可重構(gòu)OADM（ROADM）的演進(jìn)方案

趙勇 

摘要：探討了波分網(wǎng)絡(luò)引入ROADM（可重構(gòu)OADM）的解決方案。通過對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和功能演進(jìn)的分析，指出了ROADM技術(shù)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)建設(shè)層面的理由和主要功能，接著指出廣播/選取和解復(fù)用/交叉/復(fù)用兩種ROADM的設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞：城域/本地網(wǎng)、DWDM、OADM、ROADM

一、 新的機(jī)會(huì)和ROADM

　　在過去的一年時(shí)間內(nèi)，ROADM在業(yè)界特別是發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，有相當(dāng)大的聲勢(shì)，這在很大程度上是由于幾個(gè)重要的運(yùn)營(yíng)商（主要在北美，包括AT&T Corp.、SBS Communication Inc.和Verizon Communications Inc.等）表現(xiàn)出用它們升級(jí)自己基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的興趣。Infonetics Research Inc.在2004年進(jìn)行了一項(xiàng)關(guān)于ROADM的研究（本文中引述的內(nèi)容來(lái)源于Light Reading網(wǎng)站上相關(guān)文章的引述）。該研究發(fā)現(xiàn)，在其調(diào)研的27個(gè)全球主要電信運(yùn)營(yíng)商中，大多數(shù)（27家中的26家）準(zhǔn)備在未來(lái)部署ROADM技術(shù)，而且其中的大約25%，計(jì)劃在未來(lái)的12個(gè)月內(nèi)實(shí)施ROADM技術(shù)。

　　作為一種典型的DWDM設(shè)備的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，ROADM本身并不是一個(gè)新鮮事物。早在2001年，在863的組織下，CANONET（中國(guó)高速信息示范網(wǎng)）就部署了國(guó)內(nèi)廠家和高校研制的OXC（Optical Cross-Connect光交叉連接器）和ROADM設(shè)備。但那時(shí)的設(shè)備還不夠成熟，更重要的是市場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境還不具備，而且成本高昂，因此未得到廣泛應(yīng)用，而是固定波長(zhǎng)上/下的OADM占據(jù)了市場(chǎng)主流的位置。而今天，隨著市場(chǎng)形勢(shì)的發(fā)展，ROADM的應(yīng)用，特別是在本地/城域網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，又一次引起業(yè)內(nèi)特別是運(yùn)營(yíng)商的關(guān)注，我們認(rèn)為主要是出于以下理由：

1. 支持波長(zhǎng)級(jí)業(yè)務(wù)開展的需要

　　面對(duì)大客戶提供波長(zhǎng)級(jí)業(yè)務(wù)（如支持SAN（Storage Area Network存儲(chǔ)局域網(wǎng)）等），只能依托DWDM網(wǎng)絡(luò)，而傳統(tǒng)的DWDM設(shè)備配置主要通過人工進(jìn)行，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，直接影響業(yè)務(wù)的開通及對(duì)客戶新需求的反應(yīng)速度。而如果網(wǎng)絡(luò)中主要的節(jié)點(diǎn)設(shè)備是ROADM，則在硬件具備的條件下，僅需通過網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)端配置即可，極大地方便了這種新類型業(yè)務(wù)的開展。

2. 便于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的需要

　　在正確預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)分布及其發(fā)展的基礎(chǔ)上，進(jìn)行合理的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，對(duì)于降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本、提升網(wǎng)絡(luò)利用效率和延長(zhǎng)升級(jí)擴(kuò)容的間隔有重要影響。但由于對(duì)業(yè)務(wù)分布及其發(fā)展進(jìn)行預(yù)測(cè)的難度，特別是由于某些特殊事件所引起突發(fā)業(yè)務(wù)的情況的大量存在，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是很困難的，甚至在不少情況下，網(wǎng)絡(luò)如果不具備靈活重構(gòu)的能力，則很難高效運(yùn)行。而ROADM正解決了這些問題，它通過提供節(jié)點(diǎn)的重構(gòu)能力，使得DWDM網(wǎng)絡(luò)也可以方便的重構(gòu)，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的要求就可以大大降低，而且應(yīng)付突發(fā)情況的能力也大大增強(qiáng)，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的效率有很大的提升。

3. 便于維護(hù)，降低維護(hù)成本的需要

　　在對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行日常維護(hù)的過程中，增開業(yè)務(wù)及進(jìn)行線路調(diào)整，如果采用人工手段（目前就是如此），不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且容易出錯(cuò)。而采用ROADM，絕大多數(shù)操作（除必要的插拔單板）通過網(wǎng)管進(jìn)行，可極大提高工作效率，從而降低維護(hù)成本。

