作者：中國移動通信集團設計院有限公司 劉建平 李勇  
    5/21/2009,從我國干線網(wǎng)絡的建設現(xiàn)狀來看，WDM系統(tǒng)基本以點對點架構為主，還不能稱為網(wǎng)絡。隨著IP業(yè)務的迅猛發(fā)展，運營商對WDM從單純地追求點到點的高傳輸帶寬轉向了能夠實現(xiàn)多顆粒級別的靈活匯聚、調度和管理。建設一個安全、高效、靈活的大容量光網(wǎng)絡成為必然，而選擇何種技術成為當前網(wǎng)絡建設面臨的突出問題。

構建光網(wǎng)絡的必要性
    目前傳送承載技術廣泛采用IPoverWDM的方式。在省去SDH層后，大部分SDH的保護和OAM功能必須由WDM平臺實現(xiàn)。但是傳統(tǒng)WDM系統(tǒng)基本上以提供點到點帶寬為主，組網(wǎng)能力較弱，而且對WDM系統(tǒng)的管理仍主要基于網(wǎng)元級，網(wǎng)絡的配置和調度基本上以手工為主。
    目前有些干線光網(wǎng)絡中，運營商不采用傳送層保護，將保護任務交給業(yè)務網(wǎng)絡來進行，但是業(yè)務網(wǎng)絡無法感知光纜的物理拓撲，難以識別多個物理通道的相關性，很容易引起震蕩和阻塞，因此只能采用網(wǎng)絡輕載的策略，投資較大，而且業(yè)務層進行倒換效率也比較低，因此，目前在傳送層進行保護是大多數(shù)運營商的共識。
    目前現(xiàn)網(wǎng)上采用的保護方式主要為1+1光通道保護，但也是一種過渡方式。面對量大、突發(fā)的業(yè)務特征，現(xiàn)有實現(xiàn)方式困難重重。運營商迫切需求建設安全、靈活、高效的光網(wǎng)絡。
    光網(wǎng)絡的核心是節(jié)點技術和傳送技術，另外還包括控制平面及組網(wǎng)技術、網(wǎng)管與維護技術等。目前，40Gbit/s和超長距WDM系統(tǒng)的成功商用使得傳送能力得到了大規(guī)模的提高，光網(wǎng)絡技術的發(fā)展和應用集中在節(jié)點技術上，本文重點考察節(jié)點技術，探討基于光交叉的ROADM和基于電交叉的OTN在干線中的應用。

