大容量光交叉ROADM技術(shù)最新進展

  ICCSZ訊 5G來臨，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展迅猛，不僅對帶寬資源的需求大大增加，而且業(yè)務(wù)具有更高的動態(tài)特性和不可預(yù)測性，要求光傳送網(wǎng)具備更高的靈活性。以DC為中心的Mesh化組網(wǎng)，使得東西向流量五年來增長了四倍，需要光傳送網(wǎng)具備多維度的業(yè)務(wù)調(diào)度和控制功能。未來，網(wǎng)絡(luò)智能化是重要的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢，可編程將是光傳送網(wǎng)的基礎(chǔ)要求。

  可重構(gòu)光分插復(fù)用(ROADM)設(shè)備可實現(xiàn)波長級業(yè)務(wù)智能快速調(diào)度功能，增強光傳送網(wǎng)的靈活性和智能化。其核心器件是波長選擇光開關(guān)(WSS)，WSS可使光路系統(tǒng)中每個波長都可以被獨立交換。多端口的WSS模塊能獨立將任意波長分配到任意路徑，實現(xiàn)光層波長級調(diào)度。WSS再結(jié)合放大器、分光器、耦合器等器件，可通過搭積木的方式靈活組網(wǎng)，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景，增強光傳送網(wǎng)的彈性和智能化。

  近年來，ROADM主要朝著增加維度、全光背板、CDC-F、波段擴展、智能化等方向發(fā)展。下面將分別介紹這幾方面技術(shù)的最新進展。

  32維ROADM

  隨著網(wǎng)絡(luò)的進一步Mesh化，ROADM站點的維度要求越來越高。不斷產(chǎn)生的新業(yè)務(wù)類型，如多條光路承載業(yè)務(wù)、本地多組上下路業(yè)務(wù)等，都在一定程度上增加了ROADM維度需求?，F(xiàn)在看來20維ROADM將很快難以滿足市場需求。目前，中興通訊已經(jīng)完成了32維ROADM的研發(fā)工作，并在2018年成功通過了中國移動入網(wǎng)測試。網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)支持ROADM的維度還會進一步擴展，在不久的將來會出現(xiàn)可以支持40維、48維甚至更高維度的ROADM系統(tǒng)。

  OXC

  隨著ROADM維度的提升，內(nèi)部連纖呈現(xiàn)指數(shù)級的增加。9維ROADM有72根內(nèi)部連纖，20維ROADM則達到380根，而32維ROADM則可高達992根。對于工程現(xiàn)場人員來講，連接關(guān)系復(fù)雜，無法通過手工方式有效梳理，極易出錯，且錯連排查困難，增加了大量的OPEX成本。而通過光纖編織技術(shù)，可以固化ROADM內(nèi)部連纖，形成全光背板，省卻紛繁復(fù)雜的連纖工作。同時結(jié)合高速光連接器和自動插拔技術(shù)，可實現(xiàn)插板即連纖，極大地提升了易用性的同時也有效改善了集成度，可實現(xiàn)一個槽位一塊板卡解決一個線路維度的所有功能。此外，在可靠性方面可有效提升設(shè)備的防塵和環(huán)境適應(yīng)能力。綜合上述技術(shù)研發(fā)的新型無纖化ROADM系統(tǒng)OXC將成為高維度ROADM的最佳解決方案。中興通訊已于2019年發(fā)布OXC子系統(tǒng)并成功商用。

  CDC-F

  CDC是指波長無關(guān)(Colorless)、方向無關(guān)(Directionless)、競爭無關(guān)(Contentionless)，實現(xiàn)ROADM站點內(nèi)任意波長調(diào)度到任意方向，且上下路波長競爭沖突時可正常調(diào)度。隨著ROADM維度的增加，上下路波長數(shù)量激增，如果前期網(wǎng)絡(luò)設(shè)計沒有特意關(guān)注波道規(guī)劃，后期很容易造成上下路波長沖突。而對于CDC功能，業(yè)內(nèi)主要有兩種實現(xiàn)方案。一是MCS，其基于EDFA-Array、分光器和光開關(guān)實現(xiàn)，另一種是基于原WSS技術(shù)演進的MxN WSS。兩種方案相比較，MCS技術(shù)更成熟，但是沒有濾波功能，插損大，對信號傳輸性能影響大。而MxN WSS技術(shù)難度大，不成熟，核心元器件集中于個別器件廠商手中，成本高昂。

