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可重构OADM(ROADM)的演进技术

摘要:探讨了波分网络引入ROADM(可重构OADM)的解决方案。通过对现有网络业务和功能演进的分析,指出了ROADM技术进入网络建设层面的理由和主要功能,接着指出广播/选取和解复用/交叉/复用两种ROADM的设计思路。 一、 新的机会和
发布时间:2005-04-22 11:33        来源:        作者:赵勇
摘要:探讨了波分网络引入ROADM(可重构OADM)的解决方案。通过对现有网络业务和功能演进的分析,指出了ROADM技术进入网络建设层面的理由和主要功能,接着指出广播/选取和解复用/交叉/复用两种ROADM的设计思路。 一、 新的机会和ROADM 在过去的一年时间内,ROADM在业界特别是发达国家和地区,有相当大的声势,这在很大程度上是由于几个重要的运营商(主要在北美,包括AT&T Corp.、SBS Communication Inc.和Verizon Communications Inc.等)表现出用它们升级自己基础网络的兴趣。Infonetics Research Inc.在2004年进行了一项关于ROADM的研究(本文中引述的内容来源于Light Reading网站上相关文章的引述)。该研究发现,在其调研的27个全球主要电信运营商中,大多数(27家中的26家)准备在未来部署ROADM技术,而且其中的大约25%,计划在未来的12个月内实施ROADM技术。 作为一种典型的DWDM设备的节点结构,ROADM本身并不是一个新鲜事物。早在2001年,在863的组织下,CANONET(中国高速信息示范网)就部署了国内厂家和高校研制的OXC(Optical Cross-Connect光交叉连接器)和ROADM设备。但那时的设备还不够成熟,更重要的是市场应用环境还不具备,而且成本高昂,因此未得到广泛应用,而是固定波长上/下的OADM占据了市场主流的位置。而今天,随着市场形势的发展,ROADM的应用,特别是在本地/城域网络中的应用,又一次引起业内特别是运营商的关注,我们认为主要是出于以下理由: 1. 支持波长级业务开展的需要 面对大客户提供波长级业务(如支持SAN(Storage Area Network存储局域网)等),只能依托DWDM网络,而传统的DWDM设备配置主要通过人工进行,费时费力,直接影响业务的开通及对客户新需求的反应速度。而如果网络中主要的节点设备是ROADM,则在硬件具备的条件下,仅需通过网管系统进行远端配置即可,极大地方便了这种新类型业务的开展。 2. 便于进行网络规划,降低运营费用的需要 在正确预测业务分布及其发展的基础上,进行合理的网络规划,对于降低网络建设成本、提升网络利用效率和延长升级扩容的间隔有重要影响。但由于对业务分布及其发展进行预测的难度,特别是由于某些特殊事件所引起突发业务的情况的大量存在,网络规划是很困难的,甚至在不少情况下,网络如果不具备灵活重构的能力,则很难高效运行。而ROADM正解决了这些问题,它通过提供节点的重构能力,使得DWDM网络也可以方便的重构,因此对网络规划的要求就可以大大降低,而且应付突发情况的能力也大大增强,使整个网络的效率有很大的提升。 3. 便于维护,降低维护成本的需要 在对网络进行日常维护的过程中,增开业务及进行线路调整,如果采用人工手段(目前就是如此),不但费时费力,而且容易出错。而采用ROADM,绝大多数操作(除必要的插拔单板)通过网管进行,可极大提高工作效率,从而降低维护成本。 二、 ROADM的主要功能 目前,ROADM可以完成的主要功能包括: ● 针对G.652、G.655光纤,典型应用为32(有黑波长情况)/40波C band系统,并可升级到64(有黑波长情况)/72(有黑波长情况)/80波C band系统;原则上支持160波(C+L band)并无困难,但目前看来,至少在本地/城域网还没有必要。 ● 支持链形、环形、格形、多环的拓扑结构。 ● 支持两种典型结构:线型(支持2个光收发线路和本地上下)和Hub型(至少支持4个光收发线路和本地上下)。 ● 上/下波长调整的最小颗粒度为1个波长,可支持任意波长组合的上/下,及任意方向和任意波长组合的上/下(针对Hub型节点)。 ● 支持上/下波长端口的同波段(指C band或L band)同向通用性(即改变同一光方向上/下路业务的波长分配时,不需要人工重新配置单板位置)。 ● 可通过网管远程配置。 ● 业务的自动配置功能。 ● 支持功率自动管理(复用段级和通道级)。 ● 部分实现ASON功能。 可以看到,ROADM节点相对于传统的DWDM设备,在功能方面有了很大的提升,可以看作是DWDM网络向真正的智能化网络演进的重要阶梯。一个主要由ROADM节点构建的本地/城域DWDM网络,将极好地完成大家对它的期望,极大地改变当前DWDM网络的面貌。 