利用ROADM技術(shù)在干線光傳輸網(wǎng)組建網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究

◆吳齊勇

利用ROADM技術(shù)在干線光傳輸網(wǎng)組建網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究

◆吳齊勇

（福州理工學(xué)院 福建 350506）

網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)日益豐富與繁忙，加劇了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呢?fù)擔(dān)，傳統(tǒng)的波分利用技術(shù)（WDM）已日漸不能滿足社會(huì)發(fā)展的需求，為了確保光傳輸網(wǎng)實(shí)現(xiàn)有序運(yùn)行、靈活調(diào)度、安全可靠，可重構(gòu)光分插復(fù)用器（ROADM）走進(jìn)了人們的視線，并且在不斷地研究中得到了廣泛的應(yīng)用。ROADM技術(shù)能夠?qū)ΣㄩL(zhǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行靈活調(diào)度，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓芾硭脚c效率，讓整個(gè)網(wǎng)絡(luò)更加智能化，因而近年來(lái)利用ROADM技術(shù)，在干線光傳輸網(wǎng)絡(luò)組建網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用備受人們的關(guān)注。

光傳輸網(wǎng)；ROADM技術(shù)；組網(wǎng)；應(yīng)用

1 ROADM技術(shù)

隨著超長(zhǎng)距密集波分技術(shù)的發(fā)展與成熟，網(wǎng)絡(luò)傳輸業(yè)務(wù)的瓶頸也逐步得到有效解決，運(yùn)營(yíng)商從建設(shè)帶寬的方式轉(zhuǎn)移到帶寬的管理上，更好地適應(yīng)新時(shí)期光傳輸網(wǎng)絡(luò)的帶寬大顆粒化、分組化、動(dòng)態(tài)化的組網(wǎng)需求。密集波分復(fù)用技術(shù)（DWDM）是目前運(yùn)營(yíng)商最常用到的光層組網(wǎng)技術(shù)，其通過(guò)復(fù)用、解復(fù)用器可以在很大程度提高網(wǎng)絡(luò)的傳送能力，但是DWDM系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)從一個(gè)端點(diǎn)到另一個(gè)端點(diǎn)的傳輸，無(wú)法滿足網(wǎng)絡(luò)靈活調(diào)度的管理需求。在科技不斷發(fā)展的浪潮中，光分插復(fù)用技術(shù)（OADM）的研究，使之前從點(diǎn)到點(diǎn)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)逐漸邁向環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，但是OADM的光通道只是上下固定數(shù)目和波長(zhǎng)，并不能真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度、可靠性、可維護(hù)性以及可擴(kuò)展性，難以滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)管理IP化和分組化的要求。為了有效解決光傳輸網(wǎng)組建網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)瓶頸問(wèn)題，經(jīng)過(guò)研究，光傳輸網(wǎng)技術(shù)得到有效的突破，可重構(gòu)光分插復(fù)用技術(shù)（ROADM）逐漸被應(yīng)用于光傳輸網(wǎng)組建網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，為運(yùn)營(yíng)商組建光傳輸網(wǎng)絡(luò)提供全新的方向與思路。

ROADM技術(shù)可通過(guò)軟件根據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的需求，在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上對(duì)光通道的上下路（Add/Drop）以及波長(zhǎng)進(jìn)行靈活調(diào)度。簡(jiǎn)而言之，ROADM技術(shù)可根據(jù)業(yè)務(wù)的需要指配上路波長(zhǎng)，提高光傳輸網(wǎng)的管理水平和服務(wù)質(zhì)量，有效地解決了傳統(tǒng)WDM網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題。ROADM技術(shù)包括三個(gè)子系統(tǒng)：平面光波電路、波長(zhǎng)阻斷器、波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)。

1.1 平面光波導(dǎo)技術(shù)

平面光波導(dǎo)技術(shù)（PLC Planar Lightwave Circuits）就是光波導(dǎo)位于一個(gè)平面內(nèi)，這種技術(shù)就像是普通的單層電路板一樣，把所有的電路都設(shè)計(jì)在基板的同一平面上。它的優(yōu)點(diǎn)是復(fù)用、解復(fù)用技術(shù)成熟、可靠，有效降低建設(shè)成本，便于光傳輸網(wǎng)升級(jí)到光交叉連接（OXC）。

1.2 波長(zhǎng)阻斷技術(shù)

