本地WDM 系統(tǒng)建設(shè)模式探析

王 輝

（安徽電信規(guī)劃設(shè)計有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230031）

0 引 言

波分復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）系統(tǒng)自20 世紀(jì)末誕生以來經(jīng)歷了多次技術(shù)迭新，目前主用的是10 Gb/s WDM 和100 Gb/s WDM 系統(tǒng)。它具有的高速率、長距離、高安全特性，一直備受各運營商青睞。某運營商在省內(nèi)主要建設(shè)了干線WDM 系統(tǒng)和本地WDM 系統(tǒng)。干線WDM 系統(tǒng)主要承載跨地市業(yè)務(wù)，本地WDM 系統(tǒng)主要承載地市內(nèi)業(yè)務(wù)。本地WDM 又根據(jù)本地網(wǎng)的區(qū)域，劃分為城域WDM、市縣WDM 和縣鄉(xiāng)WDM。基于該背景，介紹該運營商本地WDM 系統(tǒng)的設(shè)計思路和原則，在保證滿足業(yè)務(wù)需求承載的前提下，合理規(guī)劃本地WDM 系統(tǒng)建設(shè)方案，最大限度地降低工程投資。

1 本地WDM 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

隨著互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（Internet Protocol，IP）城域網(wǎng)、電話交換網(wǎng)絡(luò)（Switched Telephone Network，STN）和光線路終端（Optical Line Terminal，OLT）等業(yè)務(wù)發(fā)展，經(jīng)過多年的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，某運營商在省內(nèi)16 地市本地網(wǎng)均已覆蓋10 Gb/s WDM 系統(tǒng)和100 Gb/s WDM 系統(tǒng)。其中，省會市區(qū)100 Gb/s WDM 系統(tǒng)為Mesh 化網(wǎng)絡(luò)，采用波長無關(guān)&方向無關(guān)（CD-ROADM）方式建設(shè)，其余WDM 系統(tǒng)均采用傳統(tǒng)環(huán)型組網(wǎng)方式[1]。

本地WDM 系統(tǒng)根據(jù)所承載跨域電路的類型，又劃分為城域WDM、市縣WDM 和縣鄉(xiāng)WDM。

1.1 城域WDM

城域WDM 主要覆蓋城區(qū)重要節(jié)點，承載電路類型主要為傳統(tǒng)網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議（Internet Protocol，IP）業(yè)務(wù)、新型城域網(wǎng)業(yè)務(wù)、接入網(wǎng)業(yè)務(wù)、STN 業(yè)務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（Internet Data Center，IDC）出口電路以及云間互聯(lián)電路。其中，傳統(tǒng)IP 業(yè)務(wù)包含云端現(xiàn)實（Cloud Reality，CR）互聯(lián)、多業(yè)務(wù)邊緣路由器（Multi-Service Edge-router，MSE）上聯(lián)CR；接入網(wǎng)業(yè)務(wù)包含OLT上聯(lián)MSE；STN業(yè)務(wù)包含B上聯(lián)企業(yè)路由器（Enterprise Router，ER）、A2 上聯(lián)B[2]。傳統(tǒng)IP 業(yè)務(wù)發(fā)展趨緩，電路速率逐漸從10GE 向100GE 轉(zhuǎn)變。新型城域網(wǎng)、IDC 和云業(yè)務(wù)發(fā)展迅猛，電路速率以100GE 為主，且電路數(shù)量眾多，對城域WDM 的承載需求日益旺盛。

1.2 市縣WDM

市縣WDM 主要承載區(qū)縣重要節(jié)點到市區(qū)核心節(jié)點之間的電路。相較于城域WDM，市縣WDM 承載業(yè)務(wù)類型相對簡單，多為MSE 上聯(lián)CR 和B 上聯(lián)ER電路需求。但是，市縣WDM 傳輸距離相對較遠(yuǎn)，電路難以通過裸光纖承載，各專業(yè)需求對波分的依賴性更強。

1.3 縣鄉(xiāng)WDM

縣鄉(xiāng)WDM 主要承載鄉(xiāng)鎮(zhèn)節(jié)點到區(qū)縣重要節(jié)點之間的電路，主要承載OLT 上聯(lián)MSE 電路需求。目前，家庭寬帶市場已日趨飽和，但是該運營商在主推千兆光網(wǎng)覆蓋和老舊設(shè)備替換，OLT 上行電路需求仍有一定的規(guī)模，依然需通過縣鄉(xiāng)WDM 來滿足開通需求。

