光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與干線工程應(yīng)用

從我國干線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)現(xiàn)狀來看，WDM系統(tǒng)基本以點(diǎn)對點(diǎn)架構(gòu)為主，還不能稱為網(wǎng)絡(luò)。隨著IP業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，運(yùn)營商對WDM從單純地追求點(diǎn)到點(diǎn)的高傳輸帶寬轉(zhuǎn)向了能夠?qū)崿F(xiàn)多顆粒級別的靈活匯聚、調(diào)度和管理。建設(shè)一個(gè)安全、高效、靈活的大容量光網(wǎng)絡(luò)成為必然，而選擇何種技術(shù)成為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)建設(shè)面臨的突出問題。

構(gòu)建光網(wǎng)絡(luò)的必要性

目前傳送承載技術(shù)廣泛采用IPoverWDM的方式。在省去SDH層后，大部分SDH的保護(hù)和OAM功能必須由WDM平臺實(shí)現(xiàn)。但是傳統(tǒng)WDM系統(tǒng)基本上以提供點(diǎn)到點(diǎn)帶寬為主，組網(wǎng)能力較弱，而且對WDM系統(tǒng)的管理仍主要基于網(wǎng)元級，網(wǎng)絡(luò)的配置和調(diào)度基本上以手工為主。

目前有些干線光網(wǎng)絡(luò)中，運(yùn)營商不采用傳送層保護(hù)，將保護(hù)任務(wù)交給業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行，但是業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)無法感知光纜的物理拓?fù)洌�難以識別多個(gè)物理通道的相關(guān)性，很容易引起震蕩和阻塞，因此只能采用網(wǎng)絡(luò)輕載的策略，投資較大，而且業(yè)務(wù)層進(jìn)行倒換效率也比較低，因此，目前在傳送層進(jìn)行保護(hù)是大多數(shù)運(yùn)營商的共識。

目前現(xiàn)網(wǎng)上采用的保護(hù)方式主要為1+1光通道保護(hù)，但也是一種過渡方式。面對量大、突發(fā)的業(yè)務(wù)特征，現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)方式困難重重。運(yùn)營商迫切需求建設(shè)安全、靈活、高效的光網(wǎng)絡(luò)。

光網(wǎng)絡(luò)的核心是節(jié)點(diǎn)技術(shù)和傳送技術(shù)，另外還包括控制平面及組網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)管與維護(hù)技術(shù)等。目前，40Gbit/s和超長距WDM系統(tǒng)的成功商用使得傳送能力得到了大規(guī)模的提高，光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用集中在節(jié)點(diǎn)技術(shù)上，本文重點(diǎn)考察節(jié)點(diǎn)技術(shù)，探討基于光交叉的ROADM和基于電交叉的OTN在干線中的應(yīng)用。

ROADM技術(shù)狀況與設(shè)備發(fā)展

ROADM是為滿足下一代網(wǎng)絡(luò)對WDM系統(tǒng)的要求而發(fā)展起來的一種技術(shù)。ROADM在2004年興起在日本，目前已經(jīng)在北美、歐洲和日本等地廣泛應(yīng)用。ROADM的應(yīng)用從最初的城域網(wǎng)，開始向本地網(wǎng)和骨干網(wǎng)發(fā)展。多數(shù)運(yùn)營商需要多維ROADM，目的是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（由環(huán)向多環(huán)互聯(lián)和MESH方向演進(jìn)），提高自動化程度，降低OPEX；同時(shí)通過光層直通減少背靠背的連接，降低組網(wǎng)成本。

針對ROADM的標(biāo)準(zhǔn)化工作主要在ITU-T開展，ITU-T定義了G.680建議《光網(wǎng)元的物理傳遞功能》。我國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《可重構(gòu)的光分插復(fù)用（ROADM）設(shè)備技術(shù)要求》已經(jīng)報(bào)批，主要規(guī)范內(nèi)容包括：設(shè)備技術(shù)要求（功能、保護(hù)、上下波等）、設(shè)備接口要求、設(shè)備傳遞參數(shù)、OTU參數(shù)要求、管理要求等。

ROADM設(shè)備的核心是光交換，主要有三種結(jié)構(gòu)類型，早期采用波長阻斷器（WB）、平面波導(dǎo)（PLC），現(xiàn)在多采用波長選擇交換（WSS）型�；�于WSS方案的ROADM支持任意波長從任意端口上下，配合當(dāng)前比較成熟的可調(diào)諧OTU，支持端口無關(guān)的波長上下功能；支持群路上下，一個(gè)光口同時(shí)上下多個(gè)波長，并用MUX/DEMUX、OADM對這些端口上下的波長復(fù)用/解復(fù)用；在下路解復(fù)用及穿通控制部分使用耦合器替代WSS，可支持廣播、組播功能；支持多向ROADM，基本能夠滿足組網(wǎng)的需求。

