ROADM技術(shù)在城域波分中的應(yīng)用

屯譽(yù)蓉，趙 凱，梁偉軍

（河南省信息咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究有限公司，河南 鄭州 450000）

1 概述

推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合是中國制造 2025的戰(zhàn)略任務(wù)和重點(diǎn)，它對(duì)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)提出了智能化、云化及湖網(wǎng)融合等要求。隨著以5G基站及垂直行業(yè)的相關(guān)業(yè)務(wù)、基于開放互聯(lián)網(wǎng)的各種視頻及數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)、三重播放（Triple-Play）、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等為代表性的新型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的興起，傳統(tǒng)OTN的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路開通的傳送方式很難滿足這些新興業(yè)務(wù)的承載需求。傳統(tǒng)的OTN網(wǎng)絡(luò)主要采用固定波長的合波分波器進(jìn)行波道的穿通和上下業(yè)務(wù)，這種承載模式導(dǎo)致業(yè)務(wù)開通周期長、靈活調(diào)度性低，在日益激烈的市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)上正在被逐漸邊緣化。

隨著電信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)加速向大帶寬、海量互聯(lián)、實(shí)時(shí)化、低時(shí)延和高可靠的方向進(jìn)化。為更好的為業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，大力提高傳送網(wǎng)的靈活調(diào)度能力、業(yè)務(wù)適應(yīng)能力和安全可靠性等，電信運(yùn)營商們?cè)谛陆ㄔO(shè)的OTN系統(tǒng)中引入了ROADM技術(shù)。

ROADM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)OTN網(wǎng)絡(luò)在光層的自動(dòng)調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)自愈，使傳統(tǒng)的OTN網(wǎng)絡(luò)由不成網(wǎng)的端對(duì)端鏈接演變?yōu)槿饩W(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，從上到下一張光網(wǎng)的模式。

2 ROADM技術(shù)

2.1 CD-ROADM技術(shù)簡介

ROADM中文全稱是“可重構(gòu)的光上下路復(fù)用器”，它的具體定義就是光波分復(fù)用系統(tǒng)中的一種具備在波道上遠(yuǎn)程控制光信號(hào)分插復(fù)用的器件。ROADM的波長重構(gòu)體現(xiàn)在可以將任意維度的任意一個(gè)或一組輸入波長配置到其他的任意方向上去，實(shí)現(xiàn)波長在節(jié)點(diǎn)上的隨意互連。相對(duì)于傳統(tǒng)的固定的上下通路的OADM器件，ROADM器件可以在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上完成光通路的上下話路，以及穿通波道之間的任意交叉調(diào)度。

在ROADM技術(shù)發(fā)展中出現(xiàn)過多種技術(shù)方案，其中比較有代表性的有三種，分別是：波長阻斷器（Wavelength Blocker，WB）、平面波導(dǎo)（Planar Light wave Circuits，PLC）和波長選擇開關(guān)（Wavelength Selective Switch，WSS）。

基于波長選擇開關(guān)的ROADM可以在任意方向提供波長顆粒度的信道，支持各種穿通端口和上下話路的遠(yuǎn)端重新分配，支持任意波長從任意端口上下業(yè)務(wù)，WSS型方案是多維ROADM的首選技術(shù)。

另外依據(jù)ROADM技術(shù)在本地上下業(yè)務(wù)的方向、波長，分為傳統(tǒng)型ROADM、波長無關(guān)型ROADM、方向無關(guān)型ROADM、波長和方向均無關(guān)型ROADM以及波長/方向/競(jìng)爭(zhēng)無關(guān)型ROADM。其中波長和方向無關(guān)型ROADM（CD-ROADM）是目前應(yīng)用較廣泛的一種ROADM接入方式。

CD-ROADM是“波長無關(guān)”配置和“方向無關(guān)”配置方式的組合，在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口的收發(fā)方向均配置1×N多維WSS。在R和D側(cè)配置三級(jí)WSS，可以實(shí)現(xiàn)80波業(yè)務(wù)的上下。當(dāng)上下的波道數(shù)多于80個(gè)，或者有重復(fù)的波長時(shí)，需要在R&D側(cè)增加一組三級(jí)配置的WSS，再占用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口側(cè)WSS的維度。如圖1所示：

圖1 CD-ROADM結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 ROADM特點(diǎn)

ROADM技術(shù)的特點(diǎn)是通過智能網(wǎng)管對(duì)OTN系統(tǒng)的波道進(jìn)行重構(gòu)，使其可以自動(dòng)上下業(yè)務(wù)。多維度的ROADM設(shè)備還可以支持波道在各個(gè)方向之間靈活調(diào)配。與傳統(tǒng) OTN 網(wǎng)絡(luò)不同的是ROADM 的網(wǎng)絡(luò)模式為區(qū)域化的網(wǎng)狀網(wǎng)，技術(shù)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)層面：

（1）能夠提供多種保護(hù)方式如預(yù)制重路由、動(dòng)態(tài)重路由、 OMSP 保護(hù)、OCH 保護(hù)等，這些保護(hù)方式可以實(shí)現(xiàn)通道級(jí)或網(wǎng)絡(luò)級(jí)的保護(hù)恢復(fù)能力，提高網(wǎng)絡(luò)的安全性及業(yè)務(wù)的生存能力，而且可以依托ROADM技術(shù)的WSON功能，為差異化的業(yè)務(wù)提供不同QOS的保護(hù)恢復(fù)能力。

（2）根據(jù)業(yè)務(wù)流向預(yù)制最佳路由，例如針對(duì)時(shí)延敏感型業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)規(guī)劃時(shí)可選擇傳輸距離最短的路徑，性能更加優(yōu)良的光纜路由，降低迂回轉(zhuǎn)接的次數(shù)，從而達(dá)到降低時(shí)延的目的。

