ROADM網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用場(chǎng)景分析

前言

為適應(yīng)以IPTV、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等為代表的新型電信業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，為解決傳統(tǒng)WDM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展及建設(shè)中存在的問(wèn)題，打破省際、省內(nèi)干線分層界面，采用新型ROADM設(shè)備進(jìn)行扁平化組網(wǎng)已勢(shì)在必行。新型ROADM區(qū)域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)需提供從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、局（站）設(shè)置、路由及波長(zhǎng)規(guī)劃、業(yè)務(wù)保護(hù)恢復(fù)機(jī)制以及系統(tǒng)調(diào)度管理等方面的整體建設(shè)策略，通過(guò)多種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，提出ROADM網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法與原則，對(duì)今后ROADM網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃建設(shè)給出建議。

1 與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別

1.1 ROADM網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)WDM網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別及優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)有傳統(tǒng)的WDM系統(tǒng)采用線性組網(wǎng)，這是國(guó)內(nèi)沿用了數(shù)十年的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式。線性組網(wǎng)，不同系統(tǒng)間需要電層轉(zhuǎn)接，導(dǎo)致光層穿通的比例降低，建網(wǎng)成本增加，經(jīng)濟(jì)性較差。而且波分不成網(wǎng)，雖然可以采用調(diào)度波道接入OTN的方式，實(shí)現(xiàn)了少量波道的自動(dòng)調(diào)度，但是由于系統(tǒng)數(shù)量繁多，導(dǎo)致系統(tǒng)間互聯(lián)情況復(fù)雜，不利于快速調(diào)度和維護(hù)，大量電路調(diào)度必須采用手動(dòng)跳纖方式，調(diào)度效率低。另外機(jī)房資源消耗嚴(yán)重。100G波分系統(tǒng)的功耗較10G波分系統(tǒng)增長(zhǎng)近3倍，對(duì)機(jī)房的空間、電源、空調(diào)等系統(tǒng)帶來(lái)巨大的壓力。而不同系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)接帶來(lái)的機(jī)位和功耗需求加劇了資源的消耗。同時(shí)工程管理復(fù)雜，系統(tǒng)數(shù)量多、設(shè)備廠家多，導(dǎo)致需要管理的項(xiàng)目數(shù)量和參與單位數(shù)量多、工程界面復(fù)雜、協(xié)調(diào)量大。

與傳統(tǒng)WDM網(wǎng)絡(luò)不同，ROADM的設(shè)備形態(tài)和技術(shù)特點(diǎn)直接明確了它的建網(wǎng)模式：區(qū)域化的網(wǎng)狀網(wǎng)。采用區(qū)域化組網(wǎng)模式，區(qū)域內(nèi)采用同一廠家設(shè)備，減少系統(tǒng)間轉(zhuǎn)接；充分發(fā)揮ROADM技術(shù)優(yōu)勢(shì)，最大限度地實(shí)現(xiàn)光層穿通能力，減少電層中繼的數(shù)量，提升建網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性。利用ROADM技術(shù)在光層的波長(zhǎng)調(diào)度能力，可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域網(wǎng)內(nèi)所有業(yè)務(wù)的自動(dòng)調(diào)度能力，加快波長(zhǎng)業(yè)務(wù)提供速率，快速響應(yīng)客戶需求，提高調(diào)度靈活性。利用多種保護(hù)方式和ROADM網(wǎng)絡(luò)的WSON功能，建立基于傳送層的保護(hù)和基于控制層的重路由恢復(fù)機(jī)制，在區(qū)域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)級(jí)的保護(hù)恢復(fù)能力，提升網(wǎng)絡(luò)可靠性及業(yè)務(wù)生存性。利用軟件化的運(yùn)維手段，提供基于網(wǎng)管的性能監(jiān)測(cè)和故障管理能力，提供基于控制平面的電路、波道路由的調(diào)整能力和應(yīng)對(duì)故障的自動(dòng)保護(hù)和恢復(fù)能力等，提高維護(hù)便利性。

1.2 2種網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的區(qū)別

從傳統(tǒng)WDM發(fā)展到ROADM網(wǎng)絡(luò)，規(guī)劃設(shè)計(jì)方法、運(yùn)行維護(hù)手段都需要從業(yè)務(wù)適配網(wǎng)絡(luò)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)適配業(yè)務(wù)模式，主要區(qū)別如表1所示。