ROADM設(shè)備的主要優(yōu)勢：支持兩個(gè)以上方向的波長重構(gòu)；實(shí)現(xiàn)全光組網(wǎng)以及業(yè)務(wù)（波長）靈活調(diào)度；可以快速提供業(yè)務(wù)（光通道），多數(shù)支持本地任意方向的任意波長從任意端口上下；省去OEO轉(zhuǎn)換，降低傳輸成本，并實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的完全透明傳送與交換；適合大顆粒業(yè)務(wù)的傳送（10Gbit/s、40Gbit/s等）；可以在本地或遠(yuǎn)端進(jìn)行波長上下路和直通的動態(tài)控制；光層全自動，簡單、快速地開展業(yè)務(wù)；靈活的網(wǎng)絡(luò)配置，及時(shí)適應(yīng)需求的變化；避免帶寬匱乏和波長閑置同時(shí)存在的情況，提高帶寬利用率；可以通過配合邊緣的OTN接口及電交叉，整合SDH和WDM層，簡化網(wǎng)絡(luò)等等。

ROADM設(shè)備存在的主要問題：組網(wǎng)半徑受到物理傳輸參數(shù)的限制（殘余色散、非線性效應(yīng)、OSNR等），導(dǎo)致傳輸距離受限，這在40Gbit/s應(yīng)用時(shí)尤為嚴(yán)重，大大限制了其在長途傳輸中的應(yīng)用；不支持多廠家環(huán)境、無法實(shí)現(xiàn)不同廠家互聯(lián)互通；不支持多規(guī)格網(wǎng)絡(luò)（如100GHz、50GHz規(guī)格不能混合組網(wǎng)）。ROADM為光層處理，無法簡單實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的匯聚，也無法根據(jù)不同業(yè)務(wù)提供不同帶寬，同時(shí)存在波長阻塞的可能，資源使用率不高。如果管理或者設(shè)定出現(xiàn)問題，容易出現(xiàn)自環(huán)現(xiàn)象，造成網(wǎng)絡(luò)故障。ROADM的初期投資成本較高，這在傳統(tǒng)WDM價(jià)格持續(xù)下降的今天尤為明顯。

圖1 某省內(nèi)干線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

ROADM的應(yīng)用主要在北美市場，Verizon已經(jīng)采用了泰樂公司的7100光傳送系統(tǒng)構(gòu)建城域骨干網(wǎng)絡(luò)。日本市場由于富士通在ROADM領(lǐng)域的領(lǐng)先地位早期發(fā)展較好。歐洲正在謹(jǐn)慎地開展ROADM的應(yīng)用，芬蘭Corenet首次涉及多維ROADM的運(yùn)營，Corenet使用的是ECI的XDM系列產(chǎn)品。

目前國內(nèi)對ROADM關(guān)注較多：2007年中國移動、中國電信和原中國網(wǎng)通陸續(xù)進(jìn)行了相關(guān)測試。但僅有幾個(gè)公司開始對ROADM進(jìn)行公開商用，主要包括中國移動陜西公司、上海廣電等。國內(nèi)推廣并支持ROADM的廠家包括華為（OSN6800和8800設(shè)備）、阿朗（1850系列）、中興（M900/M800）和烽火（Fonst3000產(chǎn)品）、愛立信（MHL3000WSS）和諾基亞西門子通信（SURPASShiT7300）等。

OTN的技術(shù)狀況與設(shè)備發(fā)展

ITU-T從1998年左右啟動了OTN系列標(biāo)準(zhǔn)的制定，目前已經(jīng)基本完善，形成了一系列標(biāo)準(zhǔn)：體系結(jié)構(gòu)（G.871,G.872）、結(jié)構(gòu)和映射（G.709,G.7041,G.7042）、功能特性方面（G.798）、物理接口方面（G.959.1,G.693）、網(wǎng)絡(luò)性能方面（G.8251，G.optperf，M.2401）、網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方面（G.808.1，G.873.1,G.873.2）、網(wǎng)絡(luò)安全方面（G.664）等。國內(nèi)對OTN技術(shù)的發(fā)展也頗為關(guān)注，目前已完成了2個(gè)OTN行標(biāo)（等同G.709和G.959.1）和1個(gè)國標(biāo)（等同G.798），正在進(jìn)行OTN網(wǎng)絡(luò)總體要求等行標(biāo)的編寫。

