ROADM技术构建更智能的光网络0

2019年04月26日 来源:

一、ROADM技术引入的渊源

随着IPTV、三重播放、VoIP等各种新型电信业务的兴起,人们发现这些以IP为承载协议的业务已迅速遍及电信各个领域,业务络的IP化和承载络的分组化转型已成为一个不可逆转的潮流。在这种趋势下,运营商的全部络架构也在产生转变,业务的融会期待着光层作为基础承载层的融会,使其成为更加适宜于承载IP/MPLS和电信级以太业务的分组传送。这些新型的电信业务与传统的电信业务相比,具有更高的动态特性和不可预测性,因此需要传输承载提供更高的灵活性。

同时,超长距密集波分系统的成熟,使得络业务的真正瓶颈从带宽建设转移到带宽管理上,在核心的络节点上,常常需要处理数十个乃至上百个波长,而超长距的传输能力,使得更多的节点需要具备更多的上下波长能力。作为基础承载络,在更加剧烈的市场竞争环境下,需要更快的业务提供和各种层面的络保护和恢复能力。

因此,作为传统物理层的光层组,也要适应新一代承载络的分组化、业务化、带宽大颗粒化、动态化的组需求。

DWDM密集波分复用系统是当前常见的光层组技术,通过复用/解复用器可以实现数十波乃至上百波的传送能力,但是当前的波分复用系统,其本质上还是一个点到点的线路系统,大多数光层组只能通过终端站(TM)实现的光线路系统构建。稍后出现的OADM光分插复用器,逐步迈出了从点到点组向环的演进。但是由于OADM有限的功能,通常只能上下固定数目和波长的光通道,并没有真正实现灵活的光层组。因此,从某种意义上说,早期的波分复用系统并没有实现真正意义上的光层组,难以满足业务络IP化和分组化的要求,例如络的业务调度能力、可靠性、可维护性、可扩展性、可管理性等。这种情况直到ROADM的出现才得以改良。为了满足IP络的需求,基础承载的建设逐渐采用一种以可重构光分插复用设备(ROADM)为代表的光层重构技术,为基础承载的建设提供了全新的思路。

二、ROADM主要技术简介

ROADM是一种类似于SDHADM光层的元,它可以在一个节点上完成光通道的上下路(Add/Drop)和穿通光通道之间的波长级别的交叉调度。它可以通过软件远程控制元中的ROADM子系统实现上下路波长的配置和调剂。目前,ROADM子系统常见的有三种技术:平面光波电路(PLCPlanarLightwave Circuits)、波长阻断器(WB Wavelength Blocker)、波长选择开关(WSS Wavelength Selective Switch)。

平面光波电路(PLC)是低成本的ROADM解决方案之一。其优点是复用器/解复用器技术成熟可靠,节点内部插损较小,上下路波长较多时本钱较低,便于升级到OXC;缺点是模块化结构差,初期配置本钱高,大容量交叉矩阵可靠性有待提高。

波长阻断器(WB)技术成熟、本钱较低,适合用于LH和ULH系统。其优点是结构简单,模块化程度好,预留升级端口时可支持灵活扩大升级功能,上下路波长较少时成本低,支持广播业务,具有通道功率均衡能力;缺点是上下路波长较多时本钱较高(独立的可调谐滤波器本钱高),不容易过渡至OXC。

波长选择开关(WSS)是近年来发展迅速的ROADM子系统技术,基于WSS的ROADM逐步成为4度以上ROADM的技术。其优点是结构简单,端口指配灵活,波长扩展及方向扩展性较好,易于过渡到OXC;缺点是上路类型节点成本较高,下路类型不支持业务广播功能。

三种ROADM子系统技术各具特点,采取何种技术,主要视应用而定。根据对北美运营商的统计,超过70%的需求仍然是2维的应用,而只有约10%的ROADM节点,将会采取4维或以上的节点。因此,基于WB/PLC的ROADM,可以充分利用现有的成熟技术,对络的影响小,易于实现从FOADM到2维ROADM的升级,具有极高的本钱效益。而基于WSS的ROADM,可以在所有方向提供波长粒度的信道,远程可重配置所有直通端口和上下端口,适宜于实现多方向的环间互联和构建Mesh络。

三、ROADM未来的演进方向

基于全光系统的ROADM一样也有明显的劣势:

只能以波长为颗粒进行处理,不能对子波长业务(如波长为10G系统中的GE和2.5G的业务)进行交换/会聚等处理,络灵活性和带宽利用率遭到一定限制。

由于传输物理因素,全光传输距离遭到一定限制,在骨干运用中,业务流量和流向并不能任意变化,仍然需要精确的设计和计划,增加了络计划的复杂性。德国电信也明确指出,传输物理限制是影响ROADM组的重要原因。

