ROADM技术在城域波分中的应用

屯誉蓉，赵 凯，梁伟军

（河南省信息咨询设计研究有限公司，河南 郑州 450000）

1 概述

推进信息化与工业化深度融合是中国制造 2025的战略任务和重点，它对基础网络提出了智能化、云化及湖网融合等要求。随着以5G基站及垂直行业的相关业务、基于开放互联网的各种视频及数据服务业务、三重播放（Triple-Play）、物联网、云计算等为代表性的新型数据业务的兴起，传统OTN的点对点链路开通的传送方式很难满足这些新兴业务的承载需求。传统的OTN网络主要采用固定波长的合波分波器进行波道的穿通和上下业务，这种承载模式导致业务开通周期长、灵活调度性低，在日益激烈的市场化竞争上正在被逐渐边缘化。

随着电信基础网络加速向大带宽、海量互联、实时化、低时延和高可靠的方向进化。为更好的为业务网络服务，大力提高传送网的灵活调度能力、业务适应能力和安全可靠性等，电信运营商们在新建设的OTN系统中引入了ROADM技术。

ROADM技术可以实现OTN网络在光层的自动调度和网络自愈，使传统的OTN网络由不成网的端对端链接演变为全光网络互联，从上到下一张光网的模式。

2 ROADM技术

2.1 CD-ROADM技术简介

ROADM中文全称是“可重构的光上下路复用器”，它的具体定义就是光波分复用系统中的一种具备在波道上远程控制光信号分插复用的器件。ROADM的波长重构体现在可以将任意维度的任意一个或一组输入波长配置到其他的任意方向上去，实现波长在节点上的随意互连。相对于传统的固定的上下通路的OADM器件，ROADM器件可以在一个节点上完成光通路的上下话路，以及穿通波道之间的任意交叉调度。

在ROADM技术发展中出现过多种技术方案，其中比较有代表性的有三种，分别是：波长阻断器（Wavelength Blocker，WB）、平面波导（Planar Light wave Circuits，PLC）和波长选择开关（Wavelength Selective Switch，WSS）。

基于波长选择开关的ROADM可以在任意方向提供波长颗粒度的信道，支持各种穿通端口和上下话路的远端重新分配，支持任意波长从任意端口上下业务，WSS型方案是多维ROADM的首选技术。

另外依据ROADM技术在本地上下业务的方向、波长，分为传统型ROADM、波长无关型ROADM、方向无关型ROADM、波长和方向均无关型ROADM以及波长/方向/竞争无关型ROADM。其中波长和方向无关型ROADM（CD-ROADM）是目前应用较广泛的一种ROADM接入方式。

CD-ROADM是“波长无关”配置和“方向无关”配置方式的组合，在每个网络节点接口的收发方向均配置1×N多维WSS。在R和D侧配置三级WSS，可以实现80波业务的上下。当上下的波道数多于80个，或者有重复的波长时，需要在R&D侧增加一组三级配置的WSS，再占用一个网络节点接口侧WSS的维度。如图1所示：

图1 CD-ROADM结构示意图

2.2 ROADM特点

ROADM技术的特点是通过智能网管对OTN系统的波道进行重构，使其可以自动上下业务。多维度的ROADM设备还可以支持波道在各个方向之间灵活调配。与传统 OTN 网络不同的是ROADM 的网络模式为区域化的网状网，技术特点主要体现在以下几个层面：

（1）能够提供多种保护方式如预制重路由、动态重路由、 OMSP 保护、OCH 保护等，这些保护方式可以实现通道级或网络级的保护恢复能力，提高网络的安全性及业务的生存能力，而且可以依托ROADM技术的WSON功能，为差异化的业务提供不同QOS的保护恢复能力。

（2）根据业务流向预制最佳路由，例如针对时延敏感型业务，业务规划时可选择传输距离最短的路径，性能更加优良的光缆路由，降低迂回转接的次数，从而达到降低时延的目的。

（3）智能化的网管可以统一配置波道，实现业务的一跳直达，缩短实时业务的开通周期，降低人工跳纤的频率，从而降低人工维护成本的支出及提高运维的效率。

（4）网络的交叉容量不受设备背板带宽的限制，这样可以减少大量 OTN 设备的部署，大大减轻了机房基础配到资源的占用。

（5）ROADM 技术在光层的调度，主要依托 WSON的路由重计算功能，这样可以避免波道占用的冲突，实现城域OTN网络内所有业务的灵活调配，使网络具有更高质量和更高可靠性的bit流传输。

3 ROADM技术应用

3.1 组网策略

在现实组网中对ROADM设备配置时宜选择CDROADM模式。为确保网络具备可扩展性，建设初期可采用9维或20维的WSS板卡。从前文ROADM技术特点可知，区域化的网状网是ROADM系统的最优组网模式，我们可以从以下几方面论述：

（1）采用网状网模式，可以有效减少系统间的转接，尽力挖掘 ROADM 技术在OTN系统中的优势，最大限度的实现业务在光层穿通，减少中继转接板卡的配置数量，从而有效降低建网成本及机房内基础配套设施的消耗。

（2）采用网状网模式，可以有效利用ROADM技术在全光网络中的调度能力，实现城域OTN系统内所有业务的智能调度，及时快速的响应客户需求。

（3）采用网状网模式，可以充分实现智能网管系统的维护策略，提供网络性能监测和设备/器件故障管理功能，基于WSON的控制平面、波道路由的调配方式以及应对链路故障时的自我保护和快速自愈等，能有效减少人工干预的工作量，将人手解放出来处理其他业务。

（4）采用网状网模式，可以使ROADM架构交换容量大的优势更好的凸显。

（5）采用网状网模式，可以在波长选择开关即WSS端口富余的情况下，通过增加线路维度对网络容量进行升级，以增强城域OTN系统的生存能力。

3.2 部署方案

某省会级城市核心节点6个，汇聚节点24个，汇聚节点至核心节点间存在着大量的电路转接需求，网络拓扑如下图所示，若使用传统的OTN系统承载，需在核心节点配置大量的OTU板卡将汇聚层的业务转接至目的核心节点。导致建网成本及综合维护造价大幅提升。

若不采用传统的OTN系统，可以在OTN网络的核心层设备上引入ROADM技术，ROADM 技术在全光网络中的自动调度能力，可以实现城域OTN网络内各种业务自动配置，即在OTN设备上配置WSS板卡实现光层的智能调度，最大限度的使业务在光层自由穿通，实现业务传输一跳直达，减少电层中继的数量。

以汇聚节点15下挂的业务传输为例：汇聚节点15将其附近的大客户业务、5G基站业务、互联网业务及其他业务收敛汇聚后可直接上传至不同的核心节点，中间不需配置OTU转接板，直接通过光层传通即可。业务流向如图2黄色箭头所示：

图2 城域OTN系统业务流向示意图

4 结束语

随着以5G基站业务、工业互联网业务、基于开放互联网的各种视频及数据服务业务、三重播放（Triple-Play）、物联网、云计算等为代表性的新型数据业务的迅猛发展，导致业务网对基础承载网络提出了更高的要求，传统 OTN 网络已经难以满足新兴业务的发展需要，于是基于 ROADM 技术的城域OTN系统的搭建成为解决问题的重要手段。与其他的交换接入技术相比引入WSON控制平面的ROADM 网络更加健壮、更加灵活，建设成本更低，业务承载更灵活。