ROADM技術(shù)構(gòu)建更智能的光網(wǎng)絡(luò)

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)成為一個不可逆轉(zhuǎn)的潮流。在這種趨勢下，運(yùn)營商的整個網(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)十個甚至上百個波長，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、帶寬大顆粒化、動態(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。

ROADM主要技術(shù)簡介

ROADM是一種類似于SDHADM光層的網(wǎng)元，它可以在一個節(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(PLCPlanarLightwave 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)留升級端口時(shí)可支持靈活擴(kuò)展升級功能，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)，對網(wǎng)絡(luò)的影響最小，易于實(shí)現(xiàn)從FOADM到2維ROADM的升級，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)。

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的兩級交叉，只是第一級采用全光的處理。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。

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WBROADM和上路固定端口的WSSROADM兩種類型。WBROADM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)并對上下路端口實(shí)現(xiàn)指配功能（anywavelengthtoany 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。