表1 傳統(tǒng)WDM與ROADM網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別

傳統(tǒng)的WDM系統(tǒng)是線性網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)單一，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)通常從局（站）設(shè)置、光纜選擇、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模容量、設(shè)備選型等方面考慮，是從20世紀(jì)沿用至今的流程式設(shè)計(jì)方法（見(jiàn)圖1）。

圖1 傳統(tǒng)WDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

ROADM系統(tǒng)是Mesh型網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，路由多樣，更有多種保護(hù)方式與業(yè)務(wù)路由策略，因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)也是一件極其復(fù)雜的工作。主要體現(xiàn)在各種因素相互影響，相互制約，需要設(shè)計(jì)人員對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)模型、保護(hù)恢復(fù)策略、設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)及其之間的關(guān)系非常了解，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)本身更是一個(gè)循環(huán)往復(fù)的過(guò)程（見(jiàn)圖2）。

圖2 ROADM系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

總的來(lái)說(shuō)，從WDM向ROADM的發(fā)展，是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃“從局部到全局”的轉(zhuǎn)變，是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)“由線向面”的轉(zhuǎn)變。ROADM網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)需要關(guān)注的內(nèi)容：業(yè)務(wù)需求分析、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)路由策略與保護(hù)機(jī)制的制定、傳輸性能分析與設(shè)備配置等。

2 網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)置

ROADM在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)置時(shí)，主要遵循以下原則。

a） 從滿足業(yè)務(wù)需求的角度考慮，傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)在業(yè)務(wù)上下需求的節(jié)點(diǎn)設(shè)站。

b） 從完善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的角度考慮，傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)在重要的光纜交叉節(jié)點(diǎn)設(shè)站。

c） 從確保傳輸信號(hào)質(zhì)量考慮，傳輸網(wǎng)絡(luò)中光跳段設(shè)置盡可能平均，距離設(shè)置70~90 km。

d） 個(gè)別業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)存在機(jī)房電源和空間接近滿負(fù)荷的情況，也可通過(guò)局間中繼延伸的方式在市內(nèi)相鄰局址設(shè)站。

2.2 光纜路由選擇

ROADM網(wǎng)絡(luò)的一大優(yōu)勢(shì)在于其網(wǎng)狀網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，可以提供豐富的系統(tǒng)路由，為業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度和保護(hù)恢復(fù)提供保障。因此，豐富的光纜路由資源是建設(shè)ROADM網(wǎng)絡(luò)并充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)。

對(duì)于光纜的選擇，需要從光纜質(zhì)量、光纜安全性、系統(tǒng)建設(shè)需求等方面綜合考慮，具體的選擇原則如下：

a） 基于光纜網(wǎng)結(jié)構(gòu)，充分利用區(qū)域內(nèi)所有光纜資源，盡可能豐富系統(tǒng)路由，以充分發(fā)揮ROADM網(wǎng)絡(luò)的靈活性。

b） 以復(fù)用段為單位進(jìn)行光纜路由選擇，選取纖芯質(zhì)量符合系統(tǒng)開(kāi)通要求的光纜。

c） 同段落有多個(gè)系統(tǒng)路由的，宜采用不同物理路由光纜，以盡可能提升業(yè)務(wù)承載安全性。

d） 對(duì)于光纜資源豐富的段落，可考慮設(shè)置OMSP保護(hù)，但考慮到傳輸性能不建議設(shè)置OLP保護(hù)。

e） 由于網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浜蜆I(yè)務(wù)模型存在差異，在ROADM網(wǎng)擴(kuò)容到一定階段會(huì)出現(xiàn)部分段落波道資源緊張的情況，可通過(guò)增加線路維度的方式進(jìn)行擴(kuò)展，這種情形應(yīng)注意共享風(fēng)險(xiǎn)鏈路組（SRLG）的設(shè)置。

2.3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

ROADM組網(wǎng)可以應(yīng)用于鏈形、環(huán)形和網(wǎng)狀網(wǎng)3類網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。

網(wǎng)狀組網(wǎng)路由豐富，在設(shè)備或線路故障時(shí)通過(guò)路由切換迂回確保業(yè)務(wù)暢通，是智能光網(wǎng)絡(luò)的主要組網(wǎng)方式之一。多維ROADM非常適合用于建設(shè)網(wǎng)狀網(wǎng)（見(jiàn)圖3）。

