ROADM：構(gòu)建更智能的光網(wǎng)絡(luò)

一、ROADM技術(shù)引入的淵源

隨著IPTV、三重播放、VoIP等各種新型電信業(yè)務(wù)的興起，人們發(fā)現(xiàn)這些以IP為承載協(xié)議的業(yè)務(wù)已經(jīng)迅速遍及電信各個(gè)領(lǐng)域，業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的IP化和承載網(wǎng)絡(luò)的分組化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的潮流。在這種趨勢下，運(yùn)營商的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也在發(fā)生轉(zhuǎn)變，業(yè)務(wù)的融合期待著光層作為基礎(chǔ)承載層的融合，使其成為更加適宜于承載IP/MPLS以及電信級(jí)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的分組傳送網(wǎng)。這些新型的電信業(yè)務(wù)與傳統(tǒng)的電信業(yè)務(wù)相比，具有更高的動(dòng)態(tài)特性和不可預(yù)測性，因此需要傳輸承載網(wǎng)提供更高的靈活性。

同時(shí)，超長距密集波分系統(tǒng)的成熟，使得網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的真正瓶頸從帶寬建設(shè)轉(zhuǎn)移到帶寬管理上，在核心的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，往往需要處理數(shù)十個(gè)甚至上百個(gè)波長，而超長距的傳輸能力，使得更多的節(jié)點(diǎn)需要具備更多的上下波長能力。作為基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)，在更為激烈的市場競爭環(huán)境下，需要更快的業(yè)務(wù)提供以及各種層面的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和恢復(fù)能力。

因此，作為傳統(tǒng)物理層的光層組網(wǎng)，也要適應(yīng)新一代承載網(wǎng)絡(luò)的分組化、業(yè)務(wù)化、帶寬大顆�；�、動(dòng)態(tài)化的組網(wǎng)需求。

DWDM密集波分復(fù)用系統(tǒng)是當(dāng)前最常見的光層組網(wǎng)技術(shù)，通過復(fù)用/解復(fù)用器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)十波甚至上百波的傳送能力，但是當(dāng)前的波分復(fù)用系統(tǒng)，其本質(zhì)上還是一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的線路系統(tǒng)，大多數(shù)光層組網(wǎng)只能通過終端站(TM)實(shí)現(xiàn)的光線路系統(tǒng)構(gòu)建。稍后出現(xiàn)的OADM光分插復(fù)用器，逐漸邁出了從點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)向環(huán)網(wǎng)的演進(jìn)。但是由于OADM有限的功能，通常只能上下固定數(shù)目和波長的光通道，并沒有真正實(shí)現(xiàn)靈活的光層組網(wǎng)。因此，從某種意義上說，早期的波分復(fù)用系統(tǒng)并沒有實(shí)現(xiàn)真正意義上的光層組網(wǎng)，難以滿足業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)IP化和分組化的要求，例如網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)調(diào)度能力、可靠性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性、可管理性等。這種情況直到ROADM的出現(xiàn)才得以改善。為了滿足IP網(wǎng)絡(luò)的需求，基礎(chǔ)承載網(wǎng)的建設(shè)逐漸采用一種以可重構(gòu)光分插復(fù)用設(shè)備(ROADM)為代表的光層重構(gòu)技術(shù)，為基礎(chǔ)承載網(wǎng)的建設(shè)提供了全新的思路。

二、ROADM主要技術(shù)簡介

ROADM是一種類似于SDH ADM光層的網(wǎng)元，它可以在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上完成光通道的上下路(Add/Drop)以及穿通光通道之間的波長級(jí)別的交叉調(diào)度。它可以通過軟件遠(yuǎn)程控制網(wǎng)元中的ROADM子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上下路波長的配置和調(diào)整。目前，ROADM子系統(tǒng)常見的有三種技術(shù)：平面光波電路(PLC Planar Lightwave Circuits)、波長阻斷器(WB Wavelength Blocker)、波長選擇開關(guān)(WSS Wavelength Selective Switch)。

平面光波電路（PLC）是低成本的ROADM解決方案之一。其優(yōu)點(diǎn)是復(fù)用器/解復(fù)用器技術(shù)成熟可靠，節(jié)點(diǎn)內(nèi)部插損較小，上下路波長較多時(shí)成本較低，便于升級(jí)到OXC；缺點(diǎn)是模塊化結(jié)構(gòu)差，初期配置成本高，大容量交叉矩陣可靠性有待提高。

波長阻斷器（WB）技術(shù)成熟、成本較低，適合用于LH和ULH系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，模塊化程度好，預(yù)留升級(jí)端口時(shí)可支持靈活擴(kuò)展升級(jí)功能，上下路波長較少時(shí)成本低，支持廣播業(yè)務(wù)，具備通道功率均衡能力；缺點(diǎn)是上下路波長較多時(shí)成本較高（獨(dú)立的可調(diào)諧濾波器成本高），不易過渡至OXC。

