ROADM城域波分组网思路探讨

王符亮

ROADM城域波分组网思路探讨

王符亮

广东省电信规划设计院有限公司，广东 东莞 523000

随着各大运营商政企业务的高速发展，加之5G移动网的灵活承载需求，如何在城域波分引入ROADM的组网技术，满足高效、灵活的业务开通和调度是目前城域波分组网的重点问题。结合ROADM技术的发展，对城域波分网络中ROADM技术的选择进行了研究和讨论。

网络通信；城域波分；ROADM；组网思路

引言

ROADM技术发展时间较长，目前已基本趋于成熟，逐步体现出商业价值。ROADM技术结合光层ASON，可以大幅提高光层可靠性和安全性，并在日常的业务开通和维护方面加快光层新波长开通速度，实现业务的快速部署；可以降低后期光层建设和运行维护的成本，满足通信网络在新的发展环境下的需求，因此如何选择在城域波分组网中部署ROADM将十分重要[1]。

1 ROADM技术演进

ROADM（Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer，可重构光分插复用器）是一种主要使用在密集波分复用（DWDM）系统中的器件或设备，作用是通过网管软件自由定义配置，快速建立或重构波长路由，以达到动态上路或下路业务波长的目的。目前，ROADM技术演进主要经历了以下三个阶段。

（1）第一代基于波长阻断器技术（WB-ROADM）。21世纪初，采用MEMS和液晶阵列技术，优点是WB技术成熟，具有低成本、机构简单、模块化程度好，支持广播业务，预留升级端口时刻支持灵活扩展升级功能等优势；缺点是如果采用固定滤波器，则无法实现动态重构上、下路波长，只能重构直通波长，不易平滑过渡至光交叉互连（OXC）。

（2）第二代基于平面光波导技术（PLC-ROADM）。2003年开始，基于硅工艺多器件集成技术，优点是通过波导集成技术，将解复用器、1×2光开关、VOA、复用器等集成在一块芯片上，规模化生产后能有效降低成本，且具有低PDL、低插损的特点。平面光波导技术由于使用了1×2或2×2的光开关，因此具有二维自由度，且是成本相对较低的ROADM实现方案。缺点与WB-ROADM很多方面类似，也存在上、下端口都与波长相关，无法重构上、下波长等问题。

（3）第三代基于波长选择开关技术（WSS-ROADM）。与前两代相比WSS最大的特点是不再需要WB模块，每个波长都可以被独立交换，多端口的WSS模块能独立地将任意波长分配到任意路径。因此基于WSS的波分网络具有多个自由度，不再像WB或PLC那样需要对网络互连架构做预先设定，主流的实现方式有硅基液晶技术（LCOS）、液晶技术（LC）和微机电技术（MEMS）等。

2 WSS ROADM城域波分组网思路

目前，电交叉城域波分网络遭遇到了时延、能耗、容量等多方面的挑战。光交叉城域波分网络具有的大容量、大颗粒、绿色节能的特点，使得光交叉城域波分网络的应用价值越来越明显。

城域波分光层组网主流均会采用第三代基于波长选择开关的ROADM技术方案。WSS ROADM主要组网方案选择可以概况为“CDCG”，即上下波长与端口是否相关（Color），上下波长与方向是否相关（Direction），多个相同波长上下是否存在限制（Contention），波长位置与间隔是否固定（Grid）[2-3]。在实际部署中需结合本地中继光缆情况、本地业务流量和业务调度需求的整体考虑，从这四个方面选择适合WSS ROADM站型组合。其常用站型组合分析如下。

（1）Colored & Directioned ROADM型，当前应用最广泛的形式。优点是组网成本低；缺点是灵活性差，不能支持WSON，只能基本满足波长快速开通要求，且上下波长与端口和方向均相关。

（2）Colorless & Directioned ROADM型。相对于Colored & Directioned ROADM型，波长选择灵活性有所提升，优点是可在一定程度上简化网络设计，并动态优化网络的波长配置，降低业务波长调整带来的人工成本。缺点主要集中在不能实现上下波长与方向无关；对于单站点存在多方向电路调度需求时，不能灵活、快速完成业务开通，需要人工进行站点跳纤。

（3）Colored & Directionless ROADM型。优点是提供了更强的业务疏导能力，并能提供业务上下节点的波长保护能力，可以满足WSON网络应用要求；缺点是上下波长与端口相关，在实际组网时主要体现在本地维度不多时上下电路会存在波长阻塞的问题。

（4）Colorless & Directionless ROADM型。ROADM网络应用体验进一步提升，优点是上下波长与端口和方向均无关；缺点是建网成本较高，适合人力成本高、业务质量要求高，但光纤质量相对不好的地区。