二、 ROADM的主要功能

　　 目前，ROADM可以完成的主要功能包括：

　　● 針對(duì)G.652、G.655光纖，典型應(yīng)用為32（有黑波長(zhǎng)情況）/40波C band系統(tǒng)，并可升級(jí)到64（有黑波長(zhǎng)情況）/72（有黑波長(zhǎng)情況）/80波C band系統(tǒng)；原則上支持160波（C+L band）并無(wú)困難，但目前看來(lái)，至少在本地/城域網(wǎng)還沒有必要。

　　● 支持鏈形、環(huán)形、格形、多環(huán)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　● 支持兩種典型結(jié)構(gòu)：線型（支持2個(gè)光收發(fā)線路和本地上下）和Hub型（至少支持4個(gè)光收發(fā)線路和本地上下）。

　　● 上/下波長(zhǎng)調(diào)整的最小顆粒度為1個(gè)波長(zhǎng)，可支持任意波長(zhǎng)組合的上/下，及任意方向和任意波長(zhǎng)組合的上/下（針對(duì)Hub型節(jié)點(diǎn)）。

　　● 支持上/下波長(zhǎng)端口的同波段（指C band或L band）同向通用性（即改變同一光方向上/下路業(yè)務(wù)的波長(zhǎng)分配時(shí)，不需要人工重新配置單板位置）。

　　● 可通過網(wǎng)管遠(yuǎn)程配置。

　　● 業(yè)務(wù)的自動(dòng)配置功能。

　　● 支持功率自動(dòng)管理（復(fù)用段級(jí)和通道級(jí)）。

　　● 部分實(shí)現(xiàn)ASON功能。

　　可以看到，ROADM節(jié)點(diǎn)相對(duì)于傳統(tǒng)的DWDM設(shè)備，在功能方面有了很大的提升，可以看作是DWDM網(wǎng)絡(luò)向真正的智能化網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的重要階梯。一個(gè)主要由ROADM節(jié)點(diǎn)構(gòu)建的本地/城域DWDM網(wǎng)絡(luò)，將極好地完成大家對(duì)它的期望，極大地改變當(dāng)前DWDM網(wǎng)絡(luò)的面貌。

三、 ROADM的實(shí)現(xiàn)方式

　　目前ROADM的實(shí)現(xiàn)，主要有兩種思路，即廣播/選取和解復(fù)用/交叉/復(fù)用。廣播/選取的簡(jiǎn)單原理如圖1所示，輸入信號(hào)從左側(cè)進(jìn)入，經(jīng)分波器分為兩路（即廣播）。向下的一路主要完成下路功能，經(jīng)某種器件（如可調(diào)濾波器tunable filter）或器件組選擇，將選定的信號(hào)下路。直通的信號(hào)經(jīng)WB（wavelength blocker波長(zhǎng)阻塞器）選擇過濾（通常將已下路信號(hào)濾除，但已下路的廣播類業(yè)務(wù)可能仍讓通過），與上路信號(hào)經(jīng)耦合后輸出。上路信號(hào)通常通過可調(diào)激光器（tunable laser）或完成類似功能的器件組上路。圖中的兩類Tunable器件及WB均應(yīng)為通過軟件遠(yuǎn)程可調(diào)的。

 相對(duì)于解復(fù)用/交叉/復(fù)用的方案，本方案的優(yōu)勢(shì)主要在于：

　　● 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，升級(jí)模塊化程度較好。

　　● 在上/下路波長(zhǎng)數(shù)目不多時(shí)，成本相對(duì)較低（至少在目前）。

　　 主要劣勢(shì)在于：

　　● 上/下路波長(zhǎng)數(shù)目很多時(shí)，成本相對(duì)較高。

　　● 未來(lái)過渡到OXC不易；

　　● 目前2.5Gb/s左右速率的Tunable laser器件廠家不太支持，基本都不支持整個(gè)波帶的覆蓋（通常只有4、5個(gè)波長(zhǎng)），對(duì)低速率網(wǎng)絡(luò)成本太高。

基于復(fù)用器和開關(guān)（交叉）結(jié)構(gòu)（即解復(fù)用/交叉/復(fù)用）的ROADM體系是一種更傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，所有輸入的波長(zhǎng)都被解復(fù)用，然后交叉到適當(dāng)?shù)妮敵隹冢ㄏ侣坊蛑蓖ǎ┰俳M合。如圖2所示。

　　 本方案的主要優(yōu)勢(shì)在于：

　　● 上/下路波長(zhǎng)數(shù)目很多時(shí)，成本相對(duì)較低。

　　● 方便未來(lái)過渡到OXC。

　　 本方案的主要劣勢(shì)在于：

　　● 上/下波長(zhǎng)數(shù)較少時(shí)，成本仍然高。

　　● 模塊化程度較差，高成本部分在初期就必須部署，否則會(huì)成為升級(jí)的瓶頸。

　　從技術(shù)角度講，不論上述哪種方案，實(shí)現(xiàn)起來(lái)都沒有問題。真正阻礙ROADM成為主流本地/城域波分節(jié)點(diǎn)類型（像今天的固定波長(zhǎng)上/下的OADM一樣）的是成本和用戶對(duì)它需求的迫切程度，這雖然是兩個(gè)問題，但其實(shí)是緊密關(guān)聯(lián)的。