  二者共同的缺點是都難以把端口數(shù)提高，從而滿足高維度ROADM需求。級聯(lián)使用將導(dǎo)致組網(wǎng)復(fù)雜，成本難以接受，故現(xiàn)在大多采用多組上下路方案解決CDC應(yīng)用場景。

  CDC-F的F是指波道間隔可調(diào)(FlexGrid)。隨著超100G的發(fā)展，信號波特率增加，波道間隔不再局限于50GHz，37.5GHz、62.5GHz、75GHz都逐漸商用，要求ROADM適應(yīng)新需求，濾波器的濾波窗口彈性可調(diào)。中興通訊已成功商用具備FlexGrid功能的ROADM產(chǎn)品，其可結(jié)合管控系統(tǒng)，實現(xiàn)端到端的FlexGrid功能，動態(tài)調(diào)整傳輸管道，充分合理地利用頻譜資源。

  波段擴展

  隨著超100G的發(fā)展，原C波段可容納的波道數(shù)減少，雖然單波速率提升，但是總帶寬提升有限，所以波段擴展成為發(fā)展的趨勢。2019年，中國電信新建的ROADM網(wǎng)絡(luò)從C波段擴展到CE波段，中國移動國干網(wǎng)絡(luò)亦在探討從C波段擴展到C++波段的技術(shù)路徑，中國聯(lián)通也在進行L波段的應(yīng)用研究。此背景下，ROADM必須與時俱進，同步超100G技術(shù)進展，進行波段擴展，適應(yīng)新的發(fā)展趨勢?，F(xiàn)階段ROADM可以支持CE波段，技術(shù)及產(chǎn)品均較成熟，而業(yè)界內(nèi)L波段的ROADM僅有零星的產(chǎn)品，發(fā)貨量非常小，且需要做進一步的改進以適應(yīng)超100G的應(yīng)用需求。而C++波段的ROADM還在研發(fā)階段。

  智能化

  智能化是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的大趨勢。ROADM作為物理層設(shè)備，必須具備可編程功能，同時結(jié)合管控系統(tǒng)、SDN技術(shù)等形成完整的智能化產(chǎn)品。ROADM本身即是實現(xiàn)遠程波長調(diào)度功能的設(shè)備，天生適應(yīng)智能化，CDC功能可進一步增強調(diào)度的靈活性。FlexGrid功能可結(jié)合其它產(chǎn)品做到傳輸管道動態(tài)調(diào)整。ROADM作為光網(wǎng)絡(luò)的一部分，同時也是全網(wǎng)智能化光功率自動管理系統(tǒng)的一部分。近年來光標簽技術(shù)廣泛用于ROADM系統(tǒng)，該技術(shù)可智能管理ROADM系統(tǒng)內(nèi)成百上千的波道，實現(xiàn)業(yè)務(wù)追蹤、錯連檢測、自動調(diào)度等智能化功能。相信隨著技術(shù)的發(fā)展，ROADM系統(tǒng)會引入更多的智能化技術(shù)，并與其它設(shè)備共同形成更加體系化的智能網(wǎng)絡(luò)。

  總結(jié)

  總體來說，ROADM相關(guān)技術(shù)在近幾年發(fā)展較好。32維ROADM結(jié)合超100G可實現(xiàn)每秒P比特級別的交叉容量，遠超現(xiàn)有的電交叉設(shè)備的交叉能力。光電混合各自發(fā)揮優(yōu)勢，更好地解決實際應(yīng)用是未來的趨勢。

  OXC集成近幾年的先進技術(shù)，易用性和集成度都有了質(zhì)的提升，大大降低了運營商的OPEX成本，并極大提升了ROADM的商用價值。未來幾年OXC的商用部署將是必然趨勢，其中，防塵、可靠性、運維和智能化等細節(jié)功能會成為各廠商的差異化競爭點，也是進一步的研究方向。

  另外，ROADM作為OTN的一部分，與時俱進地支持CDC-F、波段擴展、智能化等功能，未來幾年ROADM將進一步演進，滿足C+L波段光層調(diào)度、800Gbps業(yè)務(wù)等新增需求。相信未來ROADM會有更好的發(fā)展前景。

  作者：中興通訊 盧楠