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摘要：本文通过对基于WSS的ROADM技术特点及应用场景分析，并结合现网主流省内骨干及城域OTN网络架构、网络特点、光交叉节点的配置方案，对现网采用基于OXC的ROADM设备形态应用及组网策略进行分析研究，并结合某省网络的实际情况，给出具体的ROADM改造部署方案及相关存在问题。

关键词：波长选择开关、可重构光交叉技术、光网络交叉

1前沿

近年来，随着宽带提速、大数据、视频业务及5G网络的快速发展，对传送网络带宽的需求出现了大幅度增长，传输网逐渐向超100G方向发展;依据网络的发展趋势，业务流量逐渐转变为由原来的“南北向”转变为“南北向”“东西向”同时发展，这对大颗粒电路的灵活调度提出新要求，对于承载大颗粒电路的OTN系统来说，ROADM技术逐渐成为主流的选择。ROADM技术的波长重构可以将任意方向、任意波长进行任意互联，较传统的静态波分，ROADM方式可实现波长级的自动光交换功能，可通过网关系统实现波长调度，很好的解决了传统静态WDM/OTN的局限性。

2现阶段ROADM的主要技术实现方式

关于ROADM的实现技术分别通过波长的阻断和集成光开关的方式实现简单波长的调度能力，扩展性交叉，仅适用于二维的场景，无法满足现阶段Mesh组网的需求;现阶段的ROADM技术主要通过波长选择器（WSS）和OXC两种方式实现，最多可满足32维度的组网需求。

WSS采用空间光交换技术，可支持多个的维度。WSS器件包括上下路解复用及穿通控制部分，各方向之间做全连接，（见图1）。基于WSS技术的ROADM可以在全部方向提供波长级的信道，支持所有维度及本地端波长的任意上下，支持波长重构，适合于实现多方向的不同环路互联和构建网状网络。目前主流厂家可支持到32维96波系统，现阶段WSS与OXC光背板的结合，已经成为ROADM发展的主流方向。

基于光背板的OXC是采用光背板的光纤连接矩阵，可内部任意端口间互联，无需手工连纤，通过网管系统可按配置波长，可实现波长的快速调度，同时减少设备体积，极大简化运维。OXC在线路侧实现1个方向1个槽位，光支路单板可实现1个槽位32个纬度，满足32个波道的上下能力，从而实现多方向、多维度、无阻塞的自由波长上下。OXC基于波长级别交换，光背板的引入，解决了传统WSS技术的复杂连纤关系，提高可靠性，使得网络运维化繁为简。

3主流的ROADM配置方式分析

ROADM发展到现阶段，主要有波长无关、方向无关和冲突无关3种模式。

波长无关是指任意一个上下路端口可通过网管远程配置任意波长，无需现场人工操作，目前主要使用可调波长的光线路板配合WSS的可调波长上下路滤波器来实现。

方向无关是指本地上下波可以去任意的线路方向，上下波接入同一个WSS单板，其上下波的方向可变，实现重路由，实现真正的波长无阻塞。

冲突无关是ROADM不同线路维度的同一波长在本地上下路时，不会受到波长冲突的限制，可实现来自任意方向的波长可在任意端口上下，并且可以使用同一波长。

现阶段主流ROADM方式对比如表1所示。

4 OTN系统部署ROADM方案建议

4.1网络节点设置

ROADM在网络节点部署时，主要按以下原则进行。

（1）从业务调度需求出发，ROADM节点应设置在网络的枢纽节点，多个系统，多个平面的跨接节点，满足业务的灵活调度。

（2）从完善网络架构考虑，ROADM节点应设置在具有多个光缆方向的节点。

（3）从确保业务质量考虑，各光放段长度尽量均匀，长度设置在80km左右为宜。

4.2光缆路由选择

ROADM最大的优势在于Mesh型组网结构，可提供大于2个的不同业务路由，具备灵活的业务调度能力，在部署光层ASON情况下，可实现光层业务的自动倒换，大大提升网络生存能力。

