基于100G+ROADM傳輸技術(shù)的研究與應(yīng)用

許健榮 吳文浩 陳建義

（中國(guó)電信廣東公司網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控維護(hù)中心 廣東 510120）

0 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)寬帶、OTT視頻業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，100Gb/s技術(shù)已經(jīng)逐漸從幕后的技術(shù)研究走向了商用前臺(tái)，尤其是最近兩年國(guó)內(nèi)發(fā)展更為迅速。同時(shí)，隨著電信市場(chǎng)開放程度逐漸提高，如何摸索能夠使效率最大化的商業(yè)模式和運(yùn)營(yíng)方式，將成為運(yùn)營(yíng)商在市場(chǎng)上制勝的關(guān)鍵。

1 現(xiàn)網(wǎng)主要技術(shù)問(wèn)題

當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商所采用的傳輸技術(shù)基本能滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，但也存在一些潛在的問(wèn)題：

（1）現(xiàn)有的10G/40GWDM系統(tǒng)缺乏低速率接口和調(diào)度能力，無(wú)法提供低速業(yè)務(wù)的靈活復(fù)用和快速調(diào)度。

（2）現(xiàn)網(wǎng)40G WDM系統(tǒng)只支持40G POS端口，無(wú)法滿足路由器40G及以上速率接口以太化的需求。

（3）在光纜線路上，部分90年代敷設(shè)的骨干光纜投產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，即將達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)壽命。部分光纜偏振模色散（PMD）較大。

（4）現(xiàn)有的40G WDM系統(tǒng)對(duì)線路色散、非線性、信噪比等有著非常嚴(yán)格的要求，系統(tǒng)維護(hù)和恢復(fù)難度較大，運(yùn)營(yíng)效率不高；

（5）現(xiàn)有10G/40G系統(tǒng)在開放業(yè)務(wù)時(shí)，經(jīng)常需要進(jìn)行多個(gè)站內(nèi)背靠背ODF波道跳接，業(yè)務(wù)開通或故障搶修時(shí)人工操作程度高。

為了使傳輸網(wǎng)能更好的適應(yīng)未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，采取新技術(shù)、解決現(xiàn)有問(wèn)題成為當(dāng)務(wù)之急。

2 100G技術(shù)

傳送網(wǎng)100G技術(shù)主要包括100G編碼調(diào)制技術(shù)、FEC技術(shù)以及100G線路傳輸技術(shù)等。先進(jìn)的編碼調(diào)制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離、大容量波分傳送技術(shù)的關(guān)鍵。

2.1 編碼技術(shù)

QPSK在40G系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，在100G系統(tǒng)中也成為最成熟的選擇。同時(shí)100G采用了偏振復(fù)用（PDM）方案。偏振復(fù)用技術(shù)利用光信號(hào)的兩個(gè)偏振態(tài)之間相互正交特性來(lái)實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)光載波上攜帶兩路信息，使得信號(hào)碼元速率下降一半，從而大大降低了對(duì)（光）電器件的帶寬要求。

2.2 相干技術(shù)

相干調(diào)制，就是利用要傳輸?shù)男盘?hào)來(lái)改變光載波的頻率、相位和振幅(而不像強(qiáng)度調(diào)制那樣只是改變光的強(qiáng)度) 。相干檢測(cè)，就是利用一束本機(jī)振蕩產(chǎn)生的激光與輸入的信號(hào)光在光混頻器中進(jìn)行混頻，得到與信號(hào)光的頻率、位相和振幅按相同規(guī)律變化的中頻信號(hào)。相干通信本身無(wú)法提高色散容限，但通過(guò)高速DSP算法處理將PMD、CD做補(bǔ)償處理可大幅提升PMD、CD容限，使光傳輸系統(tǒng)具有足夠的色散容限和偏振模容限，無(wú)需考慮線路傳輸上的色度色散和偏振模色散的影響。

2.3 基于OTN的100G技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

（1）高速大容量長(zhǎng)距傳輸：基于相干接收和偏振復(fù)用技術(shù)的80x100G WDM設(shè)備已成熟，具備1000公里以上的傳輸能力；取消色散補(bǔ)償模塊（DCM）、提升富裕度和網(wǎng)絡(luò)性能。

（2）消除線路非線性效應(yīng)：減少了線路放大器的數(shù)量和ASE噪聲的影響，降低了線路成本，提升了系統(tǒng)長(zhǎng)距離傳輸?shù)哪芰Α?/p>

定義 3[9] (1) Hom-Jordan李代數(shù)(L,[·,·]L,α,δ)稱為保積的,若α為態(tài)設(shè),滿足α([x,y])=[α(x),α(y)]; (2) 子空間η?L稱為Hom-Jordan李代數(shù)(L,[·,·]L,α,δ)的Hom理想,若α(η)?η并且[x,y]η, ?η, L。

（3）減小了線路傳輸時(shí)延：不同于40G系統(tǒng)，100G數(shù)字信號(hào)處理自適應(yīng)色散補(bǔ)償算法收斂迅速，保護(hù)恢復(fù)時(shí)間小于50ms，完全滿足電信級(jí)恢復(fù)時(shí)延的要求。