2 本地WDM 建設(shè)思路

2.1 選擇合理的承載方式

WDM 系統(tǒng)因其具有高速率、長距離、高安全的特點，受到了維護人員的青睞。但是，在實際工程建設(shè)中，需綜合考慮裸光纖和波分2 種承載方式的經(jīng)濟性和安全性。運營商內(nèi)各專業(yè)主要的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)一般采用“單口字型”或者“雙口字型”上聯(lián)，業(yè)務(wù)本身已具有備份電路保護能力，傳輸專業(yè)只需做適當(dāng)保護。

第一，城區(qū)內(nèi)電路起始距離較短，電路速率以100GE 為主，10 km 光模塊和40 km 光模塊可以滿足大多數(shù)電路由裸光纖直接開通的條件，因此傳輸專業(yè)可安排100GE 電路優(yōu)先通過裸光纖承載，少量通過城域WDM 承載，提供系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)保護，同時10GE 電路優(yōu)先通過城域WDM 承載，減少城區(qū)光纜資源占用。

第二，市到縣電路距離較長，需要通過市縣WDM 進行承載，電路速率逐漸向100GE 靠攏。為了進一步提高網(wǎng)絡(luò)安全性，省內(nèi)從2019 年開始分地市分批建設(shè)市縣100 Gb/s WDM 二平面。截至2022 年工程后，全省已有14 個地市建成2 套市縣100 Gb/s WDM系統(tǒng)，具備重要電路分平面承載能力。

第三，縣鄉(xiāng)WDM 主要承載OLT 上聯(lián)MSE 需求。OLT需要雙物理路由上聯(lián)，且鄉(xiāng)鎮(zhèn)光纜多為環(huán)形架構(gòu)，導(dǎo)致第二物理路由距離往往較遠(yuǎn)。基于該背景，OLT上聯(lián)MSE 應(yīng)優(yōu)先考慮直接通過光纜承載，距離較遠(yuǎn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)可考慮一半光纜一半波分的承載方式。距離特別遠(yuǎn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，可考慮全部波分的承載方式。

2.2 采用T-MUX 板卡

本地WDM 系統(tǒng)100 Gb/s 波道采用支線路分離光轉(zhuǎn)換單元（Optical Transform Unit，OTU）板卡，且OTU 板卡往往插在電子架上。本地WDM 系統(tǒng)10 Gb/s 波道采用支線路合一OTU 板卡，且OTU 板卡插在光層子架上。支線路分離型和合一型，分別如圖1 和圖2 所示。

圖1 分離型示意圖

圖2 合一型示意

隨著基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，傳統(tǒng)機房的電源和空間資源都較為緊張。WDM 系統(tǒng)中電子架的存在無疑加劇了這一現(xiàn)象。為了促使網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展，運營商自營IP類電路，全部通過子速率透明復(fù)用（Transparent Multiplex，T-MUX）板卡直接波長承載，減少了OTU板卡的數(shù)量，降低了業(yè)務(wù)傳送成本。TMUX 板卡全部擴容在光層子架上，擺脫了對電子架的依賴[3]。近年來新建的100 Gb/s WDM 二平面均未建設(shè)電子架，減輕了機房電源、空間等壓力。

2.3 MSE 上收區(qū)縣光層穿通

省內(nèi)IP 城域網(wǎng)中個別地市的MSE 設(shè)備未在縣城部署，本地網(wǎng)內(nèi)所有OLT 均需上聯(lián)至市區(qū)核心節(jié)點的MSE 設(shè)備，這種場景稱為MSE 上收，如圖3 所示。

圖3 MSE 上收

在MSE 上收場景下，針對各區(qū)縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)節(jié)點的OLT設(shè)備提出了落地轉(zhuǎn)接和光層穿通2 種連接方式，如圖4 所示。落地轉(zhuǎn)接是傳統(tǒng)的連接方式，鄉(xiāng)鎮(zhèn)節(jié)點需要先通過縣鄉(xiāng)WDM 上聯(lián)至縣局節(jié)點，縣局節(jié)點通過市縣WDM 上聯(lián)至市區(qū)核心節(jié)點。這個過程中業(yè)務(wù)會在縣局節(jié)點落地，通過光分配架跳接連接2 張網(wǎng)絡(luò)。

