ROADM：邁向動態的光層組網
訊石光通訊網
2007/8/7 9:09:15
光層組網要適應新一代承載網絡的分組化、業務化、帶寬大顆?；?、動態化的組網需求。ROADM可重構光網絡提供了更加智能化的帶寬提供能力，將成為運營商下一代傳送網絡的核心平臺。
隨著IPTV、三重播放、VoIP等各種新型的電信業務的興起，人們發現這些以IP為承載協議的業務已經迅速遍及電信的各個領域，業務網絡的IP化和承載網絡的分組化轉型已經成為一個不可逆轉的潮流。在這種趨勢下，運營商的整個網絡架構也在發生著轉變，業務的融合期待著光層作為基礎承載層的融合，使其成為更加適宜于承載IP/MPLS以及電信級以太網業務的分組傳送網。這些新型的電信業務與傳統的電信業務相比，具有更高的動態特性和不可預測性，因此需要傳輸承載網提供更高的靈活性。
同時，超長距密集波分系統的成熟，使得網絡業務的真正瓶頸從帶寬建設轉移到帶寬管理上，在核心的網絡節點上，往往需要處理數十個甚至在某些節點上需要處理上百個波長，而超長距的傳輸能力，使得更多的節點需要具備更多的上下波長能力。作為基礎承載網絡，在更為激烈的市場競爭環境下，需要更快的業務提供以及各種層面的網絡保護和恢復能力。
因此，作為傳統物理層的光層組網，也要適應新一代承載網絡的分組化、業務化、帶寬大顆?；?、動態化的組網需求。
正在興起的可重構光網絡
密集波分復用系統是當前最常見的光層組網技術，通過復用/解復用器可以實現數十波甚至上百波的傳送能力，但是當前的波分復用系統，其本質上還是一個點到點的線路系統，大多數的光層組網只能通過終端站(TM)實現的光線路系統來構建。稍后出現的光分插復用器，逐漸邁出了從點到點組網向環網的演進。但是由于OADM有限的功能，通常只能上下固定數目和波長的光通道，并沒有真正實現靈活的光層組網。因此，從某種意義上說，早期的波分復用系統并沒有實現真正意義上的光層組網，難以滿足業務網絡IP化和分組化的要求，例如網絡的業務調度能力、可靠性、可維護性、可擴展性、可管理性等。這種情況直到ROADM的出現才得以改善。為了滿足IP網絡的需求，基礎承載網的建設逐漸采用一種以可重構光分插復用設備(ROADM)為代表的光層重構技術，為基礎承載網的建設提供了全新的思路。
ROADM是一種類似于SDHADM光層的網元，它可以在一個節點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度。它可以通過軟件，遠程控制網元中的ROADM子系統實現上下路波長的配置和調整。目前，ROADM子系統常見的有三種技術：波長阻斷器：wavelength blocker(WB);面光波電路：Planar lightwave circuits(PLCs);波長選擇開關：Wavelength selective switch(WSS)ROADMs
波長阻斷器最常見的是采用液晶或MEMS技術，通過阻斷下路波長通過實現功能，它可以支持較多的光通道數和較小的通道間隔，具有較低的色散，并可以實現多個器件的級聯，易于實現光譜均衡，但波長阻斷器需要額外的上下路模塊來構建系統，上下路配合可調濾波器和可調激光器，也可以實現Colorless。從本質上講，WB是一個二維器件，通常在構建系統中由多個分立器件構成，體積較大，但可以支持64波@100GHz和128波@50G，并且技術成熟，成本較低，因此廣泛引用于LH和ULH系統中。
平面光波電路ROADM也是近年來廣泛采用的ROADM子系統之一。它是一種基于硅工藝的集成電路，可以集成多種器件，例如，光柵，分路器以及光開關等。它通過集成的陣列光波導(AWG)實現波長復用和解復用，集成的光開關實現波長直通，或阻斷并加入(block-and-add)，可變光衰耗器(VOA)實現每通道的光功率動態均衡。PLCROADM上下路的通道是彩色光，這意味著只有預定義的彩色波長可以在每個端口上下，也可以配合可調濾波器和可調激光器使用。由于PLC的集成特性，使其成為低成本的ROADM解決方案之一。廣泛應用于城域和區域的WDM系統中。
