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ROADM技术及中兴通讯解决方案

发布时间:2009-05-22   点击次数:3743次

魏晓强

一、网络智能化引发ROADM热潮
  目前,DWDM设备已经广泛应用于各级传输网络的建设,从骨干网络到本地及城域核心网络。DWDM设备组网也从简单的点对点拓扑过渡到环网拓扑、两环相交拓扑以及复杂的格形组网,zui终将实现网状网拓扑。业务类型由以TDMTime Division Multiplexing,时分多路复用)业务为主的电路交换业务过渡到以IP为主的数据业务。数据业务的快速增长对网络拓扑以及设备的功能提出了更高的要求。由于数据业务发展的不确定性及前期预估难度的增加,要求设备提供更多的智能化功能,以便在网络拓扑及业务分布发生变化时能够快速响应,实现业务的灵活调度。

  实现网络的智能化要求波分设备能够提供基于波长的可配置功能,即波长可配置的ROADM设备。相对于固定光分插复用设备OADMROADM可以在无需人工现场调配的情况下实现任意两点间的连接,实现对波长级的上下路及直通配置。ROADM技术可以增加波分网络的弹性,使运营商远程动态控制波长传输的路径,大大简化初期的网络规划难度;ROADM设备的灵活性可以充分满足数据业务的需求;ROADM通过提供节点的重构能力使得DWDM网络可以方便的重构,无需人工操作,极大地提升了工作效率及对客户新需求的反应速度,同时有效降低了运营和维护成本。因此,国内外运营商开始关注ROADM设备的发展并开始规划固定OADM节点向ROADM节点设备的投资转移。

二、 ROADM实现技术简析
  ROADM系统设备多采用集成化的ROADM器件实现波长可重构功能,同时还具有网元监控管理、功率放大补偿以及自愈保护等功能。目前ROADM器件的实现,从结构上主要分为三种类型:
 解复用/开关(矩阵)/复用(Demux/Switch/Mux);
 广播/选取(Broadcast and Select);
 波长选择开关。

  1. 解复用/开关(矩阵)/复用结构

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1 Demux/Switch/Mux结构示意图

  图1为解复用/开关(矩阵)/复用ROADM节点结构示意图。该结构为传统的ROADM结构,所有波长被解复用至通道层,然后经过开关矩阵进行处理,输出至本地下路端口或者直通端口,直通波长经过复用器合波后输出,本地上路经过开关矩阵后输出至直通端口合波输出。
  这种结构的特点:
 优点:复用器/解复用器技术成熟可靠,节点内部插损较小,上下路波长较多时成本较低,便于升级到OXC                               
 缺点:模块化结构差,初期配置成本高,大容量交叉矩阵可靠性有待提高。

  2. 广播/选取结构

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2 广播/选取结构示意图

  图2为广播/选取ROADM节点结构示意图。这种结构采用波长阻断集成器件实现波长的直通和阻断。波长阻断集成器件可采用PLC技术、MEMS技术以及液晶技术实现。
  具体实现过程:
 输入信号经过功率分配耦合器下路并直通,实现广播功能;
 下路光信号经过可调谐滤波器实现波长的端口指配下路,也可以通过固定滤波器实现解复用下路(不具备下路端口指配功能);
 波长阻断器能够实现对本地上路波长的阻断,同时还具有对直通波长实现功率均衡功能;
 直通波长和本地上路波长经过合波后输出,其中本地上路波长采用可调谐波长业务单板时上路端口可实现任意指配功能;
 通过远程网管中心控制可调谐业务单板、可调谐滤波器以及波长阻断器实现节点ROADM功能。

  该结构的特点:
 优点:结构简单,模块化程度好,预留升级端口时可支持灵活扩展升级功能,上下路波长较少时成本低,支持广播业务,具备通道功率均衡能力;
 缺点:上下路波长较多时成本较高(独立的可调谐滤波器成本高),不易过渡至OXC

  3. 波长选择开关结构

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3 波长选择开关上路结构示意图

  图3为将波长选择开关作为上路应用的结构示意图,一般应用于HUB节点多方向的波长业务调度。
  如图3所示,复用波长经过功率耦合器分为下路和直通波长。下路波长经过可调谐滤波器或者波长选择开关实现波长的端口指配下路,串入的波长选择开关对直通波长和上路波长进行选择后经过合路端口输出,该结构支持广播业务和多路光方向的波长调度功能。

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4 波长选择开关下路结构示意图

  图4是将波长选择开关的下路应用的结构示意图,这种结构常应用于环网双向拓扑。
  如图4所示,复用波长经由串入的波长选择开关,对本地下路波长进行选择端口下路;其它非本地下路波长进行直通,与本地上路的波长信号进行合波后输出;本地上路采用波长可调谐的业务单板实现上路端口指配。

