利用ROADM技术在干线光传输网组建网络的应用研究

◆吴齐勇

利用ROADM技术在干线光传输网组建网络的应用研究

◆吴齐勇

（福州理工学院 福建 350506）

网络信息技术促进了社会经济的发展，网络业务日益丰富与繁忙，加剧了网络传输的负担，传统的波分利用技术（WDM）已日渐不能满足社会发展的需求，为了确保光传输网实现有序运行、灵活调度、安全可靠，可重构光分插复用器（ROADM）走进了人们的视线，并且在不断地研究中得到了广泛的应用。ROADM技术能够对波长业务进行灵活调度，提高网络传输的管理水平与效率，让整个网络更加智能化，因而近年来利用ROADM技术，在干线光传输网络组建网络的应用备受人们的关注。

光传输网；ROADM技术；组网；应用

1 ROADM技术

随着超长距密集波分技术的发展与成熟，网络传输业务的瓶颈也逐步得到有效解决，运营商从建设带宽的方式转移到带宽的管理上，更好地适应新时期光传输网络的带宽大颗粒化、分组化、动态化的组网需求。密集波分复用技术（DWDM）是目前运营商最常用到的光层组网技术，其通过复用、解复用器可以在很大程度提高网络的传送能力，但是DWDM系统只能实现从一个端点到另一个端点的传输，无法满足网络灵活调度的管理需求。在科技不断发展的浪潮中，光分插复用技术（OADM）的研究，使之前从点到点的组网结构逐渐迈向环网结构，但是OADM的光通道只是上下固定数目和波长，并不能真正实现网络业务的灵活调度、可靠性、可维护性以及可扩展性，难以满足当前业务网络管理IP化和分组化的要求。为了有效解决光传输网组建网络的技术瓶颈问题，经过研究，光传输网技术得到有效的突破，可重构光分插复用技术（ROADM）逐渐被应用于光传输网组建网络的建设中，为运营商组建光传输网络提供全新的方向与思路。

ROADM技术可通过软件根据网络业务的需求，在一个节点上对光通道的上下路（Add/Drop）以及波长进行灵活调度。简而言之，ROADM技术可根据业务的需要指配上路波长，提高光传输网的管理水平和服务质量，有效地解决了传统WDM网络的问题。ROADM技术包括三个子系统：平面光波电路、波长阻断器、波长选择开关。

1.1 平面光波导技术

平面光波导技术（PLC Planar Lightwave Circuits）就是光波导位于一个平面内，这种技术就像是普通的单层电路板一样，把所有的电路都设计在基板的同一平面上。它的优点是复用、解复用技术成熟、可靠，有效降低建设成本，便于光传输网升级到光交叉连接（OXC）。

1.2 波长阻断技术

波长阻断器（WB Wavelength Blocker）的优点是技术成熟、结构简单、成本较低、模块化程度好、支持网络灵活扩展，而它的缺点是当上下路波长较多时，成本会较高，而且当采用固定滤波器时，上下路波长就无法实现动态调配，导致其不易于向OXC过渡。

1.3 波长选择交换器

波长选择开关（WSS Wavelength Selective Switch）基于微电子机械系统（MEMS）光学平台，其结构简单、带宽高、色散低，具有较好的波长扩展及方向扩展性，能够同时支持10/40Gbit/s光信号，能够支持更高的维度，但其集成的部件较多，控制也较为复杂。

这三种技术各有各的优势，具体的应用要根据光传输网组建网络的需求而定。比如为了实现不同方向的环间互联以及构建无线网格网络（Mesh），可采用WSS的ROADM，实现远程调配所有直通端口和上下端口，为所有方向提供波长粒度的信道，提高网络传输管理水平。

2 ROADM技术的优势

传统WDM系统均采用线性组网，这种组网的模式降低了光层穿通的比例，组建网络成本较高，经济性较差。为实现波道的自动调度，虽然可以借助调节波道的方式，但是波道只能是少数，再加上系统数量繁多，使系统之间的互联情况变得更加复杂，也就无法实现快速的调度和维护，效率较低。相比于传统WDM网络，ROADM技术更具有网络业务传输与管理的优势：

（1）调度灵活。ROADM技术实现了光传输网络在光层的波长自由调度和恢复，极大地提高了网络业务灵活调度的能力，改变了传统WDM网络的局限性，可以快速满足客户的不同需求，为光传输网组建网络提供了有力技术支持。

