口一一對應、對各方向上下話按照極限容量一次性配齊；

（2）劣勢：方向相關、波長相關、站點開通初期大量端口空閑。

3.2 方向無關，波長相關（Directionless-ROADM）

該方式每個端口只能上下固定波長，本地新增一維WSS單板，即可實現方向無關場景。當傳輸路由出現故障時，無需調整網元硬件配置，可通過人工配置交叉或ASON重路由，快速調整路由的傳輸路徑。

（1）優勢：方向無關，初期可配置一組WSS一次性覆蓋多個方向；后期擴容可逐步增加；

（2）劣勢：波長與端口相關，擴容業務量較大時，光層調度WSS須具備冗余端口。

3.3 方向相關，波長無關（Colorless-ROADM）

該方式在每個線路側方向配置多維WSS，在業務側方向配置兩級WSS，第一級WSS與固定的方向相連，第二級實現具體波道上下，通過增加第二級WSS的數量，最多每個方向實現上下80個波道。

（1）優勢：波長與物理端口無關，可根據業務需求平滑擴容WSS1×20；

（2）劣勢：方向相關、需要采用WSS級聯或N×M WSS。

3.4 方向無關，波長無關（Colorless & Directionless-ROADM）

該方式每個端口可以上下任意波長，本地業務通過人工配置或ASON自動重路由，可以傳送到任意一個方向。當出現波長沖突時，可以靈活轉換業務波長，避免同路由的波長阻塞。

（1）優勢：方向無關，波長無關；初期可配置一組80波一次性覆蓋多個方向，后期擴容可逐步增加；

（2）劣勢：擴容業務量較大時，光層調度WSS須具備冗余端口；需要采用多級WSS級聯或N×M WSS，成本較高。

3.5 方向無關，波長無關，沖突無關（Colorless &Directionless & Contentionless-ROADM）

該方式本地緯度上波colorless的光，通過M×N模塊發送到不同方向，實現directionless。任何波長的光可以來自任何方向，沒有任何波長阻塞，實現contentionless。

（1）優勢：方向無關，波長無關，不同端口可上下來自不同方向的相同波長，網絡靈活性高；

（2）劣勢：需要采用N×M的模塊，規模配置成本較高，當前尚不具備規模商用條件。

4 本地傳送網的主要特點

本地傳送網和骨干網相比較，在傳輸距離、業務模式及組網環境等方面存在較大差異，主要體現在如下方面。

網絡層次：結構化清晰，大型網絡分成核心、匯聚和接入3層，中小型網絡2層。

網絡結構：以環網為主，逐漸向網格網（Mesh）演進。

業務模式：以匯聚型業務為主（即從接入/匯聚節點向核心節點集中）；少量非核心節點之間的直達業務（政企客戶出租電路）。

傳輸距離：節點間物理距離相對較短，一般節點間距離在5～20 km，市-縣節點距離一般在60 km以內。

組網環境：目前同一平面的傳輸設備組網一般為同一廠商，不需要考慮不同廠商之間的互聯互通。

綜上，本地傳送網的特點體現了其業務類型的多樣化，需要更智能的顆粒調度來滿足其需求。

5 ROADM技術在本地傳送網的部署研究

基于以上分析，本文將重點探討ROADM技術在業務量大、調度需求多的本地網核心匯聚層的應用策略。

圖1為本地OTN網絡組網圖，分別有核心層、匯聚層和接入層。核心層和匯聚層采用Mesh網的組網方式，大量的接入層節點業務通過匯聚節點向核心節點匯聚，這對核心節點產生了巨大壓力，需要在核心層-匯聚層引入ROADM技術，提升網絡的整體性能。

圖1 本地OTN網絡組網

5.1 技術選擇

本地網業務類型多樣化，網絡需要支持多種顆粒業務的接入能力，建議引入OTN電層交叉技術。本地網節點間距較短，任意節點間具備光層直達能力，建議引入ROADM光交叉技術，可以實現自動配線架功能，以簡化直通連纖、提高系統可靠性。綜合上述分析，本地網總體上建議采用集成OTN電層交叉和ROADM光層交叉能力的光電混合設備。任意客戶側業務可交叉調度到任意方向，提高帶寬利用率。

5.2 ROADM結構

ROADM設備存在多種不同結構，應結合本地網的實際需求選擇相適應的結構。

（1）對于無保護要求的本地網，建議采用“方向相關，波長相關”結構，以簡化直通連纖、提高業務開通效率、提升系統可靠性。該結構可以提供部分波長無關的接入能力，以滿足一定的調度需求，如圖2所示。