OTN的主要優(yōu)勢包括：多種客戶信號封裝和透明傳輸，支持SDH、ATM、以太網(wǎng)，其它業(yè)務(wù)也正在制訂中；大顆粒的帶寬復(fù)用、交叉和配置，可以基于電層ODU1(2.5Gbit/s)、ODU2(10Gbit/s)和ODU3(40Gbit/s)，遠(yuǎn)大于SDH的VC12和VC4；強(qiáng)大的開銷和維護(hù)管理能力；增強(qiáng)了組網(wǎng)和保護(hù)能力。OTN的主要問題：OTN對GE、10GE、40GE和100GE的映射和交叉連接的標(biāo)準(zhǔn)還不完善；基于電交叉的OTH設(shè)備交叉容量仍有待進(jìn)一步提高，支持的交叉顆粒仍只有ODU1和ODU2，不同廠家的互聯(lián)互通仍存在問題；控制平面、管理和維護(hù)需要更多的現(xiàn)網(wǎng)積累。

從2007年開始，中國電信、原中國網(wǎng)通和中國移動等已經(jīng)開展OTN技術(shù)的應(yīng)用研究與測試驗(yàn)證，而且部分省內(nèi)或城域網(wǎng)絡(luò)也局部部署了基于OTN技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)有基于電層交叉的OTN設(shè)備，也有基于ROADM的OTN設(shè)備。

目前在國內(nèi)得到應(yīng)用的支持OTN電交叉的設(shè)備主要包括Infinera公司的DTN設(shè)備，華為的OSN6800、OSN8800設(shè)備，中興的ZXMPM800和烽火FONST3000等，部分設(shè)備的電交叉能力已經(jīng)達(dá)到了Tbit/s量級，已經(jīng)可以提供類似SDH的交叉。

節(jié)點(diǎn)技術(shù)在我國干線工程的應(yīng)用

基于光交叉的ROADM和基于點(diǎn)交叉的OTN目前設(shè)備均相對成熟，但是兩者的工程使用卻有較大的差別。圖1是某省內(nèi)干線WDM系統(tǒng)配置現(xiàn)狀，如果用ROADM重新設(shè)計(jì)，則需要增加電再生站，原站點(diǎn)需要調(diào)整，通過分析和比較，ROADM整體上能夠大大節(jié)省業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)再生OTU的數(shù)量，OTU的總數(shù)量大約能減少一半。如果采用基于電交叉的OTN設(shè)備，局站幾乎不需要進(jìn)行調(diào)整，且由于OTN采用線路支路分離的方式，和原系統(tǒng)相比OTU的支路部分減少至少三分之二以上。而且由于OTN采用類似“帶寬池”的概念，其管理和維護(hù)更加方便。

通過對ROADM技術(shù)和OTN技術(shù)的比較和工程應(yīng)用分析筆者發(fā)現(xiàn)，由于OTN在局站設(shè)置、工程設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)WDM系統(tǒng)接近，管理維護(hù)與運(yùn)營又比較接近傳統(tǒng)的SDH，而且采用線路和業(yè)務(wù)支路分離的OTU模式，形成“帶寬池”，更加方便傳統(tǒng)WDM的平滑演進(jìn)，因此具備更多的優(yōu)勢。特別是隨著設(shè)備的發(fā)展，電交叉能力已經(jīng)達(dá)到了Tbit/s量級。從上述分析也可看出，無論是ROADM還是OTN，提供高集成的、簡單、低成本的純電再生站點(diǎn)（無需交叉、無需上ODF）是降低成本的一個(gè)主要渠道。

干線容量較大，節(jié)點(diǎn)方向較多，目前運(yùn)營商絕大多數(shù)采用傳統(tǒng)WDM，局站設(shè)置和管理維護(hù)等不宜做較大調(diào)整，目前使用ROADM存在規(guī)劃困難、設(shè)計(jì)復(fù)雜的問題，而且當(dāng)前容量也不能滿足需求，建議在小范圍或者規(guī)模較小的省內(nèi)干線使用。以電交叉為基礎(chǔ)的OTN有較大優(yōu)勢，運(yùn)營商在新建WDM時(shí)可以采用完全兼容傳統(tǒng)WDM的OTN設(shè)備，逐步取消調(diào)度ODF的使用，通過標(biāo)準(zhǔn)OTN接口解決不同廠家之間和與現(xiàn)有WDM系統(tǒng)的互聯(lián)互通問題，逐步實(shí)現(xiàn)光通道的端到端管理和維護(hù)，提高管理、維護(hù)和運(yùn)營能力，逐步構(gòu)建一個(gè)安全、高效、靈活的光網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)傳送平臺是完全可行的。

總之，從現(xiàn)在來看，未來的干線傳送網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)以電交叉OTN為核心的、配合以局部光交叉ROADM的高可靠的、高效靈活的光網(wǎng)絡(luò)。