　　雖然隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，用來(lái)構(gòu)成ROADM關(guān)鍵器件的價(jià)格已有了很大的下降，并仍處在快速下降的通道中，但比較而言，相對(duì)于固定波長(zhǎng)上/下的OADM成本仍是相當(dāng)高昂的，這極大限制了ROADM的廣泛應(yīng)用。而又由于ROADM的用量限制，使得器件廠家相關(guān)器件的大規(guī)模量產(chǎn)困難，為技術(shù)進(jìn)步及產(chǎn)品升級(jí)而進(jìn)行的研發(fā)活動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)加大，這又在很大程度上進(jìn)一步阻礙了器件成本的快速下降。

　　這種情況我們認(rèn)為是很難一下子改變的。因此我們認(rèn)為，由固定波長(zhǎng)上/下的OADM到ROADM的演進(jìn)不會(huì)像主流節(jié)點(diǎn)類型由OTM到固定波長(zhǎng)上/下的OADM那么便捷，因?yàn)楹笳卟坏珱]有成本障礙，而且在這方面收獲明顯。而前者改善的主要是功能，其必要性是和成本相關(guān)聯(lián)的。所以我們相信這應(yīng)該是一個(gè)逐步演進(jìn)的過程，在對(duì)ROADM的需求較為迫切的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，將率先采用ROADM；在一般網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，將先在某些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)采用ROADM或準(zhǔn)ROADM。在這里我們提出了準(zhǔn)ROADM的思想，是因?yàn)槲覀円庾R(shí)到，在本地/城域網(wǎng)絡(luò)中，雖然有網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的需要，但畢竟有不少業(yè)務(wù)是完全可預(yù)期的（甚至在很多情況下占極大比例）又或者只需要預(yù)留部分波長(zhǎng)為可重構(gòu)以方便網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，而ROADM的成本又是和所要處理的波長(zhǎng)數(shù)基本成正比的，因此，我們可以把ROADM的結(jié)構(gòu)和固定波長(zhǎng)上/下的OADM的結(jié)構(gòu)相結(jié)合，用成本較低的固定波長(zhǎng)上/下的OADM部分去處理可預(yù)期的業(yè)務(wù)。類似的結(jié)構(gòu)可構(gòu)想出多種，我們?cè)谶@里只提出一種比較可行的進(jìn)行討論（如圖3所示）。

　　采用圖3所示方案，基本上是我們前面所述目前主流的固定波長(zhǎng)上/下OADM和廣播/選取的ROADM方案的結(jié)合。在當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)上即可部署固定波長(zhǎng)上/下OADM部分，只需預(yù)留升級(jí)口，就可實(shí)現(xiàn)在線（不中斷現(xiàn)有業(yè)務(wù)）升級(jí)，否則需中斷現(xiàn)有業(yè)務(wù)（如對(duì)已部署的固定波長(zhǎng)上/下的OADM）。本方案有以下主要特點(diǎn)：

　　● 如用戶初期不需要部署ROADM，則節(jié)點(diǎn)成本與現(xiàn)有的固定波長(zhǎng)上/下的OADM完全相同，使用戶網(wǎng)絡(luò)的改造升級(jí)非常方便、靈活且無(wú)額外成本。

　　● 整個(gè)系統(tǒng)克服黑波長(zhǎng)缺陷，可完全支持40波（黑波長(zhǎng)走ROADM部分）。

　　● 可配置上/下波長(zhǎng)為40波中任意波長(zhǎng)及任意波長(zhǎng)組合，不限于黑波長(zhǎng)。

　　● 完全作為ROADM使用，成本與單純的ROADM相比仍有明顯優(yōu)勢(shì)（不需要可配置的波長(zhǎng)仍可走固定部分）。

　　應(yīng)該說(shuō)，這種思想將使本地/城域DWDM網(wǎng)絡(luò)過渡到ROADM時(shí)代之途變得非常平坦，通過逐步演進(jìn)，完成由固定波長(zhǎng)上/下OADM到準(zhǔn)ROADM，再到ROADM之路。

四、 小結(jié)

　　對(duì)于本地/城域網(wǎng)絡(luò)而言，DWDM解決方案將是未來(lái)必然的選擇。這里我們引出幾個(gè)關(guān)鍵市場(chǎng)對(duì)ROADM的需求，討論和分析了該技術(shù)適用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的機(jī)會(huì)點(diǎn)，指出它是今后波分網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)解決方案。我們相信，由背靠背OTM到固定波長(zhǎng)上/下的OADM，再到準(zhǔn)ROADM，逐步過渡到ROADM的全面應(yīng)用，應(yīng)該是目前所預(yù)見到的本地/城域DWDM網(wǎng)絡(luò)最可行的發(fā)展脈絡(luò)和方向。

來(lái)源:中興通訊技術(shù)