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大容量光交叉ROADM技术最新进展

发布时间:2019-12-17  作者:卢楠 中兴通讯  阅读量:

5G来临,数据业务和多媒体业务发展迅猛,不仅对带宽资源的需求大大增加,而且业务具有更高的动态特性和不可预测性,要求光传送网具备更高的灵活性。以DC为中心的Mesh化组网,使得东西向流量五年来增长了四倍,需要光传送网具备多维度的业务调度和控制功能。未来,网络智能化是重要的网络发展趋势,可编程将是光传送网的基础要求。

可重构光分插复用(ROADM)设备可实现波长级业务智能快速调度功能,增强光传送网的灵活性和智能化。其核心器件是波长选择光开关(WSS),WSS可使光路系统中每个波长都可以被独立交换。多端口的WSS模块能独立将任意波长分配到任意路径,实现光层波长级调度。WSS再结合放大器、分光器、耦合器等器件,可通过搭积木的方式灵活组网,以适应不同的应用场景,增强光传送网的弹性和智能化。

近年来,ROADM主要朝着增加维度、全光背板、CDC-F、波段扩展、智能化等方向发展。下面将分别介绍这几方面技术的最新进展。

32维ROADM

随着网络的进一步Mesh化,ROADM站点的维度要求越来越高。不断产生的新业务类型,如多条光路承载业务、本地多组上下路业务等,都在一定程度上增加了ROADM维度需求。现在看来20维ROADM将很快难以满足市场需求。目前,中兴通讯已经完成了32维ROADM的研发工作,并在2018年成功通过了中国移动入网测试。网络整体架构支持ROADM的维度还会进一步扩展,在不久的将来会出现可以支持40维、48维甚至更高维度的ROADM系统。

OXC

随着ROADM维度的提升,内部连纤呈现指数级的增加。9维ROADM有72根内部连纤,20维ROADM则达到380根,而32维ROADM则可高达992根。对于工程现场人员来讲,连接关系复杂,无法通过手工方式有效梳理,极易出错,且错连排查困难,增加了大量的OPEX成本。而通过光纤编织技术,可以固化ROADM内部连纤,形成全光背板,省却纷繁复杂的连纤工作。同时结合高速光连接器和自动插拔技术,可实现插板即连纤,极大地提升了易用性的同时也有效改善了集成度,可实现一个槽位一块板卡解决一个线路维度的所有功能。此外,在可靠性方面可有效提升设备的防尘和环境适应能力。综合上述技术研发的新型无纤化ROADM系统OXC将成为高维度ROADM的最佳解决方案。中兴通讯已于2019年发布OXC子系统并成功商用。

CDC-F

CDC是指波长无关(Colorless)、方向无关(Directionless)、竞争无关(Contentionless),实现ROADM站点内任意波长调度到任意方向,且上下路波长竞争冲突时可正常调度。随着ROADM维度的增加,上下路波长数量激增,如果前期网络设计没有特意关注波道规划,后期很容易造成上下路波长冲突。而对于CDC功能,业内主要有两种实现方案。一是MCS,其基于EDFA-Array、分光器和光开关实现,另一种是基于原WSS技术演进的MxN WSS。两种方案相比较,MCS技术更成熟,但是没有滤波功能,插损大,对信号传输性能影响大。而MxN WSS技术难度大,不成熟,核心元器件集中于个别器件厂商手中,成本高昂。

二者共同的缺点是都难以把端口数提高,从而满足高维度ROADM需求。级联使用将导致组网复杂,成本难以接受,故现在大多采用多组上下路方案解决CDC应用场景。

CDC-F的F是指波道间隔可调(FlexGrid)。随着超100G的发展,信号波特率增加,波道间隔不再局限于50GHz,37.5GHz、62.5GHz、75GHz都逐渐商用,要求ROADM适应新需求,滤波器的滤波窗口弹性可调。中兴通讯已成功商用具备FlexGrid功能的ROADM产品,其可结合管控系统,实现端到端的FlexGrid功能,动态调整传输管道,充分合理地利用频谱资源。

波段扩展

随着超100G的发展,原C波段可容纳的波道数减少,虽然单波速率提升,但是总带宽提升有限,所以波段扩展成为发展的趋势。2019年,中国电信新建的ROADM网络从C波段扩展到CE波段,中国移动国干网络亦在探讨从C波段扩展到C++波段的技术路径,中国联通也在进行L波段的应用研究。此背景下,ROADM必须与时俱进,同步超100G技术进展,进行波段扩展,适应新的发展趋势。现阶段ROADM可以支持CE波段,技术及产品均较成熟,而业界内L波段的ROADM仅有零星的产品,发货量非常小,且需要做进一步的改进以适应超100G的应用需求。而C++波段的ROADM还在研发阶段。

智能化

智能化是网络发展的大趋势。ROADM作为物理层设备,必须具备可编程功能,同时结合管控系统、SDN技术等形成完整的智能化产品。ROADM本身即是实现远程波长调度功能的设备,天生适应智能化,CDC功能可进一步增强调度的灵活性。FlexGrid功能可结合其它产品做到传输管道动态调整。ROADM作为光网络的一部分,同时也是全网智能化光功率自动管理系统的一部分。近年来光标签技术广泛用于ROADM系统,该技术可智能管理ROADM系统内成百上千的波道,实现业务追踪、错连检测、自动调度等智能化功能。相信随着技术的发展,ROADM系统会引入更多的智能化技术,并与其它设备共同形成更加体系化的智能网络。

总结

总体来说,ROADM相关技术在近几年发展较好。32维ROADM结合超100G可实现每秒P比特级别的交叉容量,远超现有的电交叉设备的交叉能力。光电混合各自发挥优势,更好地解决实际应用是未来的趋势。

OXC集成近几年的先进技术,易用性和集成度都有了质的提升,大大降低了运营商的OPEX成本,并极大提升了ROADM的商用价值。未来几年OXC的商用部署将是必然趋势,其中,防尘、可靠性、运维和智能化等细节功能会成为各厂商的差异化竞争点,也是进一步的研究方向。

另外,ROADM作为OTN的一部分,与时俱进地支持CDC-F、波段扩展、智能化等功能,未来几年ROADM将进一步演进,满足C+L波段光层调度、800Gbps业务等新增需求。相信未来ROADM会有更好的发展前景。

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