4.3业务系统规划

随着骨干传送网中100G及超100G大颗粒电路的任意调度需求越来越多，现有的静态波分无法实现光层业务的灵活调度，需要以ROADM和OXC光背板技术为主的可重构光交叉技术来解决波长级的调度能力，减少中继型OUT使用数量，减少通过业务侧互联的业务调度数量、减少节点跳纤，可很大程度的节省投资、缩短业务开通时间，提升网络灵活性。虽然ROADM技术有诸多优势，但对系统的OSNR要求严格。因此在使用ROADM时，应从网络的结构特点出发，对业务的规划路径、业务保护策略等进行分析，结合业务需求及网络物理拓扑结构，确定ROADM系统的方案，具体需要考虑以下几个方面的因素。

（1）业务路由策略

骨干ROADM网络具有业务量大、节点多、业务流向复杂的特点。相比于传统点对点组网，ROADM网络各节点间存在大量不同路由，通过人工进行业务调度的困难较大，现阶段主流厂家支持的基本业务路由策略主要有最少转发节点、最短业务路径长度、最优OSNR指标、OMSP负载均衡4种方式。

现阶段IP类业务是传输的主要业务，网络时延是关键指标，要求业务路径长度尽量短，电层的处理节点尽量少，缩短时间降低建设成本。因此，ROADM网络建议统一采用“电层处理节点最少，最短路径策略”进行业务路由的安排。

ROADM系统设计中，对于网络规模较大，业务规划复杂的情况，通常采用专用软件进行业务路径及波长规划，同时需要提前确定路由策略。现阶段主流厂家的路由策略主要有以下几种方式。

①最少转发节点：业务经过的电层转发节点越少，时延越小，成本越低。

②最短业务路径长度：业务经过的光纤长度越短，业务的时延越小。

③最优OSNR指标：选择业务路径的OSNR指标越大，业务质量越高。

④OMSP负载均衡：业务路由规划时尽量在各OMSP段落均匀规划，降低波长冲突的可能性。

基于上述4种策略，根据当前承载的业务情况，针对不同的业务特征，业务重要性，建议路由策略选取建议如下：

①对于网络时延要求高的业务，建议选取最短业务路径+最少转发节点策略。

②对于带宽需求大、时延性能要求一般的业务，建议选取最短业务路径+OMSP负载均衡策略。

③对于有其他特殊要求的业务，可自定义路由约束策略或几种策略的混合。

（2）ROADM配置方式

针对主流的ROADM设备配置方式分析，ROADM网络需具备灵活的波长级业务调度能力，满足多处故障及应急情况下的业务快速恢复和开通能力，通过上述分析，现阶段建议在部署时采用CD-ROADM或CDC-ROADM模式进行建设，如考虑到现阶段N×M器件的成熟问题，可暂时采用CD-ROADM方式建设。

（3）网络保护策略

ROADM系统通常采用Mesh组网，网络具有业务量大、网络节点多、节点连通度高等特点。

ROADM网络的恢复功能基于WSON协议来实现，主要有两种方式：预置重路由恢复、动态重路由恢复。

OMSP保护具有建网的经济性和易维护;WSON具有网络的健壮性和可靠性的优势。要充分发挥ROADM网络的可重构功能，应开启WSON。在光缆条件具备的情况下，也可以采用OMSP+WSON协同保护的模式，OMSP在物理层实现光纤级别的保护，WSON在控制层面通过协议算法实现智能恢复（见图3）。

（4）设备配置方式

传输网ROADM网络需要提供灵活的调度恢复能力，来满足故障及应急情况下紧急电路的快速开通需求，传统ROADM、C-ROADM无法满足需求，因此在网络建设时建议采用CD-ROADM或CDC-ROADM模式进行ROADM的网络建设，如考虑到现阶段N×M器件的成熟度问题，可暂时采用CD-ROADM方式进行建设。

（5）FEC技术的选择

ROADM网络具备波长级的灵活调度能力，线路侧对应关系复杂，因此整个系统的线路侧OTU码型必须统一，保证在任何场景下OTU的可用性。现网中OUT的采用FEC有硬判、软判及超长距FEC，可保证系统的OSNR，减少电中继配置，其中超长距的FEC具有更低的OSNR门限要求，因此，建议在进行ROADM网络部署时全部采用超长距FEC板卡，保证在光通道路由变化情况时，可保证系统的OSNR指标。