波長選擇交換器(WSS)是近年來發展迅速的ROADM子系統技術。WSS基于MEMS的光學平臺，可以支持1×9100GHz或5×150GHz器件，具有頻帶寬，色散低，并且同時支持10/40Gbit/s光信號的特點和內在的基于端口的波長定義(Colorless)特性。采用自由空間光交換技術，上下路波數少，但可以支持更高的維度(e.g.Degree8)，集成的部件較多，控制復雜?；赪SS的ROADM逐漸成為4度以上ROADM的首選技術。
三種ROADM子系統技術，各具特點，采用何種技術，主要視應用而定。Heavy Reading對北美運營商的統計，超過70%的需求仍然為2-Degree的應用，而只有大約10%的ROADM節點，將會采用4-De-gree或以上的節點。因此，基于WB/PLC的ROADM，可以充分利用現有的成熟技術，對網絡的影響最小，易于實現從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，遠程可重配置所有直通端口和上下端口，適宜于實現多方向的環間互聯和構建Mesh網絡。因此，三種技術各有所長，在不同的網絡應用中都有相應的地位。
高效監管
可重構光網絡的需要更高的網絡監控和管理能力，需要能夠對每條光通道進行獨立的監控和故障定位。阿爾卡特-朗訊公司首先采用了一種新型的光通路檢查技術(Optical Path Checking)：一旦某個業務進入網絡，將會被加上一個光層標記，從而可以實現對全網的任意一點的任意一個光通道進行實時監控。在網絡中需要監控的地方，可以使用一個低成本的解碼器來監控標記信息，來獲取光功率等信息，而無需昂貴的光測試儀表和專業培訓的工程人員。這些監控信息可以通過網管系統遠程讀取，并以可視化的圖表方式顯示在網管上，便于維護人員遠程操作和全網范圍的故障定位。
網管系統為網絡和設計工具之間搭起了一座橋梁。設計工具被用來為每個網絡定義工程實施時所需的配置光參數，在設計階段就保證任意到任意點的業務能力，并且在網絡開通和配置時，可以直接使用設計參數，自動下載至每個相關網元，減少了開通時的工作量和出錯可能，大大節約了運維成本。而光通路檢查技術以及網管系統和設計工具之間的內在聯系，使得系統的擴容設計和驗證就變得非常簡單。
向睿智光網絡演進
通過引入上述先進的技術，進一步增進了光網絡節點的靈活性，并且使其具備進一步演進至新型的睿智光網絡節點。
可調ROADM，通過波長上下路端口的可調能力，進一步提升ROADM的靈活性，可以使得任意波長和任意客戶端口通過簡單的命令就可以互聯，而上下路的端口就可以變成“無色”，并避免了可能的連接錯誤和冗長的時間檢查。波長下上路的端口數只需要按照正真需要下路的波長數配置，而不是像早期的ROADM需要按照可能的下路波長數來進行預先配置。
N-Port睿智光節點，更多的光方向數使得可以構建網格狀的光網絡，突破了波分系統只能組建點到點和環網拓撲。這種N-port的光節點就像一臺透明的光波路由器簡化網絡配置，或者是一臺光層的交叉連接設備實現波長級別的保護和恢復。
ROADM的強大的節點波長調度能力和這種遠程重構能力開啟了高度自動化的睿智光網絡建設的可能性。隨著GMPLS/ASON控制平面的引入，采用ROADM技術的光層組網將體現出更多的智能光網絡特性，例如，網絡的自動發現能力，網絡資源的自動管理能力，業務的自動配置，以及基于網格狀組網的波長級的光通路保護和恢復能力。
基于ROADM的可重構光網絡減少了運營商網絡的運維成本，并提供了更加智能化的帶寬提供能力。隨著三重播放和電信級以太網業務的普及，可重構光網絡必將成為運營商下一代傳送網絡的核心平臺。
作者：阿爾卡特朗訊 徐勇放 來源：通信產業報
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