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ROADM：邁向動態(tài)的光層組網(wǎng)

訊石光通訊網(wǎng)   發(fā)布時間:2007/8/7 9:09:15   編者:ICCSZ    
摘要： 光層組網(wǎng)要適應(yīng)新一代承載網(wǎng)絡(luò)的分組化、業(yè)務(wù)化、帶寬大顆?；?、動態(tài)化的組網(wǎng)需求。ROADM可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)提供了更加智能化的帶寬提供能力，將成為運(yùn)營商下
 
    光層組網(wǎng)要適應(yīng)新一代承載網(wǎng)絡(luò)的分組化、業(yè)務(wù)化、帶寬大顆?；?、動態(tài)化的組網(wǎng)需求。ROADM可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)提供了更加智能化的帶寬提供能力，將成為運(yùn)營商下一代傳送網(wǎng)絡(luò)的核心平臺。
 
    隨著IPTV、三重播放、VoIP等各種新型的電信業(yè)務(wù)的興起，人們發(fā)現(xiàn)這些以IP為承載協(xié)議的業(yè)務(wù)已經(jīng)迅速遍及電信的各個領(lǐng)域，業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的IP化和承載網(wǎng)絡(luò)的分組化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為一個不可逆轉(zhuǎn)的潮流。在這種趨勢下，運(yùn)營商的整個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也在發(fā)生著轉(zhuǎn)變，業(yè)務(wù)的融合期待著光層作為基礎(chǔ)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(wǎng)業(yè)務(wù)的分組傳送網(wǎng)。這些新型的電信業(yè)務(wù)與傳統(tǒng)的電信業(yè)務(wù)相比，具有更高的動態(tài)特性和不可預(yù)測性，因此需要傳輸承載網(wǎng)提供更高的靈活性。
 
    同時，超長距密集波分系統(tǒng)的成熟，使得網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的真正瓶頸從帶寬建設(shè)轉(zhuǎn)移到帶寬管理上，在核心的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，往往需要處理數(shù)十個甚至在某些節(jié)點(diǎn)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(jié)點(diǎn)需要具備更多的上下波長能力。作為基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò)，在更為激烈的市場競爭環(huán)境下，需要更快的業(yè)務(wù)提供以及各種層面的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和恢復(fù)能力。
 
    因此，作為傳統(tǒng)物理層的光層組網(wǎng)，也要適應(yīng)新一代承載網(wǎng)絡(luò)的分組化、業(yè)務(wù)化、帶寬大顆粒化、動態(tài)化的組網(wǎng)需求。
 
    正在興起的可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)
 
    密集波分復(fù)用系統(tǒng)是當(dāng)前最常見的光層組網(wǎng)技術(shù)，通過復(fù)用/解復(fù)用器可以實現(xiàn)數(shù)十波甚至上百波的傳送能力，但是當(dāng)前的波分復(fù)用系統(tǒng)，其本質(zhì)上還是一個點(diǎn)到點(diǎn)的線路系統(tǒng)，大多數(shù)的光層組網(wǎng)只能通過終端站(TM)實現(xiàn)的光線路系統(tǒng)來構(gòu)建。稍后出現(xiàn)的光分插復(fù)用器，逐漸邁出了從點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)向環(huán)網(wǎng)的演進(jìn)。但是由于OADM有限的功能，通常只能上下固定數(shù)目和波長的光通道，并沒有真正實現(xiàn)靈活的光層組網(wǎng)。因此，從某種意義上說，早期的波分復(fù)用系統(tǒng)并沒有實現(xiàn)真正意義上的光層組網(wǎng)，難以滿足業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)IP化和分組化的要求，例如網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)調(diào)度能力、可靠性、可維護(hù)性、可擴(kuò)展性、可管理性等。這種情況直到ROADM的出現(xiàn)才得以改善。為了滿足IP網(wǎng)絡(luò)的需求，基礎(chǔ)承載網(wǎng)的建設(shè)逐漸采用一種以可重構(gòu)光分插復(fù)用設(shè)備(ROADM)為代表的光層重構(gòu)技術(shù)，為基礎(chǔ)承載網(wǎng)的建設(shè)提供了全新的思路。
 
    ROADM是一種類似于SDHADM光層的網(wǎng)元，它可以在一個節(jié)點(diǎn)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(diào)度。它可以通過軟件，遠(yuǎn)程控制網(wǎng)元中的ROADM子系統(tǒng)實現(xiàn)上下路波長的配置和調(diào)整。目前，ROADM子系統(tǒng)常見的有三種技術(shù)：波長阻斷器：wavelength　blocker(WB);面光波電路：Planar　lightwave　circuits(PLCs);波長選擇開關(guān)：Wavelength　selective　switch(WSS)ROADMs
 
    波長阻斷器最常見的是采用液晶或MEMS技術(shù)，通過阻斷下路波長通過實現(xiàn)功能，它可以支持較多的光通道數(shù)和較小的通道間隔，具有較低的色散，并可以實現(xiàn)多個器件的級聯(lián)，易于實現(xiàn)光譜均衡，但波長阻斷器需要額外的上下路模塊來構(gòu)建系統(tǒng)，上下路配合可調(diào)濾波器和可調(diào)激光器，也可以實現(xiàn)Colorless。從本質(zhì)上講，WB是一個二維器件，通常在構(gòu)建系統(tǒng)中由多個分立器件構(gòu)成，體積較大，但可以支持64波@100GHz和128波@50G，并且技術(shù)成熟，成本較低，因此廣泛引用于LH和ULH系統(tǒng)中。
 