波長選擇開關(guān)（WSS）是近年來發(fā)展迅速的ROADM子系統(tǒng)技術(shù)，基于WSS的ROADM逐漸成為4度以上ROADM的首選技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，端口指配靈活，波長擴(kuò)展及方向擴(kuò)展性較好，易于過渡到OXC；缺點(diǎn)是上路類型節(jié)點(diǎn)成本較高，下路類型不支持業(yè)務(wù)廣播功能。

三種ROADM子系統(tǒng)技術(shù)各具特點(diǎn)，采用何種技術(shù)，主要視應(yīng)用而定。根據(jù)對(duì)北美運(yùn)營商的統(tǒng)計(jì)，超過70%的需求仍然是2維的應(yīng)用，而只有約10%的ROADM節(jié)點(diǎn)，將會(huì)采用4維或以上的節(jié)點(diǎn)。因此，基于WB/PLC的ROADM，可以充分利用現(xiàn)有的成熟技術(shù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響最小，易于實(shí)現(xiàn)從FOADM到2維ROADM的升級(jí)，具有極高的成本效益。而基于WSS的ROADM，可以在所有方向提供波長粒度的信道，遠(yuǎn)程可重配置所有直通端口和上下端口，適宜于實(shí)現(xiàn)多方向的環(huán)間互聯(lián)和構(gòu)建Mesh網(wǎng)絡(luò)。

三、ROADM未來的演進(jìn)方向

基于全光系統(tǒng)的ROADM同樣也有明顯的劣勢：

只能以波長為顆粒進(jìn)行處理，不能對(duì)子波長業(yè)務(wù)（如波長為10G系統(tǒng)中的GE和2.5G的業(yè)務(wù)）進(jìn)行交換/匯聚等處理，網(wǎng)絡(luò)靈活性和帶寬利用率受到一定限制。

由于傳輸物理因素，全光傳輸距離受到一定限制，在骨干網(wǎng)應(yīng)用中，業(yè)務(wù)流量和流向并不能任意變化，仍然需要精確的設(shè)計(jì)和規(guī)劃，增加了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的復(fù)雜性。德國電信也明確指出，傳輸物理限制是影響ROADM組網(wǎng)的重要原因。

基于ROADM目前存在的這些不足，業(yè)界提出增加電交叉領(lǐng)域。于是產(chǎn)生了ROADM＋OTN的設(shè)備形態(tài)。目前的典型應(yīng)用是，對(duì)于10G以上(含10G)的業(yè)務(wù)，節(jié)點(diǎn)采用全光的方式進(jìn)行直通或者上下，對(duì)于GE/2.5G的業(yè)務(wù)，節(jié)點(diǎn)先將其下路到電域交叉板，再進(jìn)行基于2.5G顆粒的電域分插和復(fù)用。這種分插復(fù)用模式有點(diǎn)類似于ADM中的VC-4和VC-12的兩級(jí)交叉，只是第一級(jí)采用全光的處理。目前已有設(shè)備商推出相關(guān)產(chǎn)品，并在城域范圍內(nèi)有一定應(yīng)用。

四、ROADM產(chǎn)品方案的選擇

從技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案來看，波長選擇開關(guān)方案具有較好的靈活性，可支持波長及光方向的擴(kuò)展，受到設(shè)備廠商的青睞。但由于目前市場尚未形成規(guī)模應(yīng)用，器件價(jià)格較貴，相對(duì)于固定波長上/下的OADM來說成本仍較高，這是限制ROADM設(shè)備廣泛應(yīng)用的重要因素。設(shè)備智能化的特性與高昂的成本相比較，所帶來的收益還不足以促使所有運(yùn)營商增加網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資購買ROADM設(shè)備，除非設(shè)備成本進(jìn)一步下降或者運(yùn)營商在一些高端網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行戰(zhàn)略投資時(shí)才有可能真正選用ROADM設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)。因此，低成本的ROADM方案和逐漸過渡的分步實(shí)現(xiàn)策略成為比較現(xiàn)實(shí)的發(fā)展之路。中興通訊在深入分析市場客戶不同層次的智能化需求以及綜合對(duì)比現(xiàn)有各種技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，規(guī)劃了多種ROADM產(chǎn)品類型，以適應(yīng)不同客戶在功能、成本方面的多種應(yīng)用需求。

圖1是中興通訊ROADM產(chǎn)品類型及演變的趨勢。

低成本ROADM產(chǎn)品

低成本的ROADM產(chǎn)品主要指上下路端口固定或者上路端口固定產(chǎn)品類型，主要應(yīng)用于需要遠(yuǎn)程配置波長上下路來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)分布的變化。