圖2 ROADM在本地網中方向相關、波長相關/無關結構

（2）對于有保護需求的本地網，可以考慮采用“方向無關，波長相關”結構，利用方向無關特性進行恢復（恢復時間秒級）。該結構后期可通過擴容本地落地維度和上下話WSS板卡實現波長無關，以滿足一定的調度需求，如圖3所示。

圖3 ROADM在本地網中方向無關、波長相關/無關結構

5.3 WSS維度選擇

WSS器件成本與維度數量密切相關，建議根據節點的連通度和業務規模差異選擇相適應的WSS。具體策略如下。

5.3.1 本地WSS維度

（1）一般/匯聚節點：支持50%業務上下，預留本地維度數為1/2線路維度；

（2）核心節點：支持100%業務上下，預留本地維度數為線路維度；

（3）為確保單點失效不阻塞本地業務，本地維度數為4。

5.3.2 線路側WSS維度

（1）方向數≤2的一般節點，建議采用2維或4維 WSS；

（2）方向數≤6的匯聚節點，建議采用9維WSS；

（3）方向數＞6的核心節點，建議采用20維WSS，保證系統有良好的擴展性。

5.4 光纜路由選擇

ROADM網絡的一大優勢在于其采用了Rush結構，可以提供豐富的系統路由，為業務的靈活調度和保護恢復提供保障。因此，豐富的光纜路由資源是建設ROADM網絡并充分發揮其優勢的基礎。對于本地網光纜的選擇，需要從光纜質量、光纜安全性和系統建設需求等方面綜合考慮，策略如下：

（1）基于光纜網結構，充分利用本地網的光纜資源，盡可能豐富系統路由，以充分發揮ROADM網絡的靈活性；

（2）以復用段為單位進行光纜路由選擇，選取纖芯質量符合系統開通要求的光纜；

（3）同段落不同系統路由采用不同物理路由光纜，以盡可能提升業務承載安全性。

5.5 網絡拓撲結構

網絡拓撲結構需要根據本地網業務節點的分布和光纜物理路由進行綜合分析而確定，策略如下：

（1）根據本地網業務節點分布和光纜網結構，實現各節點間光層連接。各節點需要至少有2個及以上的物理路由與其他節點互連；

（2）通過增加線路維度，緩解可能的波長沖突；業務量較大的段落，可采用2條或多條同路由波分鏈路。

6 結 語

隨著業務的快速增長和高速傳送網技術的快速發展，傳統的本地OTN網絡已經難以滿足網絡發展的要求。可重構光分插復用器ROADM具有便于網絡規劃重構、易于維護等優勢，可有效降低建設成本，實現業務的靈活調度。本文在識別目前本地OTN網絡瓶頸的基礎上，運用ROADM技術優勢分析和設備配置對比分析，結合本地傳送網主要特點，對ROADM技術在本地傳送網的部署策略方面提出了建設性建議。相信ROADM技術未來將會進一步引入本地傳送網絡，最終推動整個傳送網絡向全光網絡方向發展。

參考文獻：

[1] 何軍委,王可為,陳秀錦.基于ROADM技術的省干傳送網組網策略研究[J].電信技術,2017(07)：27-29.HE Jun-wei,WANG Ke-wei,CHEN Xiu-jin.Research on Networking Strategy of Provincial Trunk Transport Network based on ROADM Technology[J].Telecommunications Technology,2017(07)：27-29.

[2] 李俊杰.ROADM技術的應用[J].中興通信技術 ,2013(06)：26-30.LI Jun-jie.Application of ROADM Technology[J].ZTE Communications Technology,2013(06)：26-30.

[3] 周斌,張陽安,黃永清等.基于波長選擇開關的ROADM實現研究[J].光通信研究,2008(01)：11-13.ZHOU Bin,ZHANG Yang-an,HUANG Yong-qing,et al.Research on and Implementation of WSS-based ROADM[J].Study on Optical Communications,2008(01)：11-13.

[4] 曹仰忠.ROADM技術在本地傳送網中應用探討[J].信息通信 ,2016(06)：231-232.CAO Yang-zhong.Application of ROADM Technology in Local Transmission Network[J].Information & Communic ations,2016(06)：231-232.

[5] 趙春華.ROADM在光層組網中的配置及應用[J].電信科學 ,2014(06)：148-151.ZHAO Chun-hua.Configuration and Application of ROADM in Optical Layer Networking[J].Telecommunications Science,2014(06)：148-151.