波長(zhǎng)阻斷器（WB Wavelength Blocker）的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、模塊化程度好、支持網(wǎng)絡(luò)靈活擴(kuò)展，而它的缺點(diǎn)是當(dāng)上下路波長(zhǎng)較多時(shí)，成本會(huì)較高，而且當(dāng)采用固定濾波器時(shí)，上下路波長(zhǎng)就無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)配，導(dǎo)致其不易于向OXC過(guò)渡。

1.3 波長(zhǎng)選擇交換器

波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)（WSS Wavelength Selective Switch）基于微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）光學(xué)平臺(tái)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、帶寬高、色散低，具有較好的波長(zhǎng)擴(kuò)展及方向擴(kuò)展性，能夠同時(shí)支持10/40Gbit/s光信號(hào)，能夠支持更高的維度，但其集成的部件較多，控制也較為復(fù)雜。

這三種技術(shù)各有各的優(yōu)勢(shì)，具體的應(yīng)用要根據(jù)光傳輸網(wǎng)組建網(wǎng)絡(luò)的需求而定。比如為了實(shí)現(xiàn)不同方向的環(huán)間互聯(lián)以及構(gòu)建無(wú)線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)（Mesh），可采用WSS的ROADM，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)配所有直通端口和上下端口，為所有方向提供波長(zhǎng)粒度的信道，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸管理水平。

2 ROADM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)WDM系統(tǒng)均采用線性組網(wǎng)，這種組網(wǎng)的模式降低了光層穿通的比例，組建網(wǎng)絡(luò)成本較高，經(jīng)濟(jì)性較差。為實(shí)現(xiàn)波道的自動(dòng)調(diào)度，雖然可以借助調(diào)節(jié)波道的方式，但是波道只能是少數(shù)，再加上系統(tǒng)數(shù)量繁多，使系統(tǒng)之間的互聯(lián)情況變得更加復(fù)雜，也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速的調(diào)度和維護(hù)，效率較低。相比于傳統(tǒng)WDM網(wǎng)絡(luò)，ROADM技術(shù)更具有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)傳輸與管理的優(yōu)勢(shì)：

（1）調(diào)度靈活。ROADM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了光傳輸網(wǎng)絡(luò)在光層的波長(zhǎng)自由調(diào)度和恢復(fù)，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)靈活調(diào)度的能力，改變了傳統(tǒng)WDM網(wǎng)絡(luò)的局限性，可以快速滿足客戶的不同需求，為光傳輸網(wǎng)組建網(wǎng)絡(luò)提供了有力技術(shù)支持。

（2）安全性高。在ROADM網(wǎng)絡(luò)中引入管控機(jī)制以及多種保護(hù)方式，既可保護(hù)傳送層，又可通過(guò)重路由實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)恢復(fù)，當(dāng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，傳輸網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)對(duì)業(yè)務(wù)加以保護(hù)，并快速恢復(fù)通網(wǎng)，進(jìn)而提高光傳輸網(wǎng)絡(luò)的可靠性和業(yè)務(wù)的安全性。

（3）擴(kuò)展性強(qiáng)。在波長(zhǎng)選擇性開(kāi)關(guān)具有網(wǎng)狀架構(gòu)，其與PLC和WB不同，不需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)互連架構(gòu)進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，具有很大的“自由性”，能夠支持任意波長(zhǎng)的自由交換，而且當(dāng)端口容量足夠的話，光傳輸網(wǎng)絡(luò)可以靈活增加線路的維度，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的容量和結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展。

（4）經(jīng)濟(jì)性良好。利用100G技術(shù)的光層優(yōu)勢(shì)，提高了光層穿通的能力，而且區(qū)域網(wǎng)內(nèi)都采用同一廠家同一型號(hào)的設(shè)備，這在很大程度上降低網(wǎng)絡(luò)傳輸管理與維護(hù)的難度，同時(shí)也最大限度地減少了工程的項(xiàng)目數(shù)量以及工程界面復(fù)雜實(shí)性，經(jīng)濟(jì)性良好。

3 ROADM技術(shù)組網(wǎng)的應(yīng)用

隨著ROADM技術(shù)的日益成熟，其優(yōu)勢(shì)已然顯而易見(jiàn)，而且目前在光傳輸網(wǎng)組建網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)已完全具備了大規(guī)模部署ROADM的條件，但是在組網(wǎng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)過(guò)程中，工作人員仍然需要樹(shù)立科學(xué)意識(shí)，根據(jù)業(yè)務(wù)需求以及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的實(shí)際情況，合理應(yīng)用ROADM技術(shù)，才能充分發(fā)揮出ROADM技術(shù)的積極作用，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)撵`活性、經(jīng)濟(jì)性與安全可靠性。