ROADM技術狀況與設備發(fā)展
    ROADM是為滿足下一代網(wǎng)絡對WDM系統(tǒng)的要求而發(fā)展起來的一種技術。ROADM在2004年興起在日本，目前已經在北美、歐洲和日本等地廣泛應用。ROADM的應用從最初的城域網(wǎng)，開始向本地網(wǎng)和骨干網(wǎng)發(fā)展。多數(shù)運營商需要多維ROADM，目的是優(yōu)化網(wǎng)絡結構（由環(huán)向多環(huán)互聯(lián)和MESH方向演進），提高自動化程度，降低OPEX；同時通過光層直通減少背靠背的連接，降低組網(wǎng)成本。
    針對ROADM的標準化工作主要在ITU-T開展，ITU-T定義了G.680建議《光網(wǎng)元的物理傳遞功能》。我國的行業(yè)標準《可重構的光分插復用（ROADM）設備技術要求》已經報批，主要規(guī)范內容包括：設備技術要求（功能、保護、上下波等）、設備接口要求、設備傳遞參數(shù)、OTU參數(shù)要求、管理要求等。
    ROADM設備的核心是光交換，主要有三種結構類型，早期采用波長阻斷器（WB）、平面波導（PLC），現(xiàn)在多采用波長選擇交換（WSS）型�；�于WSS方案的ROADM支持任意波長從任意端口上下，配合當前比較成熟的可調諧OTU，支持端口無關的波長上下功能；支持群路上下，一個光口同時上下多個波長，并用MUX/DEMUX、OADM對這些端口上下的波長復用/解復用；在下路解復用及穿通控制部分使用耦合器替代WSS，可支持廣播、組播功能；支持多向ROADM，基本能夠滿足組網(wǎng)的需求。
    ROADM設備的主要優(yōu)勢：支持兩個以上方向的波長重構；實現(xiàn)全光組網(wǎng)以及業(yè)務（波長）靈活調度；可以快速提供業(yè)務（光通道），多數(shù)支持本地任意方向的任意波長從任意端口上下；省去OEO轉換，降低傳輸成本，并實現(xiàn)業(yè)務的完全透明傳送與交換；適合大顆粒業(yè)務的傳送（10Gbit/s、40Gbit/s等）；可以在本地或遠端進行波長上下路和直通的動態(tài)控制；光層全自動，簡單、快速地開展業(yè)務；靈活的網(wǎng)絡配置，及時適應需求的變化；避免帶寬匱乏和波長閑置同時存在的情況，提高帶寬利用率；可以通過配合邊緣的OTN接口及電交叉，整合SDH和WDM層，簡化網(wǎng)絡等等。
    ROADM設備存在的主要問題：組網(wǎng)半徑受到物理傳輸參數(shù)的限制（殘余色散、非線性效應、OSNR等），導致傳輸距離受限，這在40Gbit/s應用時尤為嚴重，大大限制了其在長途傳輸中的應用；不支持多廠家環(huán)境、無法實現(xiàn)不同廠家互聯(lián)互通；不支持多規(guī)格網(wǎng)絡（如100GHz、50GHz規(guī)格不能混合組網(wǎng)）。ROADM為光層處理，無法簡單實現(xiàn)業(yè)務的匯聚，也無法根據(jù)不同業(yè)務提供不同帶寬，同時存在波長阻塞的可能，資源使用率不高。如果管理或者設定出現(xiàn)問題，容易出現(xiàn)自環(huán)現(xiàn)象，造成網(wǎng)絡故障。ROADM的初期投資成本較高，這在傳統(tǒng)WDM價格持續(xù)下降的今天尤為明顯。
   
        圖1 某省內干線網(wǎng)絡拓撲結構圖
    ROADM的應用主要在北美市場，Verizon已經采用了泰樂公司的7100光傳送系統(tǒng)構建城域骨干網(wǎng)絡。日本市場由于富士通在ROADM領域的領先地位早期發(fā)展較好。歐洲正在謹慎地開展ROADM的應用，芬蘭Corenet首次涉及多維ROADM的運營，Corenet使用的是ECI的XDM系列產品。
    目前國內對ROADM關注較多：2007年中國移動、中國電信和原中國網(wǎng)通陸續(xù)進行了相關測試。但僅有幾個公司開始對ROADM進行公開商用，主要包括中國移動陜西公司、上海廣電等。國內推廣并支持ROADM的廠家包括華為（OSN6800和8800設備）、阿朗（1850系列）、中興（M900/M800）和烽火（Fonst3000產品）、愛立信（MHL3000WSS）和諾基亞西門子通信（SURPASShiT7300）等。