圖3 ROADM網(wǎng)狀組網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

從ROADM網(wǎng)絡(luò)光層傳輸性能、保護(hù)恢復(fù)性能和建網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性等方面考慮，網(wǎng)狀網(wǎng)的范圍不宜太大，主要應(yīng)用場(chǎng)景包括省際區(qū)域骨干網(wǎng)（如京津冀區(qū)域、長(zhǎng)三角區(qū)域等）、省內(nèi)骨干網(wǎng)、本地網(wǎng)的核心匯聚層等。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)區(qū)域內(nèi)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)分布及光纜網(wǎng)結(jié)構(gòu)，盡可能多地實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)間光層連接，豐富Mesh網(wǎng)路由，各節(jié)點(diǎn)至少要有2個(gè)及以上的物理路由與其他節(jié)點(diǎn)互聯(lián)。一條業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)的ROADM節(jié)點(diǎn)數(shù)不宜太多，以提高每個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備利用率，原則上建議每條業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)的ROADM節(jié)點(diǎn)不超過(guò)3個(gè)（不包括業(yè)務(wù)上下節(jié)點(diǎn)）。

2.4 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程

網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)的確定，是ROADM系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第1步。通常要從業(yè)務(wù)需求入手，來(lái)確定節(jié)點(diǎn)設(shè)置與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，鑒于業(yè)務(wù)種類的不同與組網(wǎng)范圍的限制，需對(duì)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行歸并整理，制定出合理的業(yè)務(wù)模型進(jìn)行模擬仿真。通過(guò)智能化的仿真手段，可以找出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的瓶頸，對(duì)光纜路由的建設(shè)與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的完善給出指導(dǎo)意見(jiàn)。設(shè)計(jì)流程如圖4所示。

圖4 ROADM網(wǎng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程示意圖

3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3.1 業(yè)務(wù)路由策略

ROADM系統(tǒng)通常需要借助專用規(guī)劃軟件相關(guān)功能，在進(jìn)行業(yè)務(wù)路由及波長(zhǎng)規(guī)劃時(shí)需確定業(yè)務(wù)路由策略。目前主流設(shè)備廠家軟件支持的基本路由策略主要有以下幾種方式。

a） 最小跳數(shù)：業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)的ROADM節(jié)點(diǎn)數(shù)量最少，對(duì)應(yīng)業(yè)務(wù)開(kāi)通的投資最小。

b） 最短路徑：業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)的光纖距離最短，對(duì)應(yīng)業(yè)務(wù)的時(shí)延最小。

c） 最優(yōu)信噪比：基于光學(xué)參數(shù)計(jì)算路徑，對(duì)應(yīng)較優(yōu)的傳輸性能。

d） 負(fù)載均衡：路由規(guī)劃時(shí)避免大量波道集中走某一路由，減少波長(zhǎng)沖突。

對(duì)于理想的網(wǎng)狀網(wǎng)，前3種路由策略往往呈現(xiàn)出高度的相關(guān)性。對(duì)于個(gè)別光纜質(zhì)量差別較大，以及路由繞遠(yuǎn)、站距不均的段落，不同的策略會(huì)導(dǎo)致不同的規(guī)劃結(jié)果。負(fù)載均衡策略有別于其他3種，它可以有效降低網(wǎng)絡(luò)擁塞發(fā)生的概率，提升網(wǎng)絡(luò)利用率。

此外，還有自定義路由約束（指定必經(jīng)/必不經(jīng)）、設(shè)置預(yù)留波長(zhǎng)等路由策略，通常根據(jù)運(yùn)維部門的習(xí)慣和要求來(lái)選取。在路由規(guī)劃時(shí)，也可以同時(shí)選取多種路由策略，并設(shè)置不同的權(quán)重。

IP業(yè)務(wù)、大客戶業(yè)務(wù)是傳輸網(wǎng)的主要業(yè)務(wù)，時(shí)延性能是其最關(guān)鍵指標(biāo)，在進(jìn)行IP業(yè)務(wù)承載時(shí)要求鏈路路由距離盡可能短；從傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度考慮，要求系統(tǒng)路由電中繼盡量少、波道利用率盡量高，以降低建網(wǎng)成本、減少機(jī)房配套等需求。基于上述情況，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，建議根據(jù)業(yè)務(wù)屬性選取路由策略。

a） 對(duì)于時(shí)延性能要求高的大客戶、國(guó)際等業(yè)務(wù)，建議選取最短路徑策略。

b） 對(duì)于數(shù)量大、時(shí)延性能要求一般的業(yè)務(wù)，建議選取最短路徑+負(fù)載均衡策略。

c） 對(duì)于有特殊要求的業(yè)務(wù)，建議自定義路由約束策略（雙路由分擔(dān)、指定必經(jīng)/必不經(jīng)等）。

3.2 網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)與恢復(fù)