3.1 合理規(guī)劃路由

路由規(guī)劃的目標(biāo)是既要優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源，又要提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，從根本上滿足服務(wù)質(zhì)量（QOS）的要求。ROADM技術(shù)繼承了傳統(tǒng)WDM系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，在光傳輸網(wǎng)中采用網(wǎng)格型組建網(wǎng)絡(luò)，和鏈型網(wǎng)相比，其具有多節(jié)點(diǎn)、流量大和高度節(jié)點(diǎn)連接等特點(diǎn)，有效地實(shí)現(xiàn)了傳輸網(wǎng)絡(luò)的多物理層路由傳輸與調(diào)度，為此，工作人員應(yīng)采用啟發(fā)式算法、遺傳算法和蟻群算法等，合理規(guī)劃路由的選擇與設(shè)置，這是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)傳輸靈活調(diào)度和保護(hù)的必要條件。另外，在選擇光纜型號(hào)時(shí)，應(yīng)從光纜的質(zhì)量、安全性以及系統(tǒng)的要求等綜合因素進(jìn)行考慮。

3.2 科學(xué)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)置直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)傳輸業(yè)務(wù)能力的高低，節(jié)點(diǎn)設(shè)置不合理會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)傳輸遲滯，不能發(fā)揮ROADM技術(shù)的高效作用，因而工作人員首先應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)的需求科學(xué)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，保障光傳輸網(wǎng)有序運(yùn)行，還應(yīng)從完善與優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的角度去考慮，在重要的光纜交叉節(jié)點(diǎn)設(shè)置站點(diǎn)，方便日后的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)以及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，而且網(wǎng)絡(luò)的光跳段距離的設(shè)置盡量保持在70-90公里，才能確保業(yè)務(wù)高質(zhì)量的傳送。

3.3 合理設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/h3>

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的效率和擴(kuò)展性息息相關(guān)，結(jié)構(gòu)的選用直接影響著網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本。因此，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)性、可靠性、流量分布的合理性以及最小時(shí)延性的原則。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有星型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)、樹(shù)型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、蜂窩狀結(jié)構(gòu)等，ROADM組網(wǎng)結(jié)構(gòu)通常選用星型、環(huán)型、網(wǎng)狀3種結(jié)構(gòu)。工作人員在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋾r(shí)，從光傳輸網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能、保護(hù)性能和經(jīng)濟(jì)性等方面加以綜合考慮。

其從網(wǎng)絡(luò)中心到每個(gè)節(jié)點(diǎn)都只有一條通信線路，線路少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，有利于統(tǒng)一管理。但是這樣的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致中心負(fù)擔(dān)很重，當(dāng)中心發(fā)生故障時(shí)，就會(huì)致使全網(wǎng)癱瘓。因此，工作人員在設(shè)計(jì)時(shí)要從業(yè)務(wù)實(shí)際需求出發(fā)，保證光傳輸網(wǎng)組建網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)與高層次性。

3.4 便于維護(hù)

日常維護(hù)工作同樣是組網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容，工作人員在設(shè)計(jì)ROADM網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)多做一手準(zhǔn)備，這是確保網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)正常傳輸?shù)闹匾緩剑?dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，備用路由就馬上啟動(dòng)，承載傳輸業(yè)務(wù)，確保業(yè)務(wù)的順利傳送，避免因網(wǎng)絡(luò)故障而帶來(lái)的影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，以及網(wǎng)絡(luò)傳輸業(yè)務(wù)的不斷增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的WDM系統(tǒng)已不能適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展要求。ROADM技術(shù)的研究與應(yīng)用為光傳輸網(wǎng)帶來(lái)了新的組網(wǎng)技術(shù)和理念，有效地解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)業(yè)務(wù)調(diào)度的靈活性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性，提高了業(yè)務(wù)傳輸?shù)男剩谏鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展過(guò)程發(fā)揮著積極的作用。

[1]袁方.ROADM和OTN技術(shù)在干線傳輸網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用[J].中國(guó)新通信，2019（07）.

[2]曹仰忠.ROADM技術(shù)在本地傳送網(wǎng)中應(yīng)用探討[J].信息通信，2017（06）.

[3]王君宇.ROADM技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用趨勢(shì)探討[J].數(shù)字通信世界，2019（08）.