三、 ROADM的实现方式 目前ROADM的实现,主要有两种思路,即广播/选取和解复用/交叉/复用。广播/选取的简单原理如图1所示,输入信号从左侧进入,经分波器分为两路(即广播)。向下的一路主要完成下路功能,经某种器件(如可调滤波器tunable filter)或器件组选择,将选定的信号下路。直通的信号经WB(wavelength blocker波长阻塞器)选择过滤(通常将已下路信号滤除,但已下路的广播类业务可能仍让通过),与上路信号经耦合后输出。上路信号通常通过可调激光器(tunable laser)或完成类似功能的器件组上路。图中的两类Tunable器件及WB均应为通过软件远程可调的。 图1 ROADM的广播/选取方式 相对于解复用/交叉/复用的方案,本方案的优势主要在于: ● 结构简单,升级模块化程度较好。 ● 在上/下路波长数目不多时,成本相对较低(至少在目前)。 主要劣势在于: ● 上/下路波长数目很多时,成本相对较高。 ● 未来过渡到OXC不易; ● 目前2.5Gb/s左右速率的Tunable laser器件厂家不太支持,基本都不支持整个波带的覆盖(通常只有4、5个波长),对低速率网络成本太高。 基于复用器和开关(交叉)结构(即解复用/交叉/复用)的ROADM体系是一种更传统的结构,所有输入的波长都被解复用,然后交叉到适当的输出口(下路或直通)再组合。如图2所示。 图2 ROADM的解复用/交叉/复用方式 本方案的主要优势在于: ● 上/下路波长数目很多时,成本相对较低。 ● 方便未来过渡到OXC。 本方案的主要劣势在于: ● 上/下波长数较少时,成本仍然高。 ● 模块化程度较差,高成本部分在初期就必须部署,否则会成为升级的瓶颈。 从技术角度讲,不论上述哪种方案,实现起来都没有问题。真正阻碍ROADM成为主流本地/城域波分节点类型(像今天的固定波长上/下的OADM一样)的是成本和用户对它需求的迫切程度,这虽然是两个问题,但其实是紧密关联的。 虽然随着技术的不断进步,用来构成ROADM关键器件的价格已有了很大的下降,并仍处在快速下降的通道中,但比较而言,相对于固定波长上/下的OADM成本仍是相当高昂的,这极大限制了ROADM的广泛应用。而又由于ROADM的用量限制,使得器件厂家相关器件的大规模量产困难,为技术进步及产品升级而进行的研发活动的风险加大,这又在很大程度上进一步阻碍了器件成本的快速下降。 这种情况我们认为是很难一下子改变的。因此我们认为,由固定波长上/下的OADM到ROADM的演进不会像主流节点类型由OTM到固定波长上/下的OADM那么便捷,因为后者不但没有成本障碍,而且在这方面收获明显。而前者改善的主要是功能,其必要性是和成本相关联的。所以我们相信这应该是一个逐步演进的过程,在对ROADM的需求较为迫切的网络建设中,将率先采用ROADM;在一般网络的建设中,将先在某些关键节点采用ROADM或准ROADM。在这里我们提出了准ROADM的思想,是因为我们意识到,在本地/城域网络中,虽然有网络重构的需要,但毕竟有不少业务是完全可预期的(甚至在很多情况下占极大比例)又或者只需要预留部分波长为可重构以方便网络规划,而ROADM的成本又是和所要处理的波长数基本成正比的,因此,我们可以把ROADM的结构和固定波长上/下的OADM的结构相结合,用成本较低的固定波长上/下的OADM部分去处理可预期的业务。类似的结构可构想出多种,我们在这里只提出一种比较可行的进行讨论(如图3所示)。 图3 准ROADM思想实现示意图 采用图3所示方案,基本上是我们前面所述目前主流的固定波长上/下OADM和广播/选取的ROADM方案的结合。在当前的网络上即可部署固定波长上/下OADM部分,只需预留升级口,就可实现在线(不中断现有业务)升级,否则需中断现有业务(如对已部署的固定波长上/下的OADM)。本方案有以下主要特点: ● 如用户初期不需要部署ROADM,则节点成本与现有的固定波长上/下的OADM完全相同,使用户网络的改造升级非常方便、灵活且无额外成本。 ● 整个系统克服黑波长缺陷,可完全支持40波(黑波长走ROADM部分)。 ● 可配置上/下波长为40波中任意波长及任意波长组合,不限于黑波长。 ● 完全作为ROADM使用,成本与单纯的ROADM相比仍有明显优势(不需要可配置的波长仍可走固定部分)。 应该说,这种思想将使本地/城域DWDM网络过渡到ROADM时代之途变得非常平坦,通过逐步演进,完成由固定波长上/下OADM到准ROADM,再到ROADM之路。 四、 小结 对于本地/城域网络而言,DWDM解决方案将是未来必然的选择。这里我们引出几个关键市场对ROADM的需求,讨论和分析了该技术适用网络建设的机会点,指出它是今后波分网络的最优解决方案。我们相信,由背靠背OTM到固定波长上/下的OADM,再到准ROADM,逐步过渡到ROADM的全面应用,应该是目前所预见到的本地/城域DWDM网络最可行的发展脉络和方向。(c001)
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