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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。
关键词：城域/本地网、DWDM、OADM、ROADM
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。
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。
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）。
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。
来源:中兴通讯技术