ROADM按功能分類有上下路固定端口的WB ROADM和上路固定端口的WSS ROADM兩種類型。WB ROADM采用固定濾波器分波以及固定上路波長業(yè)務(wù)單板，因省去了高昂的可調(diào)諧濾波器和可調(diào)諧激光器降低了成本，不支持上下路的端口指配功能；WSS ROADM采用固定上路波長業(yè)務(wù)單板，下路端口可實(shí)現(xiàn)指配。具體使用過程中應(yīng)根據(jù)市場應(yīng)用的需求靈活選取相應(yīng)類型，低成本的ROADM產(chǎn)品適用于需要波長上下路配置、對(duì)端口指配不做要求的市場應(yīng)用領(lǐng)域。

全功能ROADM產(chǎn)品

該類型的產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)上下路波長重構(gòu)并對(duì)上下路端口實(shí)現(xiàn)指配功能（any wavelength to any port），功能靈活，可用于組建智能化要求較高的網(wǎng)絡(luò)。包括上下路可指配端口WB ROADM類型和上下路可指配端口WSS ROADM類型：WB ROADM類型需要可調(diào)諧濾波器和可調(diào)諧波長的業(yè)務(wù)單板配合；WSS ROADM類型需要同時(shí)配置可調(diào)諧波長的業(yè)務(wù)單板。全功能ROADM產(chǎn)品的成本降低依賴于WSS、可調(diào)諧濾波器等集成器件的成本下降。

基于目前集成器件成本較高導(dǎo)致ROADM設(shè)備成本高昂的情況，結(jié)合市場實(shí)際應(yīng)用需求，選擇低成本ROADM方案提供智能化網(wǎng)絡(luò)的解決方案為當(dāng)前的最佳方案，隨著器件成本的下降，將來可逐漸過渡到全功能的解決方案。

目前中興通訊已成功推出了Unitrans 系列 ROADM設(shè)備，包括低成本ROADM產(chǎn)品和全功能ROADM產(chǎn)品，滿配置的情況下可實(shí)現(xiàn)40波/80波完全上下路，全功能類型可實(shí)現(xiàn) “Any wavelength to any port”。其靈活強(qiáng)大的波長可重構(gòu)功能可充分滿足客戶對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行任意調(diào)度的需求，并具有對(duì)直通和上路波長進(jìn)行功率均衡的功能，滿足線路傳輸?shù)男枰�。秉承多年成熟技術(shù)積累，中興通訊ROADM充分考慮運(yùn)營商的長遠(yuǎn)發(fā)展需求，具備完善的升級(jí)功能，可為客戶真正實(shí)現(xiàn)“Pay as grow”，降低CAPEX。在系統(tǒng)的部署初期、業(yè)務(wù)分布比較固定的情況下，可先部署固定波長上下路的系統(tǒng)，之后隨業(yè)務(wù)增長再加入部分波長可調(diào)諧的OTU，既可滿足日益增長的新業(yè)務(wù)需求，更保障了用戶的原有投資，是當(dāng)前ROADM建網(wǎng)的最佳方案。

ROADM＋OTN產(chǎn)品

中興通訊順應(yīng)未來技術(shù)發(fā)展方向，為彌補(bǔ)ROADM現(xiàn)存缺陷，成功推出了GSS電交叉子系統(tǒng)。

GSS系統(tǒng)全面支持OTN的G.709的接口標(biāo)準(zhǔn)和G.872框架體系，可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的背板交叉，群路可調(diào)諧，便于管理；指定入口，指定出口，需求路由自動(dòng)生成，點(diǎn)擊式配置操作簡單可靠；支持系統(tǒng)的平滑升級(jí)；客戶側(cè)、線路側(cè)可獨(dú)立擴(kuò)容，充分利用帶寬，節(jié)省投資；網(wǎng)管的智能化控制 ；CAPEX、OPEX的成本控制和優(yōu)化。

GSS系統(tǒng)與ROADM系統(tǒng)組合，實(shí)現(xiàn)了光波長級(jí)交叉調(diào)度和子波長級(jí)交叉調(diào)度，極大地方便了網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度靈活性，提高了波長利用率，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的X-ADM，如圖2。

五、小結(jié)

DWDM網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢是提高網(wǎng)絡(luò)的智能化水平，ROADM設(shè)備以其靈活強(qiáng)大的波長可重構(gòu)功能為智能化網(wǎng)絡(luò)提供解決方案。本文列舉了目前ROADM設(shè)備的主要技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案以及中興通訊提供的多種解決方案，運(yùn)營商可結(jié)合實(shí)際市場需求選擇不同的產(chǎn)品類型組建網(wǎng)絡(luò)。ROADM設(shè)備的價(jià)格因素仍是制約其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)，同時(shí)，基于ROADM設(shè)備開發(fā)具備自動(dòng)波長調(diào)度智能化功能的協(xié)議支持將是ROADM設(shè)備廠商需重點(diǎn)研究的方向之一。