OTN的技術狀況與設備發(fā)展
    ITU-T從1998年左右啟動了OTN系列標準的制定，目前已經基本完善，形成了一系列標準：體系結構（G.871,G.872）、結構和映射（G.709,G.7041,G.7042）、功能特性方面（G.798）、物理接口方面（G.959.1,G.693）、網(wǎng)絡性能方面（G.8251，G.optperf，M.2401）、網(wǎng)絡保護方面（G.808.1，G.873.1,G.873.2）、網(wǎng)絡安全方面（G.664）等。國內對OTN技術的發(fā)展也頗為關注，目前已完成了2個OTN行標（等同G.709和G.959.1）和1個國標（等同G.798），正在進行OTN網(wǎng)絡總體要求等行標的編寫。
    OTN的主要優(yōu)勢包括：多種客戶信號封裝和透明傳輸，支持SDH、ATM、以太網(wǎng)，其它業(yè)務也正在制訂中；大顆粒的帶寬復用、交叉和配置，可以基于電層ODU1(2.5Gbit/s)、ODU2(10Gbit/s)和ODU3(40Gbit/s)，遠大于SDH的VC12和VC4；強大的開銷和維護管理能力；增強了組網(wǎng)和保護能力。OTN的主要問題：OTN對GE、10GE、40GE和100GE的映射和交叉連接的標準還不完善；基于電交叉的OTH設備交叉容量仍有待進一步提高，支持的交叉顆粒仍只有ODU1和ODU2，不同廠家的互聯(lián)互通仍存在問題；控制平面、管理和維護需要更多的現(xiàn)網(wǎng)積累。
    從2007年開始，中國電信、原中國網(wǎng)通和中國移動等已經開展OTN技術的應用研究與測試驗證，而且部分省內或城域網(wǎng)絡也局部部署了基于OTN技術的網(wǎng)絡，組網(wǎng)節(jié)點有基于電層交叉的OTN設備，也有基于ROADM的OTN設備。
    目前在國內得到應用的支持OTN電交叉的設備主要包括Infinera公司的DTN設備，華為的OSN6800、OSN8800設備，中興的ZXMPM800和烽火FONST3000等，部分設備的電交叉能力已經達到了Tbit/s量級，已經可以提供類似SDH的交叉。

節(jié)點技術在我國干線工程的應用
    基于光交叉的ROADM和基于點交叉的OTN目前設備均相對成熟，但是兩者的工程使用卻有較大的差別。圖1是某省內干線WDM系統(tǒng)配置現(xiàn)狀，如果用ROADM重新設計，則需要增加電再生站，原站點需要調整，通過分析和比較，ROADM整體上能夠大大節(jié)省業(yè)務節(jié)點再生OTU的數(shù)量，OTU的總數(shù)量大約能減少一半。如果采用基于電交叉的OTN設備，局站幾乎不需要進行調整，且由于OTN采用線路支路分離的方式，和原系統(tǒng)相比OTU的支路部分減少至少三分之二以上。而且由于OTN采用類似“帶寬池”的概念，其管理和維護更加方便。
    通過對ROADM技術和OTN技術的比較和工程應用分析筆者發(fā)現(xiàn)，由于OTN在局站設置、工程設計與傳統(tǒng)WDM系統(tǒng)接近，管理維護與運營又比較接近傳統(tǒng)的SDH，而且采用線路和業(yè)務支路分離的OTU模式，形成“帶寬池”，更加方便傳統(tǒng)WDM的平滑演進，因此具備更多的優(yōu)勢。特別是隨著設備的發(fā)展，電交叉能力已經達到了Tbit/s量級。從上述分析也可看出，無論是ROADM還是OTN，提供高集成的、簡單、低成本的純電再生站點（無需交叉、無需上ODF）是降低成本的一個主要渠道。
    干線容量較大，節(jié)點方向較多，目前運營商絕大多數(shù)采用傳統(tǒng)WDM，局站設置和管理維護等不宜做較大調整，目前使用ROADM存在規(guī)劃困難、設計復雜的問題，而且當前容量也不能滿足需求，建議在小范圍或者規(guī)模較小的省內干線使用。以電交叉為基礎的OTN有較大優(yōu)勢，運營商在新建WDM時可以采用完全兼容傳統(tǒng)WDM的OTN設備，逐步取消調度ODF的使用，通過標準OTN接口解決不同廠家之間和與現(xiàn)有WDM系統(tǒng)的互聯(lián)互通問題，逐步實現(xiàn)光通道的端到端管理和維護，提高管理、維護和運營能力，逐步構建一個安全、高效、靈活的光網(wǎng)絡基礎傳送平臺是完全可行的。
    總之，從現(xiàn)在來看，未來的干線傳送網(wǎng)絡將是一個以電交叉OTN為核心的、配合以局部光交叉ROADM的高可靠的、高效靈活的光網(wǎng)絡。(來源：通信世界周刊)