ROADM系統(tǒng)通常采用Mesh型組網(wǎng)，相比于鏈形系統(tǒng)單一路由，ROADM網(wǎng)絡(luò)具有業(yè)務(wù)量大、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)多、節(jié)點(diǎn)連通度高等特點(diǎn)，保護(hù)恢復(fù)的應(yīng)用更加復(fù)雜。

網(wǎng)絡(luò)保護(hù)是指發(fā)現(xiàn)故障后，將業(yè)務(wù)從工作波道倒換到預(yù)先配置好的保護(hù)波道中，從而快速實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的恢復(fù)，降低故障對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響。光層的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)主要分為光復(fù)用段/光放段保護(hù)、光通道層1+1保護(hù)等。

OMSP和OLP都屬于光線路保護(hù)內(nèi)容，主要利用在入纖點(diǎn)設(shè)置分光器/耦合器，通過(guò)雙發(fā)選收機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)，一般能夠滿足倒換時(shí)間小于50 ms的要求。

OMSP保護(hù)是最經(jīng)濟(jì)高效的保護(hù)方式，已經(jīng)在中國(guó)聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用。OLP保護(hù)應(yīng)用較少，主要原因是OLP板卡的光層損傷效應(yīng)在長(zhǎng)距離傳輸中得到累積，會(huì)極大地削弱傳輸性能。ROADM網(wǎng)絡(luò)中，不建議采用OLP保護(hù)。OMSP保護(hù)具有單段孤立性和協(xié)議無(wú)關(guān)性，故障影響的范圍更小，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)80個(gè)波道的同時(shí)保護(hù)，且保護(hù)倒換時(shí)間不超過(guò)50 ms，可實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的低成本高效保護(hù)。

光通道層保護(hù)（OCH 1+1）與OMSP/OLP保護(hù)相似，OCH 1+1也是通過(guò)分光器/耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，只是設(shè)置的位置有所不同，共有2種實(shí)現(xiàn)方式，利用1+1保護(hù)單元分離出工作通道和保護(hù)通道，經(jīng)由不同的上下路模塊接入ROADM光交叉進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，也是通過(guò)雙發(fā)選收機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)保護(hù)，可以滿足倒換時(shí)間小于50 ms的要求。OCH 1+1保護(hù)占用通道資源較多，每條業(yè)務(wù)均需配置2塊保護(hù)板卡，網(wǎng)絡(luò)重載時(shí)機(jī)房空間占用較多，不建議大量業(yè)務(wù)采用該保護(hù)方式。

ROADM網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)功能基于WSON協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要有預(yù)置重路由恢復(fù)和動(dòng)態(tài)重路由恢復(fù)2種。網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)是通過(guò)重路由機(jī)制建立新連接以代替失效的連接，這些新連接會(huì)占用網(wǎng)絡(luò)中預(yù)置或冗余的共享容量。與保護(hù)不同，發(fā)生故障進(jìn)行恢復(fù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中支持該連接的部分或全部交叉連接會(huì)發(fā)生變化。由于WSON的協(xié)議相關(guān)性，在網(wǎng)絡(luò)故障（尤其是多點(diǎn)故障）時(shí)，其恢復(fù)路由不受人為控制，會(huì)給網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維造成困難。

需要說(shuō)明的是，業(yè)務(wù)恢復(fù)過(guò)程是光信號(hào)的建立過(guò)程。光器件的相應(yīng)速度決定了基于WSON的業(yè)務(wù)恢復(fù)無(wú)法滿足業(yè)務(wù)中斷時(shí)間小于50 ms的要求。WSON具備較強(qiáng)的抗多點(diǎn)故障的能力，啟用WSON即可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的全局保護(hù)。