（4）大容量OTN交叉：商用化的OTN設(shè)備支持的最大交叉容量可達(dá)6.4T，支持SDH、以太網(wǎng)和OTN等多種業(yè)務(wù)接口。

3 ROADM技術(shù)

由于受到40G系統(tǒng)色散容限較小的限制，造成無(wú)法穿越多級(jí)ROADM，因此ROADM應(yīng)用不足；隨著100G商用的快速推進(jìn)，WSS器件的價(jià)格下降，100G+ROADM的應(yīng)用可在下一階段的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中分步部署。

3.1 光分插復(fù)用技術(shù)

ROADM是Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer的縮寫,即可重構(gòu)光分插復(fù)用器，是一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備。它可以通過(guò)網(wǎng)管操作將網(wǎng)元和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新配置，能夠動(dòng)態(tài)完成多個(gè)波長(zhǎng)在同一個(gè)網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)的上下路或直接穿通，并具備控制和管理波長(zhǎng)性能的功能。

3.2 ROADM技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

（1）40G由于色散容限問(wèn)題無(wú)法實(shí)現(xiàn)多級(jí)ROADM穿通，100G OTN與ROADM技術(shù)相互結(jié)合，而能夠?qū)崿F(xiàn)較好的應(yīng)用價(jià)值。

（2）ROADM工作在全光層面，業(yè)務(wù)傳送效率高，帶寬高時(shí)延小，適合不斷增長(zhǎng)的帶寬需求。ROADM 設(shè)備的靈活性易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展，隨業(yè)務(wù)發(fā)展而逐步增加投資；

（3）利用ROADM 具備的波長(zhǎng)通道在各個(gè)方向之間的靈活配置能力，實(shí)現(xiàn)智能配線架，完成樞紐節(jié)點(diǎn)的波長(zhǎng)通道多方向調(diào)度問(wèn)題；

（4）在無(wú)需人工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配的情況下，ROADM 可實(shí)現(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)的上下路及直通配置，極大降低后期維護(hù)工作的難度，減少波長(zhǎng)型業(yè)務(wù)開通和故障搶修的人工干預(yù)環(huán)節(jié)。

（5）ROADM 采用ASON/GMPLS 控制平面，支持多種網(wǎng)絡(luò)保護(hù)/恢復(fù)，生存性強(qiáng)。ROADM 通過(guò)提供節(jié)點(diǎn)的重構(gòu)能力極大提升工作效率及對(duì)客戶新需求的反應(yīng)速度。

4 100G+ROADM部署建議

骨干ROADM 組網(wǎng)可采用3種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)：

（1）局部具備多維度光纜路由的樞紐站點(diǎn)設(shè)置ROADM節(jié)點(diǎn)，根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃，部分波道采用WSS上下業(yè)務(wù)，部分采用傳統(tǒng)OMU、ODU上下業(yè)務(wù)，此種組網(wǎng)方式能夠較好地針對(duì)重要客戶業(yè)務(wù)設(shè)立專網(wǎng)，快速提供質(zhì)量高、時(shí)延小、帶寬高的業(yè)務(wù)，同時(shí)能夠節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，僅對(duì)重要客戶提供差異化服務(wù)。ROADM組網(wǎng)初期，推薦使用此組網(wǎng)方式。

（2）多維度光纜路由的樞紐站點(diǎn)設(shè)置ROADM節(jié)點(diǎn)，并與鏈狀/環(huán)狀的WDM/OTN 系統(tǒng)相結(jié)合，此種組網(wǎng)方式具備第一種組網(wǎng)方式的優(yōu)點(diǎn)，但相對(duì)建網(wǎng)成本較高。

（3）全網(wǎng)ROADM 組網(wǎng)，在目前技術(shù)發(fā)展水平線之下，全網(wǎng)需要統(tǒng)一廠商和設(shè)備型號(hào)，可以通過(guò)全網(wǎng)建設(shè)多個(gè)ROADM 網(wǎng)絡(luò)平面的方式引入多廠商的競(jìng)爭(zhēng)，此種組網(wǎng)方式成本最高，不建議初期部署。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，深入分析了100G、ROADM等關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)ROADM 設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用提出了部署建議?？梢灶A(yù)見(jiàn)，ROADM 光交叉與OTN 電交叉技術(shù)相結(jié)合，將成為光傳送網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)的主要方式，推進(jìn)光傳送網(wǎng)面向業(yè)務(wù)發(fā)展的成功轉(zhuǎn)型。

[1]彭江波等 ROADM技術(shù)的應(yīng)用分析與新型設(shè)備形態(tài)的構(gòu)想，光通信研究，2010年3期

[2]劉春燕 OTN設(shè)備的光層調(diào)度技術(shù)，科技風(fēng)，2011年9期

[3]通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《可重構(gòu)的光分插復(fù)用（ROADM）設(shè)備技術(shù)要求》