圖4 2 種連接方式

為了進一步提升業(yè)務(wù)性能，降低電路傳送成本，提出了光層穿通連接方式。該方式是在落地轉(zhuǎn)接的基礎(chǔ)上，將縣局節(jié)點的縣鄉(xiāng)WDM 的合分波器與市縣WDM 的合分波器直接通過光纖連通[4,5]。鄉(xiāng)鎮(zhèn)節(jié)點的OLT 上聯(lián)電路通過TMUX 板卡直接波長穿通至市區(qū)核心節(jié)點的TMUX 板卡，最終實現(xiàn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)到市區(qū)業(yè)務(wù)端到端承載，并在縣局節(jié)點減少一半TMUX板卡數(shù)量，大幅降低了業(yè)務(wù)開通成本，節(jié)省了工程建設(shè)投資。

2.4 停止10 Gb/s 等低速率系統(tǒng)建設(shè)

隨著10×10G TMUX 板卡的規(guī)模應(yīng)用，運營商集采中1 條10×10 Gb/s 波道的綜合造價已低至約10條1×10 Gb/s 波道綜合造價的三分之一，能夠有效降低業(yè)務(wù)傳送成本，且100 Gb/s WDM 系統(tǒng)無須額外考慮色散補償方案，能夠減輕本地維護壓力。所以，從2021年開始，該運營商全面停止建設(shè)10G/s WDM系統(tǒng)，將城域/市縣100G 系統(tǒng)延伸覆蓋至鄉(xiāng)鎮(zhèn)節(jié)點，以滿足鄉(xiāng)鎮(zhèn)業(yè)務(wù)需求。

3 本地WDM 未來演進方向

3.1 DCI-BOX 技術(shù)

2021 年省內(nèi)已試點集團自研的DCI-BOX Ⅰ型設(shè)備，2022 年工程引入DCI-BOX Ⅱ型設(shè)備，支持環(huán)網(wǎng)保護，網(wǎng)絡(luò)安全性更高。

本地引入DCI-BOX 設(shè)備，采用新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和設(shè)備形態(tài)，完全由集團自研管控，可以實現(xiàn)多廠商納管和網(wǎng)絡(luò)可控。光層嚴(yán)格把控保障傳輸質(zhì)量，電層引導(dǎo)開放促進競爭降本，最終降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，形成有自研、能自用、會自維的網(wǎng)絡(luò)自主掌控力。

3.2 OXC 技術(shù)

引入光層光交叉連接（Optical Cross Connect，OXC），提升調(diào)度靈活性，降低建設(shè)/維護難度。隨著ROADM 設(shè)備在光網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用規(guī)模的快速增大，采用傳統(tǒng)ROADM 設(shè)備進行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，設(shè)備間需要布放大量內(nèi)部連纖，工程建設(shè)難度高、維護復(fù)雜，CDROADM 設(shè)備存在波長沖突的問題，同時存在機房空間占地大、功耗高的問題。

OXC 設(shè)備通過引入光纖背板實現(xiàn)光波長信號的引導(dǎo)連接。線路板同時集成光放能力，提供波長的分插、調(diào)度、復(fù)用功能。支路板提供波長上下能力，緩解了波長沖突問題。OXC 設(shè)備具有大容量光背板和高集成度OTU，能夠有效降低工程難度和機房資源需求，是未來光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展方向。

4 結(jié) 論

WDM 技術(shù)集大帶寬、完善的保護機制、靈活的業(yè)務(wù)匯聚與調(diào)度能力等優(yōu)勢于一體。運營商本地WDM 系統(tǒng)整體規(guī)劃建設(shè)，能夠有效提升全省光傳輸通道容量和波分系統(tǒng)覆蓋范圍，為各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的后續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)保障。本地WDM 系統(tǒng)整體規(guī)劃建設(shè)能夠提升網(wǎng)絡(luò)整體業(yè)務(wù)覆蓋的安全性，節(jié)省光纖資源，避免網(wǎng)絡(luò)不合理建設(shè)，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資成本，為運營商傳輸系統(tǒng)的建設(shè)提供參考。