從建網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和易維護(hù)角度考慮，應(yīng)選用OMSP保護(hù)；從網(wǎng)絡(luò)的健壯性和可靠性角度考慮，WSON具有更大的優(yōu)勢(shì)。要充分發(fā)揮ROADM網(wǎng)絡(luò)的可重構(gòu)功能，更應(yīng)開(kāi)啟WSON。在光纜條件具備的情況下，也可以采用OMSP+WSON協(xié)同保護(hù)的模式，OMSP在物理層實(shí)現(xiàn)光纖級(jí)別的保護(hù)，WSON在控制層面通過(guò)協(xié)議算法實(shí)現(xiàn)智能恢復(fù)（見(jiàn)圖5）。

圖5 OMSP和WSON的協(xié)同方案

在OMSP和WSON協(xié)同工作時(shí)，應(yīng)遵循以下原則。

a） WSON不參與OMSP倒換，OMSP倒換不觸發(fā)WSON重路由。

b） OMSP應(yīng)作為單個(gè)鏈路參與WSON算路。

c） WSON 控制平面應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)控 OMSP主備鏈路的光學(xué)性能。

3.3 電中繼站的設(shè)置

ROADM組網(wǎng)范圍受光域物理傳輸性能的限制，主要是色散、非線性、PMD等，以及多個(gè)ROADM級(jí)聯(lián)后帶來(lái)的一些系統(tǒng)串?dāng)_、功率均衡、瞬態(tài)效應(yīng)等問(wèn)題。

ROADM設(shè)備用于城域網(wǎng)或省內(nèi)干線網(wǎng)建設(shè)時(shí)，受物理傳輸性能的影響較?。挥糜诠歉删W(wǎng)建設(shè)時(shí)，由于地理范圍大，且節(jié)點(diǎn)分布不均勻，必須考慮O-E-O再生問(wèn)題。

對(duì)于多維ROADM設(shè)備，普遍存在部分方向?qū)χg需要再生、其余方向?qū)Σ恍枰偕那闆r。一方面，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中需要考慮全光域范圍的問(wèn)題，將全網(wǎng)分成若干個(gè)區(qū)域子網(wǎng)，子網(wǎng)內(nèi)部業(yè)務(wù)連接盡量不用或少用O-E-O再生，發(fā)揮ROADM組網(wǎng)的低成本優(yōu)勢(shì)；另一方面，也需要ROADM設(shè)備在必要的情況下以最低的成本和最高的效率提供O-E-O再生能力。

ROADM的O-E-O再生通過(guò)下路→中繼OTU→上路的方式實(shí)現(xiàn)，需要占用本地維度端口。對(duì)于啟用了WSON的ROADM網(wǎng)絡(luò)，需再生的波長(zhǎng)和數(shù)量都有可能發(fā)生變化，所以需要本地上下路端口具備波長(zhǎng)無(wú)關(guān)特性。此外，O-E-O再生還可以同時(shí)提供波長(zhǎng)變換功能，在某些情況下可以利用波長(zhǎng)一致性限制導(dǎo)致的波長(zhǎng)碎片，優(yōu)化資源利用率。

可見(jiàn)，電中繼站的設(shè)置，對(duì)于提升ROADM網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能及業(yè)務(wù)承載能力都至關(guān)重要。

傳統(tǒng)的鏈狀網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，是遵循中繼數(shù)量最少的原則：從源站點(diǎn)到宿站點(diǎn)逐個(gè)試驗(yàn)OSNR是否可達(dá)，不能開(kāi)通則返回上一個(gè)站點(diǎn)加中繼，保證中繼數(shù)量最少，如圖6所示。

圖6 鏈狀網(wǎng)絡(luò)電中繼站設(shè)置方法

對(duì)于傳統(tǒng)的骨干網(wǎng)WDM系統(tǒng)建設(shè)，往往是省會(huì)與省會(huì)之間以O(shè)TM站型點(diǎn)點(diǎn)互聯(lián)，由于傳輸距離適中，通常不需要或只需要1個(gè)電中繼站；西部個(gè)別省會(huì)之間，也有設(shè)置2個(gè)電中繼站的情況。因此在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，只需考察2個(gè)相鄰省會(huì)間的OSNR是否達(dá)標(biāo)，若不達(dá)標(biāo)，則采用二分法或三分法設(shè)置電中繼站，這種方式可以使系統(tǒng)傳輸性能達(dá)到最優(yōu)。