  波长选择开关集成器件多采用MEMS技术和液晶技术实现,该方案的特点如下:
 优点:结构简单,端口指配灵活,波长扩展及方向扩展性较好,易于过渡到OXC
 缺点:上路类型节点成本较高,下路类型不支持业务广播功能。
 
  综上所述,三种结构各有所长,但波长选择开关结构以其灵活的结构,既可支持业务广播功能,也适应于向多方向的ROADM结构扩展,因此实际产品多采用该结构类型。

三、 中兴通讯ROADM产品类型及特点
  从技术实现方案来看,波长选择开关方案具有较好的灵活性,可支持波长及光方向的扩展,受到设备厂商的青睐。但由于目前市场尚未规模应用,器件价格较贵,相对于固定波长上/下的OADM来说成本仍比较高,这是限制ROADM设备广泛应用的重要因素。设备智能化的特性与高昂的成本相比较,所带来的收益还不足以促使所有运营商增加网络建设投资购买ROADM设备,除非设备成本进一步下降或者运营商在一些网络上进行战略投资才有可能真正选用ROADM设备进行组网,因此低成本的ROADM方案和逐渐过渡的分步实现策略成为比较现实的发展之路。中兴通讯在深入分析市场客户不同层次的智能化需求和综合对比现有各种技术优势基础上,规划了多种ROADM产品类型,以适应不同客户在功能、成本方面的多种应用需求,图5为中兴通讯ROADM产品类型及演变的趋势。

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5 ROADM产品类型及演变趋势

  1. 低成本ROADM产品
  低成本的ROADM产品主要指上下路端口固定或者上路端口固定产品类型,主要应用于需要远程配置波长上下路来实现业务分布的变化。
  ROADM按功能分类有上下路固定端口的WB ROADM和上路固定端口的WSS ROADM两种类型:WB ROADM采用固定滤波器分波和固定上路波长业务单板,由于省去了高昂的可调谐滤波器和可调谐激光器而降低了成本,不支持上下路的端口指配功能;WSS ROADM采用固定上路波长业务单板,下路端口可实现指配。具体使用过程中应根据市场应用的需求灵活选取相应类型,低成本的ROADM产品适用于需要波长上下路配置,对端口指配不做要求的市场应用领域。

  2. 全功能ROADM产品
  该类型的产品可实现上下路波长重构并对上下路端口实现指配功能(any wavelength to any port),功能灵活,可用于组建智能化要求较高的网络。包括上下路可指配端口WB ROADM类型和上下路可指配端口WSS ROADM类型:WBROADM类型需要可调谐滤波器和可调谐波长的业务单板配合;WSS ROADM类型需要同时配置可调谐波长的业务单板。全功能ROADM产品的成本降低依赖于WSS、可调谐滤波器等集成器件的成本下降。
  基于目前集成器件成本较高导致ROADM设备成本高昂的情况,结合市场实际应用需求,选择低成本ROADM方案提供智能化网络的解决方案为当前的zui佳方案,随着器件成本的下降,将来可逐渐过渡到全功能的解决方案。
  目前中兴通讯已成功推出了Unitrans 系列 ROADM设备,包括低成本ROADM产品和全功能ROADM产品,满配置的情况下可实现40/80波完全上下路,全功能类型可实现“Any wavelength to any port”,其灵活强大的波长可重构功能可充分满足客户对业务进行任意调度的需求;并具有对直通和上路波长进行功率均衡的功能,满足线路传输的需要。充分考虑运营商的长远发展需求,中兴通讯 ROADM秉承了多年来的成熟技术积累,具备完善的升级功能,可为客户真正实现“Pay as grow”,降低CAPEX。在系统的部署初期、业务分布比较固定的情况下,可先部署固定波长上下路的系统,之后随业务增长再加入部分波长可调谐的OTU,既可以满足日益增长的新业务需求,同时还保障了用户的原有投资,是当前ROADM建网的zui佳方案。

四、 小结
  DWDM网络的发展趋势是提高网络的智能化水平,ROADM设备以其灵活强大的波长可重构功能为智能化网络提供解决方案。本文列举了目前ROADM设备的主要技术实现方案以及中兴通讯的多种解决方案,结合实际市场需求可选择不同的产品类型组建网络。ROADM设备的价格因素仍是广泛应用前需要关注的重点,同时基于ROADM设备开发具备自动波长调度智能化功能的协议支持将是ROADM设备厂商研究的方向之一。

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