在骨干光网中ROADM技术应用探讨

胡旭

摘要：本文简述了ROADM关键技术技术节点功能和应用优势，并对在骨干光网中ROADM技术应用进行了探讨，以供同仁参考。

关键词: CD-ROADM技术；WSON功能；测试指标、骨干ROADM光网；应用探讨

一、前言

近年来云计算、大数据业务等业务的高速发展，常规波分传输（包含100G骨干）已经难以满足日益剧增的传输高速率、低时延的要求，再加上原有波分传输在资源利用率低、故障处理时限长、资源消耗严重等情况，传输链路对容量的持续需求，新一代的全光网络传输研发和实施模型迫在眉睫。

为了进一步促进业务网的快速发展，适应国家经济提速、企业战略转型的需要，国内各大运营商（尤其是中国电信）有必要进一步整合优化完善现有的网络，加强基础传输网络的规划与建设。为保证长途传输网“统一性、完整性、科学性”，为尽快满足数据业务高速增长的需求，各运营商研究机构和华为等著名厂家强强联合，对ROADM技术进行深度研发，出具多套应用模型等。

基于此，本文简述了ROADM关键技术和应用优势，并对在骨干光网中ROADM技术应用进行了深入探讨。

二、ROADM的关键技术及参考指标

1、可调谐的WSS

骨干网中WSS的选用，多建议用CD-ROADM 结构采用多个线路方向共享本地上下路模块来实现方向无关，采用波长可调谐的 WSS 提供本地上下路端口。性能满足以下指标：

对WSS的测试主要在工作波长范围、通道间隔、通道带宽、插损及通道间插损不平坦度、通路隔离度、VOA衰减范围和步长等方面进行测试。

2、对光路的需求

光放段设置时光纤衰减按测试值计取，同时考虑一定的光缆富余度。光缆富余度的取定如下（L为光缆长度）：当L<=75km时，余量取3dB；当75km

余量取（L*0.04）dB；当 L>125km，余量取 5dB。各光放段光纤衰减值及衰耗富

余。

3、误码性能指标

在测试时，按照WDM 传输系统配置图图示的光复用段，抽测一个光复用段一个波道的短期误码性能，测试时间为 24 小时，误码指标 ES、SES 应均为0 或无丢包，其余光复用段/通道测试 15 分钟应无误码。

注意部分关键点：

（1）各光复用段误码性能验收指标与距离无关；光复用段误码性能测试应考虑 OTU 与测试仪表速率是否适配，为了验证所配 OTU 客户侧接口同时支持 100GE 和 OTU4 接口能力，要求部分波道采用 100GE 接口进行误码性能测试，部分波道采用 OTU4 接口进行误码性能测试。

（2）测试数量及时间：参照WDM 传输系统配置图和波道组织图，各光通道

的短期误码性能验收指标均要求为 24 小时无误码。单个光复用段内组成的光通道指标参见相应的光复用段要求。为节省时间，两个局站间有多个光通道需进行误码测试时，可采用串接级联方式进行测试。

三、ROADM技术的应用优势

ROADM节点主要包括光层交叉和电层交叉功能模块，光层交叉模块可支持波长信号的上下和穿通， 电层子波交叉模块支持子波长交叉、 客户信号适配和信号的处理功能。ROADM 设备采用方向无关、波长无关（CD-ROADM）结构设备型态。CD-ROADM 设备本地上下路模块主要有一级结构、两级结构这两种类型，见下图：

目前主要有WB(波长阻断器)、PLC (平面光波电路)、WSS (波长选择开关)三种ROADM方案，其中波长选择开关凭借优异的可扩展性和光学性能，真正使光网络实现了全光交叉功能，成为现有商用网络的主要采用方案。相比传统DWDM系统，ROADM 网络主要有三方面的应用优势：一是提升建网经济性：采用区域组网的模式建网，区域网内采用同一厂家设备，减少系统间转接；充分发挥ROADM技术优势，最大限度地实现光层穿通能力，减少电层中继的数量。二是提高调度灵活性：利用ROADM技术在光层的波长调度能力，实现区域网内所有业务的自动调度能力。三是提高网络可靠性：依托ROADM网络的WSON功能，在区域网实现网络级的保护恢复能力。

四、ROADM设备在骨干光网传送网中应用探讨

1、组网方案

利用现有省际干线、省内干线光缆、长长中继光缆及沿途相关局站，采用现有知名厂商的9600级或6000级设备建设一个区域 ROADM 网络，系统速率配置为100Gb/s。全网共设置 X个链路段（根据需求及承载量，一般小于84波）。