基于ROADM目前存在的这些不足,业界提出增加电交叉领域。于是产生了ROADM+OTN的装备形态。目前的典型运用是,对10G以上(含10G)的业务,节点采取全光的方式进行直通或上下,对于GE/2.5G的业务,节点先将其下路到电域交叉板,再进行基于2.5G颗粒的电域分插和复用。这类分插复用模式有点类似于ADM中的VC-4和VC-12的两级交叉,只是级采用全光的处理。目前已有设备商推出相干产品,并在城域范围内有一定应用。

4、ROADM产品方案的选择

从技术实现方案来看,波长选择开关方案具有较好的灵活性,可支持波长及光方向的扩大,遭到设备厂商的青睐。但由于目前市场还没有构成范围应用,器件价格较贵,相对固定波长上/下的OADM来说本钱仍较高,这是限制ROADM装备广泛运用的重要因素。设备智能化的特性与高昂的成本相比较,所带来的收益还不足以促使所有运营商增加络建设投资购买ROADM设备,除非装备本钱进一步着落或运营商在一些高端络上进行战略投资时才有可能真正选用ROADM设备进行组。因此,低成本的ROADM方案和逐渐过渡的分步实现策略成为比较现实的发展之路。中兴通讯在深入分析市场客户不同层次的智能化需求和综合比较现有各种技术优势的基础上,计划了多种ROADM产品类型,以适应不同客户在功能、成本方面的多种应用需求。

图1是中兴通讯ROADM产品类型及演化的趋势。

低成本ROADM产品

低成本的ROADM产品主要指上下路端口固定或上路端口固定产品类型,主要应用于需要远程配置波长上下路来实现业务散布的变化。

ROADM按功能分类有上下路固定端口的WBROADM和上路固定端口的WSSROADM两种类型。WBROADM采用固定滤波器分波和固定上路波长业务单板,因省去了高昂的可调谐滤波器和可调谐激光器下落了本钱,不支持上下路的端口指配功能;WSS ROADM采取固定上路波长业务单板,下路端口可实现指配。具体使用进程中应根据市场运用的需求灵活选取相应类型,低成本的ROADM产品适用于需要波长上下路配置、对端口指配不做要求的市场应用领域。

全功能ROADM产品

该类型的产品可实现上下路波长重构并对上下路端口实现指配功能(anywavelengthtoany port),功能灵活,可用于组建智能化要求较高的络。包括上下路可指配端口WB ROADM类型和上下路可指配端口WSS ROADM类型:WB ROADM类型需要可调谐滤波器和可调谐波长的业务单板配合;WSS ROADM类型需要同时配置可调谐波长的业务单板。全功能ROADM产品的成本下降依赖于WSS、可调谐滤波器等集成器件的本钱下落。

基于目前集成器件本钱较高致使ROADM设备本钱高昂的情况,结合市场实际应用需求,选择低成本ROADM方案提供智能化络的解决方案为当前的方案,随着器件本钱的下降,将来可逐渐过渡到全功能的解决方案。

目前中兴通讯已成功推出了Unitrans系列ROADM装备,包括低成本ROADM产品和全功能ROADM产品,满配置的情况下可实现40波/80波完全上下路,全功能类型可实现“Any wavelength to any port”。其灵活强大的波长可重构功能可充分满足客户对业务进行任意调度的需求,并具有对直通和上路波长进行功率均衡的功能,满足线路传输的需要。秉承多年成熟技术积累,中兴通讯ROADM充分考虑运营商的长远发展需求,具有完善的升级功能,可为客户真正实现“Pay as grow”,下降CAPEX。在系统的部署初期、业务散布比较固定的情况下,可先部署固定波长上下路的系统,之后随业务增长再加入部份波长可调谐的OTU,既可满足日益增长的新业务需求,更保障了用户的原有投资,是当前ROADM建的方案。

ROADM+OTN产品

中兴通讯顺应未来技术发展方向,为弥补ROADM现存缺点,成功推出了GSS电交叉子系统。

GSS系统全面支持OTN的G.709的接口标准和G.872框架体系,可实现业务的背板交叉,群路可调谐,便于管理;指定入口,指定出口,需求路由自动生成,点击式配置操作简单可靠;支持系统的平滑升级;客户侧、线路侧可独立扩容,充分利用带宽,节省投资;管的智能化控制;CAPEX、OPEX的本钱控制和优化。

GSS系统与ROADM系统组合,实现了光波长级交叉调度和子波长级交叉调度,极大地方便了络的调度灵活性,提高了波长利用率,实现各类数据业务的X-ADM,如图2。

5、小结

DWDM络的发展趋势是提高络的智能化水平,ROADM设备以其灵活强大的波长可重构功能为智能化络提供解决方案。本文罗列了目前ROADM装备的主要技术实现方案和中兴通讯提供的多种解决方案,运营商可结合实际市场需求选择不同的产品类型组建络。ROADM设备的价格因素仍是制约其广泛应用的关键点,同时,基于ROADM装备开发具有自动波长调度智能化功能的协议支持将是ROADM设备厂商需重点研究的方向之一。

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