但對(duì)于ROADM網(wǎng)狀網(wǎng)的電中繼站設(shè)置，無(wú)論是返回上一節(jié)點(diǎn)還是二分法、三分法，都已不再適用。中繼站的設(shè)置位置與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、光纜性能指標(biāo)、業(yè)務(wù)需求模型等因素密切相關(guān)，需要通過(guò)軟件手段，對(duì)中繼數(shù)量、路徑距離、跨段跳數(shù)、波道利用率等因素綜合權(quán)重，遍歷各種情況，選取最優(yōu)方案。

ROADM網(wǎng)狀網(wǎng)的電中繼主要用于以下2種場(chǎng)景。

a） 光學(xué)傳輸性能不滿足指標(biāo)要求，配置中繼板卡用于電再生。

b） 全程路由無(wú)一致性波長(zhǎng)，配置中繼板卡用于波長(zhǎng)變換。

電中繼的設(shè)置方式主要有以下2種。

a） 集中中繼：全網(wǎng)統(tǒng)一設(shè)置電中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行中繼板卡配置，中繼板卡只配置在少數(shù)節(jié)點(diǎn)，其余站點(diǎn)不可配置中繼板卡。維護(hù)復(fù)雜度相對(duì)較低，節(jié)省人力物力。但中繼站鏈接的OMS段波道利用率增大，不均衡，容易造成容量瓶頸。

b） 分散中繼：根據(jù)業(yè)務(wù)路由需求按需配置電中繼，不統(tǒng)一指定電中繼節(jié)點(diǎn)。在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)可以保證所有業(yè)務(wù)的最優(yōu)路由。中繼板卡分散不同節(jié)點(diǎn)，在一定程度上可以緩解中繼節(jié)點(diǎn)的配套資源壓力，同時(shí)可以降低節(jié)點(diǎn)失效影響，但維護(hù)復(fù)雜度相對(duì)較高。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，在中繼數(shù)量沒(méi)有明顯增加的情況下，為方便維護(hù)管理，節(jié)省人力物力，可適度考慮中繼站集中式部署，應(yīng)遵循以下原則。

a） 以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為模型，應(yīng)盡量選取靠近拓?fù)?a target="_blank">中心的節(jié)點(diǎn)。

b） 將節(jié)點(diǎn)線路維度數(shù)量排序，優(yōu)先選取線路維度多的節(jié)點(diǎn)。

c） 若同一方向上有多個(gè)節(jié)點(diǎn)，可優(yōu)化集中到其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

d） 中繼單板不完全集中到省會(huì)城市，降低對(duì)省會(huì)城市機(jī)房的供電壓力。

e） 優(yōu)先選取機(jī)房條件較好的局（站），如供電、維護(hù)力量。

3.4 設(shè)備配置方案

3.4.1 ROADM設(shè)備形態(tài)選擇

采用全ROADM 組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)需要提供靈活的調(diào)度恢復(fù)能力，以滿足故障及應(yīng)急情況下緊急電路的快速開(kāi)通需求，傳統(tǒng)ROADM、C-ROADM以及D-ROADM無(wú)法滿足相應(yīng)要求。

CDC-ROADM功能最完善，可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的全自動(dòng)、無(wú)沖突調(diào)度，但上下業(yè)務(wù)數(shù)量較少，成本較高。MCS本身技術(shù)復(fù)雜度不高，可靠性較高；但是為了補(bǔ)償插入損耗，需要引入EDFA陣列，帶來(lái)高成本、高功耗，大量有源器件在一定程度上會(huì)影響可靠性。

CD-ROADM成本適中，技術(shù)成熟，可通過(guò)增加本地維度數(shù)量來(lái)應(yīng)對(duì)波長(zhǎng)沖突的問(wèn)題。目前主流廠家CD及CDC結(jié)構(gòu)的技術(shù)成熟度和設(shè)備成本存在差異，現(xiàn)階段ROADM網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)建議優(yōu)先采用CD結(jié)構(gòu)設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，也可適當(dāng)引入CDC結(jié)構(gòu)，采用聯(lián)合組網(wǎng)方式?？紤]到400 Gbit/s及更高速率的技術(shù)演進(jìn)，宜選用支持靈活柵格的ROADM。