    平面光波電路ROADM也是近年來廣泛采用的ROADM子系統(tǒng)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(guān)等。它通過集成的陣列光波導(dǎo)(AWG)實現(xiàn)波長復(fù)用和解復(fù)用，集成的光開關(guān)實現(xiàn)波長直通，或阻斷并加入(block-and-add)，可變光衰耗器(VOA)實現(xiàn)每通道的光功率動態(tài)均衡。PLCROADM上下路的通道是彩色光，這意味著只有預(yù)定義的彩色波長可以在每個端口上下，也可以配合可調(diào)濾波器和可調(diào)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(yīng)用于城域和區(qū)域的WDM系統(tǒng)中。
 
    波長選擇交換器(WSS)是近年來發(fā)展迅速的ROADM子系統(tǒng)技術(shù)。WSS基于MEMS的光學(xué)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(diǎn)和內(nèi)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(shù)，上下路波數(shù)少，但可以支持更高的維度(e.g.Degree8)，集成的部件較多，控制復(fù)雜?；赪SS的ROADM逐漸成為4度以上ROADM的首選技術(shù)。
 
    三種ROADM子系統(tǒng)技術(shù)，各具特點(diǎn)，采用何種技術(shù)，主要視應(yīng)用而定。Heavy　Reading對北美運(yùn)營商的統(tǒng)計，超過70%的需求仍然為2-Degree的應(yīng)用，而只有大約10%的ROADM節(jié)點(diǎn)，將會采用4-De-gree或以上的節(jié)點(diǎn)。因此，基于WB/PLC的ROADM，可以充分利用現(xiàn)有的成熟技術(shù)，對網(wǎng)絡(luò)的影響最小，易于實現(xiàn)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(yuǎn)程可重配置所有直通端口和上下端口，適宜于實現(xiàn)多方向的環(huán)間互聯(lián)和構(gòu)建Mesh網(wǎng)絡(luò)。因此，三種技術(shù)各有所長，在不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中都有相應(yīng)的地位。
 
    高效監(jiān)管
 
    可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)的需要更高的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和管理能力，需要能夠?qū)γ織l光通道進(jìn)行獨(dú)立的監(jiān)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(shù)(Optical　Path　Checking)：一旦某個業(yè)務(wù)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，將會被加上一個光層標(biāo)記，從而可以實現(xiàn)對全網(wǎng)的任意一點(diǎn)的任意一個光通道進(jìn)行實時監(jiān)控。在網(wǎng)絡(luò)中需要監(jiān)控的地方，可以使用一個低成本的解碼器來監(jiān)控標(biāo)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(yè)培訓(xùn)的工程人員。這些監(jiān)控信息可以通過網(wǎng)管系統(tǒng)遠(yuǎn)程讀取，并以可視化的圖表方式顯示在網(wǎng)管上，便于維護(hù)人員遠(yuǎn)程操作和全網(wǎng)范圍的故障定位。
 
    網(wǎng)管系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)和設(shè)計工具之間搭起了一座橋梁。設(shè)計工具被用來為每個網(wǎng)絡(luò)定義工程實施時所需的配置光參數(shù)，在設(shè)計階段就保證任意到任意點(diǎn)的業(yè)務(wù)能力，并且在網(wǎng)絡(luò)開通和配置時，可以直接使用設(shè)計參數(shù)，自動下載至每個相關(guān)網(wǎng)元，減少了開通時的工作量和出錯可能，大大節(jié)約了運(yùn)維成本。而光通路檢查技術(shù)以及網(wǎng)管系統(tǒng)和設(shè)計工具之間的內(nèi)在聯(lián)系，使得系統(tǒng)的擴(kuò)容設(shè)計和驗證就變得非常簡單。
 
    向睿智光網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)
 
    通過引入上述先進(jìn)的技術(shù)，進(jìn)一步增進(jìn)了光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的靈活性，并且使其具備進(jìn)一步演進(jìn)至新型的睿智光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
 
    可調(diào)ROADM，通過波長上下路端口的可調(diào)能力，進(jìn)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(lián)，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(shù)只需要按照正真需要下路的波長數(shù)配置，而不是像早期的ROADM需要按照可能的下路波長數(shù)來進(jìn)行預(yù)先配置。
 
    N-Port睿智光節(jié)點(diǎn)，更多的光方向數(shù)使得可以構(gòu)建網(wǎng)格狀的光網(wǎng)絡(luò)，突破了波分系統(tǒng)只能組建點(diǎn)到點(diǎn)和環(huán)網(wǎng)拓?fù)洹＿@種N-port的光節(jié)點(diǎn)就像一臺透明的光波路由器簡化網(wǎng)絡(luò)配置，或者是一臺光層的交叉連接設(shè)備實現(xiàn)波長級別的保護(hù)和恢復(fù)。
 
    ROADM的強(qiáng)大的節(jié)點(diǎn)波長調(diào)度能力和這種遠(yuǎn)程重構(gòu)能力開啟了高度自動化的睿智光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的可能性。隨著GMPLS/ASON控制平面的引入，采用ROADM技術(shù)的光層組網(wǎng)將體現(xiàn)出更多的智能光網(wǎng)絡(luò)特性，例如，網(wǎng)絡(luò)的自動發(fā)現(xiàn)能力，網(wǎng)絡(luò)資源的自動管理能力，業(yè)務(wù)的自動配置，以及基于網(wǎng)格狀組網(wǎng)的波長級的光通路保護(hù)和恢復(fù)能力。
 
    基于ROADM的可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)減少了運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)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(wǎng)業(yè)務(wù)的普及，可重構(gòu)光網(wǎng)絡(luò)必將成為運(yùn)營商下一代傳送網(wǎng)絡(luò)的核心平臺。
 
作者：阿爾卡特朗訊　徐勇放   來源：通信產(chǎn)業(yè)報
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