2、业务路由安排

（1）业务路由策略

ROADM 网络采用网格型组网，具有业务量大、网络节点多、节点连通度高等特点。相比于传统链型系统单一路由，ROADM 网络各节点方向对间存在大量不同路由。

IP 业务是传输网的主要业务，时延性能是其最关键指标，在进行 IP 业务承载

时要求链路路由距离尽可能短。从传输系统设计角度考虑，要求系统路由电中继

尽量少，以降低建网成本、减少机房配套等需求。基于上述情况，统一采用“电中继最少约束条件下的最短路径策略”进行业务路由安排。

（2）光信噪比（OSNR）指标

可以采用PM-QPSK+超长距 FEC 板卡等模式，根据100Gb/s系统设计原则，采用PM-QPSK+超长距FEC技术的情况下，各复用段OSNR指标要求如下：

对于非均匀跨段系统，采用如下等效为 22dB 跨段的方法确定跨段数量：①对

于跨段损耗小于 22dB 情形，按照 22dB 核算；②对于跨段损耗大于 22dB 情形，

按照等效 22dB 跨段数核算，公式表示为：N=1+(X-22dB)×0.2，其中 N 为等效的22dB 跨段数，按照复用段累计后四舍五入取整，X 是实际跨段损耗。

3、网络保护与恢复

（1）业务自身保护

如组网主要是满足宽带互联网的需求，鉴于在 数据网（如电信CN2）网络本身的设计中已经比较多的考虑业务保护问题，采取了多连接路由的网络拓扑消除单点故障、适当过量取定中继带宽等措施增强网络的安全性，因此综合考虑性能价格因素，所有业务直接通过 IP Over WDM 方式予以疏通，在 WDM 层面上通过选择不同的路由以及波道备用的方式来增强网络的安全性，另外IP系统本身也具有besteffort 的重复机制，确保 IP 数据的安全。

（2）ROADM 网络恢复

保护指当发现故障以后，将业务从工作波道倒换到预先配置好的保护波道中，从而快速实现业务服务的恢复，降低故障对网络的影响。ROADM 网络的保护主要分为通道层线性 1+1 保护、基于 OTN 的线性 1+1 SNCP 保护两种。恢复指当发现故障以后，根据实时计算或预先计算的路由和资源信息，实时建立备用波道，并将业务倒换到新建立的备用路由，从而实现业务的自动恢复，降低故障对网络的影响。ROADM 网络的重路由恢复可以分为预置路由恢复、动态路由恢复两种类型。动态重路由恢复方式能够以较低的代价为 IP 业务提供网络级的保护能力，建议采用动态重路由重路由恢复方式为业务提供 100%的恢复能力。

4、针对ROADM的建议测试项

结合业内研究标明，ROADM项目实施后，针对最重要的ROADM功能，主要测试项有可重构的本地波长通道上下路功能、可重构的线路方向间波长通道调度功能、波长无关上下路功能、方向无关上下路功能、故障定位测试等。

5、网管(WSON)的建议测试项

合业内研究标明，ROADM项目实施后，针对最重要的ROADM功能，主要测试项有光功率自动管理、邻居和拓扑自动发现、控制平面可靠性测试、控制通道测试、关联业务及关联业务组测试、工作路由与恢复路由OSNR差异化功能、业务恢复测试、ROADM动态重路由查询和报表功能、长期运行稳定性测试等。

6、现少量ROADM应用场景下暴露问题

结合业内实践分析，ROADM组网实施阶段，对于设备及板卡性能、参数配置（VOA等）、网管WSON调度等性能匹配等，也会出现较多的实战问题和故障，对于下一代ROADM的研发到了推动作用。

五、结语

总之，ROADM作为一种新型技术，逐步的被应用到实际的骨干网建设中，其独特的技术经济性好、机房配套资源消耗少、电路时延降低等特性，会成为今年骨干网建设的新宠。

数字经济转型带来了大量新业务、新应用、新技术、新模式，对底层网络的架构、容量、速率、性能、可用性提出了新的要求。基于ROADM的全光联网架构因其容量、功耗、占地、光层动态联网能力、抗大灾害能力、建设和运营成本等综合优势全面超越电层联网和其它光层解决方案，也将在不就的将来大放异彩。