3.4.2 ROADM維度數(shù)選擇

應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)方向數(shù)多少、上下業(yè)務(wù)方式及未來(lái)的發(fā)展來(lái)選擇ROADM的維度數(shù)。骨干網(wǎng)狀組網(wǎng)宜采用1×9或1×20維度的ROADM；在業(yè)務(wù)匯聚節(jié)點(diǎn)，應(yīng)充分考慮業(yè)務(wù)方向的擴(kuò)展性。

ROADM設(shè)備支持的上下路波長(zhǎng)通道數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際組網(wǎng)要求進(jìn)行配置，且具備在線擴(kuò)展能力，即靈活增加或減少一定單位數(shù)量的上下路端口，不影響其他上下路端口業(yè)務(wù)的正常工作，也不影響非本地上下路波長(zhǎng)通道的正常工作。CD-ROADM設(shè)備由于上路WSS器件（1×N，只有一個(gè)合波口）的限制，不同的上/下端口無(wú)法上路/下路波長(zhǎng)相同的業(yè)務(wù)，存在波長(zhǎng)沖突問(wèn)題。在CD-ROADM設(shè)備中，一般采用擴(kuò)展本地模塊的方式來(lái)解決波長(zhǎng)沖突問(wèn)題，如按照線路維度數(shù)量擴(kuò)展本地模塊，可以完全避免波長(zhǎng)沖突問(wèn)題。本地模塊的需求設(shè)置可以從以下幾個(gè)方面考慮。

a） 從提高業(yè)務(wù)安全性和滿足中繼需求角度考慮，各節(jié)點(diǎn)最少配置2個(gè)本地模塊。

b） 區(qū)域ROADM網(wǎng)絡(luò)采用動(dòng)態(tài)重路由策略，約有一半通道資源用于恢復(fù)。根據(jù)WSON軟件波長(zhǎng)一致性策略，工作波長(zhǎng)和恢復(fù)波長(zhǎng)大多數(shù)情況下是一致的，按照線路方向的1/2來(lái)配置本地模塊可以基本解決波長(zhǎng)沖突問(wèn)題。

c） 影響本地模塊數(shù)量主要因素是節(jié)點(diǎn)的上下業(yè)務(wù)數(shù)量、線路方向以及相關(guān)鏈路利用率。一般情況下上下業(yè)務(wù)數(shù)量越多、線路方向越多、鏈路利用率越高，則該節(jié)點(diǎn)本地模塊需求越大。

3.5 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)流程

與傳統(tǒng)的鏈形WDM系統(tǒng)不同，ROADM系統(tǒng)是Mesh型網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，路由多樣，加載WSON控制平面后，更有多種路由策略與保護(hù)方式。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)主要的難點(diǎn)在于各種因素相互影響，相互制約，是一個(gè)循環(huán)往復(fù)的過(guò)程（見(jiàn)圖7）。

圖7 ROADM系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)流程

4 結(jié)束語(yǔ)

由于國(guó)內(nèi)暫無(wú)ROADM網(wǎng)狀網(wǎng)的工程建設(shè)實(shí)例，本文研究受實(shí)驗(yàn)條件和時(shí)間的限制，僅僅通過(guò)軟件手段對(duì)單一網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了模擬仿真，從而對(duì)設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)方法給出了建議。對(duì)于跨區(qū)域、跨廠家的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與協(xié)同方案，暫未進(jìn)行相關(guān)研究。但是從目前的研究結(jié)果可以看出，ROADM設(shè)備功能逐漸成熟，其WSON控制平面也基本可以滿足網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)恢復(fù)要求?？梢灶A(yù)見(jiàn)，區(qū)域化的ROADM網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式，將逐漸取代傳統(tǒng)的線性WDM系統(tǒng)的建設(shè)模式。智能ROADM網(wǎng)絡(luò)相比傳統(tǒng)WDM網(wǎng)絡(luò)可以提供更良好的生存性機(jī)制以應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的故障，同時(shí)WSON控制平面的引入也使其具有動(dòng)態(tài)的業(yè)務(wù)配置能力和良好的資源利用率。

隨著光網(wǎng)絡(luò)向智能化的演進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)也由人工方式變?yōu)槿?規(guī)劃軟件的方式，同時(shí)也對(duì)設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求，需要對(duì)建網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性、調(diào)度靈活性、網(wǎng)絡(luò)可靠性與維護(hù)便利性有更深刻的理解，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)還有好多方面值得進(jìn)一步關(guān)注和深入研究。

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