（2）安全性高。在ROADM网络中引入管控机制以及多种保护方式，既可保护传送层，又可通过重路由实现网络自动恢复，当发生网络故障时，传输网络会自动对业务加以保护，并快速恢复通网，进而提高光传输网络的可靠性和业务的安全性。

（3）扩展性强。在波长选择性开关具有网状架构，其与PLC和WB不同，不需要对网络互连架构进行预先设定，具有很大的“自由性”，能够支持任意波长的自由交换，而且当端口容量足够的话，光传输网络可以灵活增加线路的维度，对网络的容量和结构进行扩展。

（4）经济性良好。利用100G技术的光层优势，提高了光层穿通的能力，而且区域网内都采用同一厂家同一型号的设备，这在很大程度上降低网络传输管理与维护的难度，同时也最大限度地减少了工程的项目数量以及工程界面复杂实性，经济性良好。

3 ROADM技术组网的应用

随着ROADM技术的日益成熟，其优势已然显而易见，而且目前在光传输网组建网络的建设已完全具备了大规模部署ROADM的条件，但是在组网的设计与建设过程中，工作人员仍然需要树立科学意识，根据业务需求以及网络建设的实际情况，合理应用ROADM技术，才能充分发挥出ROADM技术的积极作用，提高网络传输的灵活性、经济性与安全可靠性。

3.1 合理规划路由

路由规划的目标是既要优化网络资源，又要提高网络资源的利用率，从根本上满足服务质量（QOS）的要求。ROADM技术继承了传统WDM系统的优点，在光传输网中采用网格型组建网络，和链型网相比，其具有多节点、流量大和高度节点连接等特点，有效地实现了传输网络的多物理层路由传输与调度，为此，工作人员应采用启发式算法、遗传算法和蚁群算法等，合理规划路由的选择与设置，这是实现业务传输灵活调度和保护的必要条件。另外，在选择光缆型号时，应从光缆的质量、安全性以及系统的要求等综合因素进行考虑。

3.2 科学设置网络节点

网络节点的设置直接关系到网络传输业务能力的高低，节点设置不合理会导致业务传输迟滞，不能发挥ROADM技术的高效作用，因而工作人员首先应根据业务的需求科学设置网络节点，保障光传输网有序运行，还应从完善与优化网络结构的角度去考虑，在重要的光缆交叉节点设置站点，方便日后的网络维护以及网络建设，而且网络的光跳段距离的设置尽量保持在70-90公里，才能确保业务高质量的传送。

3.3 合理设计网络拓扑

网络拓扑的结构与网络运行的效率和扩展性息息相关，结构的选用直接影响着网络的建设成本。因此，网络拓扑结构的设计必须坚持经济性、可靠性、流量分布的合理性以及最小时延性的原则。网络拓扑结构主要有星型结构、环型结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构等，ROADM组网结构通常选用星型、环型、网状3种结构。工作人员在设计网络拓扑时，从光传输网络的传输性能、保护性能和经济性等方面加以综合考虑。

其从网络中心到每个节点都只有一条通信线路，线路少，结构简单，成本低，有利于统一管理。但是这样的结构导致中心负担很重，当中心发生故障时，就会致使全网瘫痪。因此，工作人员在设计时要从业务实际需求出发，保证光传输网组建网络的经济与高层次性。

3.4 便于维护

日常维护工作同样是组网建设的重要内容，工作人员在设计ROADM网络时，应多做一手准备，这是确保网络业务正常传输的重要途径，当网络出现故障时，备用路由就马上启动，承载传输业务，确保业务的顺利传送，避免因网络故障而带来的影响。

4 结束语

随着网络技术的高速发展，以及网络传输业务的不断增长，传统的WDM系统已不能适应新时代的发展要求。ROADM技术的研究与应用为光传输网带来了新的组网技术和理念，有效地解决传统网络发展的瓶颈问题，实现光网业务调度的灵活性、经济性、可靠性，提高了业务传输的效率，在社会经济的不断发展过程发挥着积极的作用。

[1]袁方.ROADM和OTN技术在干线传输网络的应用[J].中国新通信，2019（07）.

[2]曹仰忠.ROADM技术在本地传送网中应用探讨[J].信息通信，2017（06）.

[3]王君宇.ROADM技术的发展及应用趋势探讨[J].数字通信世界，2019（08）.