在Grid的选择方面，由于超100 G系统中高速光信号的频谱更加灵活，在不同调制方式下占用带宽不同。现有的ROADM技术基于固定光谱，带宽固定为50 GHz或100 GHz，无法适配这种灵活调配的需要，因此Flexible ROADM采用Flexible Grid带宽调度方式，不同的信号适配不同的带宽，支持带宽的灵活分配和调度，既提高了频谱利用率，又满足了未来超100 Gbit/s速率时代的灵活调度要求。

Gridless ROADM站型的优点在于使用波道间隔可调颠覆性地更改了系统对更高速率业务兼容性，通过灵活调节使业务占用带宽调整成为可能，完善ASON调度节点对波长处理，同时允许同一系统存在不同波长间隔和谱宽的业务，并通过调节中心波长位置达到时隙碎片最大利用。但由于系统中中心波长位置不再确定间隔，要求OTU波分侧模块支持发送波长任意可调，且对现有波长监控单元也需要进行改进，针对不同间隔、中心波长、速率对应的谱宽进行扫描和参数上报。特别是ASON网络，ASON控制平面协议也需要调整，更灵活的带宽变换必须进行更加完善和复杂的规划。

在城域波分可以快速部署ROADM技术，一方面由于城域业务流向为汇聚型为主，波长阻塞概率相对比较低，易于波分网络整体规划；另一方面，城域波分端到端波长跨距相对不大，结合光层ASON，可以充分发挥ROADM多方向连接的价值。

在城域波分部署ROADM时，为了避免波长阻塞，对于需要高线路波长利用率的场景，建议采用ROADM构建2维链型或环形网络，避免波长阻塞，且多方向间可采用电层OTN进行互通；针对业务量不大的场景，可以通过降低波长利用率，简化波长网络设计的复杂性，避免波长阻塞[4]。

建议城域WSS ROADM组网配合WSON使用，只有光层ASON才能充分发挥ROADM MESH组网对丰富光线路由资源的作用，且可以充分发挥多路径光层保护的性能和价值。若采用“ROADM MESH+WSON”组网方式，可以提供更加丰富的光层保护和重路由功能，提高光层抗多次断线的能力，提升光层的可靠性。另外，在WSON的具体配置上可针对业务进行分级规划，对于方向不确定、重要性高的业务，采用支持WSON的Directionless Add/Drop方案，而对于方向固定、大量的波长上下的业务，采用传统的不支持WSON的Add/Drop方案[5]。

3 结语

总体来说，WSS ROADM组网具有任意波长可达任意端口、系统可扩展性好、设备维护方便、各方向故障隔离性好等连接优点，且ROADM属于动态网络，支持动态调度，即波长级别可远程调度，不需要进站跳纤，可以大幅降低维护人力投入。采用ROADM建MESH网络，能充分利用光纤路由资源，配合光层ASON控制平面，实现波长动态重路由功能，使网络具备抗多次断纤的能力和快速的业务恢复能力。ROADM可以发挥简化组网结构、控制部署范围、合理规划波长利用率等优势，在与电层OTN的有效配合下，能够降低ROADM组网规划设计的复杂度，提升运营维护效率。但由于现阶段ROADM技术的限制，只能做波长级交叉，无法支持子波长，且多方向ROADM波长阻塞问题只能改善。在实际建网中，对于不同的城域波分网络，应从业务需求、投资大小、运维成本等多方面做好部署ROADM的技术选择，进一步提升城域波分网络的整体承载能力，满足通信网络的建设需求。

[1]黄海清，李维民，杨种山. 下一代ROADM的结构与技术[J]. 光通信技术，2013，37（5）：41-43.

[2]曹炼铿. CDCGROADM在波分系统中的部署[J]. 广东通信技术，2017，37（10）：33-37.

[3]余建国，何建明，易河清. OXC及OADM网络节点的研究[J]. 光通信研究，1999（1）：1-4.

[4]秦涛，郑小平，张汉一，等. OXC/OADM节点中功率均衡技术的研究[J]. 光电子·激光，2001，12（10）：1061-1063.

[5]赵春华. ROADM在光层组网中的配置及应用[J]. 电信科学，2014，30（6）：148-151，156.

Discussion on the Networking Idea of ROADM in Metropolitan Wavelength Division

Wang Fuliang

Guangdong Planning and Designing Institute of Telecommunications Co., Ltd., Guangdong Dongguan 523000

With the rapid development of major business and business enterprises, coupled with the flexible bearer requirements of 5G mobile networks, how to introduce ROADM networking technology in metropolitan wavelength division to meet efficient and flexible service provisioning and scheduling is currently the key point of networking idea of metropolitan wavelength division. Combined with the development of ROADM technology, the selection and discussion of ROADM technology in metropolitan wavelength division network are studied and discussed.

network communication; metropolitan wavelength division; ROADM; networking ideas

TN929.1

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