5 ROADM发展趋势

5.1WSS器件发展趋势

新的架构和需求对WSS要求如下：

（1）通过减少插损、改善滤波形态等提升器件性能。

（2）C-AD/CDC-AD对端口的消耗。

（3）通过N×MCD-AD来提升集成度，减少体积，降低成本。

5.2光性能感知

为了保证路由可达，性能也可达，在光层性能方面需考虑光损伤、性能感知。需要规划软件对光性能进行验证，保证端到端的性能可达。目前对光性能感知的实现主要有两种方式。

（1）用离线的规划软件，根据网络目前的相关状态，比如光缆类型/长度/衰耗、CD、PMD等，静态地计算路径的光性能有效性，如果性能OK或等价为一定数值来表征其性能代价，则将对应的连接建立。这种方式适用于静态路径和时效性要求不高、静态路径或动态重路由的场景。

（2）将规划引擎植入到网管控制器里，实现动态路由计算后的实时光性能验证。这种方案是最准确实时的，但对规划引擎的算法提出很高要求。

6 ROADM推广建议

在网络建设过程中，较多网络的核心层多数机房存在装机位置紧张、电源不足等资源配套问题，核心层灵活调度能力有待提升，因此急需新的技术和解决方案。

集中型OXC设备基于高可靠低插损光背板，将传统光交换方案中多个独立的单板集成在一起，极大的提高设备集成度，平均每站点可以节约50%的机位空间，功耗值降低20%以上。调度能力上采用了光交换领域独创的LCoS（硅基液晶）交换技术，实现P比特级别的交叉容量和多达32维的光交叉调度能力，满足省干及城域核心层的全MESH互联以及大容量调度需求。同时，配合OTN集群小颗粒调度技术，实现全颗粒全向业务的灵活调度。另外，OXC解决方案可不更换设备和板卡，实现站点方向和维度的平滑扩展，满足未来网络规模的无缝扩张。

在本次项目应用中，也验证了现网升级的可行性。相对新建，可缩短一半的工程周期，可供其他兄弟省份的骨干网络优化参考。

虽然ROADM技术有诸多优点，但是现阶段在国内的骨干网及城域网仅有少量部署，究其原因主要还与网络特性有关，骨干网主要组织省际及省内业务，光复用段长，跨段多，对系统的OSNR容忍度提出了很大的挑战。由于 ROADM的灵活波道调度、波长重构功能必须是在满足系统OSNR指标要求以及系统误码性能的前提下才能得以实现，因此在很多骨干网，特别是长距离的骨干网传输系统上不具备引入 ROADM的条件，导致实际应用较少的原因。因此在使用ROADM技术的时，应从网格型结构特点出发，对业务路由策略、保护恢复策略等进行分析，结合业务需求及网络拓扑结构情况，确定ROADM 网络系统设计方案。

7部署ROADM的注意事项

（1）OSNR值预算：传统WDM/OTN系统采用合理的光功率预算来保证OSNR指标，ROADM组网颠覆了传统WDM通过各波道的电层再生来保证OSNR的方式，对于不上下业务的串通波道只在WSS中进行功率补偿，没有电层的调整功能，因此在应用中，要根据串通波道的实际路由的路径情况进行OSNR的预算，保证每波道的OSNR指标满足要求。

（2）多个厂家问题：OTN系统可能由多个厂家设备共同组网，单个ROADM站点的不同业务方向可能接入不同厂家的设备，在这种场景下，如要部署ROADM网络，需要各厂家实现采用线路侧接口对接，现阶段实现的技术难度较大，业务部署、管控方面都存在问题，暂不具备部署条件，需根据开放式OTN架构的技术推进情况而定。

（3）合理的波道使用规划：ROADM系统的波道安排相对比较灵活，特别是在复杂的多维度组网情况下，对于串通波道和本地业务上下波道，需要全局考虑，并结合业务发展情况，进行合理波道规划，避免出现局部拥塞，业务路径过长等问题。

8结束语

通过上文综合分析，采用ROADM技术的前提条件是网状光缆网结构和灵活的业务调度需求，在部署时应按实际需求出发，建议在路由丰富的省干核心节点间或者中大型城域网的核心及汇聚层OTN网络中应用。随着5G等新型业务的发展，未来以DC为中心的组网模式，传统的WDM/OTN组网技术已不能满足需求，ROADM技术将成为光传送网发展的主要技术手段。ROADM技术作为光交叉的主要实现手段，可以减少OTU板卡需求，降低建设成本，提高业务调度的灵活性、实现业务调度的自动化，降低运维成本。

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