（3）智能化的網(wǎng)管可以統(tǒng)一配置波道，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的一跳直達(dá)，縮短實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的開通周期，降低人工跳纖的頻率，從而降低人工維護(hù)成本的支出及提高運(yùn)維的效率。

（4）網(wǎng)絡(luò)的交叉容量不受設(shè)備背板帶寬的限制，這樣可以減少大量 OTN 設(shè)備的部署，大大減輕了機(jī)房基礎(chǔ)配到資源的占用。

（5）ROADM 技術(shù)在光層的調(diào)度，主要依托 WSON的路由重計(jì)算功能，這樣可以避免波道占用的沖突，實(shí)現(xiàn)城域OTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有業(yè)務(wù)的靈活調(diào)配，使網(wǎng)絡(luò)具有更高質(zhì)量和更高可靠性的bit流傳輸。

3 ROADM技術(shù)應(yīng)用

3.1 組網(wǎng)策略

在現(xiàn)實(shí)組網(wǎng)中對(duì)ROADM設(shè)備配置時(shí)宜選擇CDROADM模式。為確保網(wǎng)絡(luò)具備可擴(kuò)展性，建設(shè)初期可采用9維或20維的WSS板卡。從前文ROADM技術(shù)特點(diǎn)可知，區(qū)域化的網(wǎng)狀網(wǎng)是ROADM系統(tǒng)的最優(yōu)組網(wǎng)模式，我們可以從以下幾方面論述：

（1）采用網(wǎng)狀網(wǎng)模式，可以有效減少系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)接，盡力挖掘 ROADM 技術(shù)在OTN系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)，最大限度的實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)在光層穿通，減少中繼轉(zhuǎn)接板卡的配置數(shù)量，從而有效降低建網(wǎng)成本及機(jī)房內(nèi)基礎(chǔ)配套設(shè)施的消耗。

（2）采用網(wǎng)狀網(wǎng)模式，可以有效利用ROADM技術(shù)在全光網(wǎng)絡(luò)中的調(diào)度能力，實(shí)現(xiàn)城域OTN系統(tǒng)內(nèi)所有業(yè)務(wù)的智能調(diào)度，及時(shí)快速的響應(yīng)客戶需求。

（3）采用網(wǎng)狀網(wǎng)模式，可以充分實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)管系統(tǒng)的維護(hù)策略，提供網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)測(cè)和設(shè)備/器件故障管理功能，基于WSON的控制平面、波道路由的調(diào)配方式以及應(yīng)對(duì)鏈路故障時(shí)的自我保護(hù)和快速自愈等，能有效減少人工干預(yù)的工作量，將人手解放出來處理其他業(yè)務(wù)。

（4）采用網(wǎng)狀網(wǎng)模式，可以使ROADM架構(gòu)交換容量大的優(yōu)勢(shì)更好的凸顯。

（5）采用網(wǎng)狀網(wǎng)模式，可以在波長選擇開關(guān)即WSS端口富余的情況下，通過增加線路維度對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量進(jìn)行升級(jí)，以增強(qiáng)城域OTN系統(tǒng)的生存能力。

3.2 部署方案

某省會(huì)級(jí)城市核心節(jié)點(diǎn)6個(gè)，匯聚節(jié)點(diǎn)24個(gè)，匯聚節(jié)點(diǎn)至核心節(jié)點(diǎn)間存在著大量的電路轉(zhuǎn)接需求，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦聢D所示，若使用傳統(tǒng)的OTN系統(tǒng)承載，需在核心節(jié)點(diǎn)配置大量的OTU板卡將匯聚層的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)接至目的核心節(jié)點(diǎn)。導(dǎo)致建網(wǎng)成本及綜合維護(hù)造價(jià)大幅提升。

若不采用傳統(tǒng)的OTN系統(tǒng)，可以在OTN網(wǎng)絡(luò)的核心層設(shè)備上引入ROADM技術(shù)，ROADM 技術(shù)在全光網(wǎng)絡(luò)中的自動(dòng)調(diào)度能力，可以實(shí)現(xiàn)城域OTN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各種業(yè)務(wù)自動(dòng)配置，即在OTN設(shè)備上配置WSS板卡實(shí)現(xiàn)光層的智能調(diào)度，最大限度的使業(yè)務(wù)在光層自由穿通，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)傳輸一跳直達(dá)，減少電層中繼的數(shù)量。

以匯聚節(jié)點(diǎn)15下掛的業(yè)務(wù)傳輸為例：匯聚節(jié)點(diǎn)15將其附近的大客戶業(yè)務(wù)、5G基站業(yè)務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)及其他業(yè)務(wù)收斂匯聚后可直接上傳至不同的核心節(jié)點(diǎn)，中間不需配置OTU轉(zhuǎn)接板，直接通過光層傳通即可。業(yè)務(wù)流向如圖2黃色箭頭所示：

圖2 城域OTN系統(tǒng)業(yè)務(wù)流向示意圖

4 結(jié)束語

隨著以5G基站業(yè)務(wù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、基于開放互聯(lián)網(wǎng)的各種視頻及數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)、三重播放（Triple-Play）、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等為代表性的新型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，導(dǎo)致業(yè)務(wù)網(wǎng)對(duì)基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，傳統(tǒng) OTN 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)難以滿足新興業(yè)務(wù)的發(fā)展需要，于是基于 ROADM 技術(shù)的城域OTN系統(tǒng)的搭建成為解決問題的重要手段。與其他的交換接入技術(shù)相比引入WSON控制平面的ROADM 網(wǎng)絡(luò)更加健壯、更加靈活，建設(shè)成本更低，業(yè)務(wù)承載更靈活。