大容量光交叉ROADM技術最新進展

  ICCSZ訊 5G來臨，數據業務和多媒體業務發展迅猛，不僅對帶寬資源的需求大大增加，而且業務具有更高的動態特性和不可預測性，要求光傳送網具備更高的靈活性。以DC為中心的Mesh化組網，使得東西向流量五年來增長了四倍，需要光傳送網具備多維度的業務調度和控制功能。未來，網絡智能化是重要的網絡發展趨勢，可編程將是光傳送網的基礎要求。

  可重構光分插復用(ROADM)設備可實現波長級業務智能快速調度功能，增強光傳送網的靈活性和智能化。其核心器件是波長選擇光開關(WSS)，WSS可使光路系統中每個波長都可以被獨立交換。多端口的WSS模塊能獨立將任意波長分配到任意路徑，實現光層波長級調度。WSS再結合放大器、分光器、耦合器等器件，可通過搭積木的方式靈活組網，以適應不同的應用場景，增強光傳送網的彈性和智能化。

  近年來，ROADM主要朝著增加維度、全光背板、CDC-F、波段擴展、智能化等方向發展。下面將分別介紹這幾方面技術的最新進展。

  32維ROADM

  隨著網絡的進一步Mesh化，ROADM站點的維度要求越來越高。不斷產生的新業務類型，如多條光路承載業務、本地多組上下路業務等，都在一定程度上增加了ROADM維度需求?，F在看來20維ROADM將很快難以滿足市場需求。目前，中興通訊已經完成了32維ROADM的研發工作，并在2018年成功通過了中國移動入網測試。網絡整體架構支持ROADM的維度還會進一步擴展，在不久的將來會出現可以支持40維、48維甚至更高維度的ROADM系統。

  OXC

  隨著ROADM維度的提升，內部連纖呈現指數級的增加。9維ROADM有72根內部連纖，20維ROADM則達到380根，而32維ROADM則可高達992根。對于工程現場人員來講，連接關系復雜，無法通過手工方式有效梳理，極易出錯，且錯連排查困難，增加了大量的OPEX成本。而通過光纖編織技術，可以固化ROADM內部連纖，形成全光背板，省卻紛繁復雜的連纖工作。同時結合高速光連接器和自動插拔技術，可實現插板即連纖，極大地提升了易用性的同時也有效改善了集成度，可實現一個槽位一塊板卡解決一個線路維度的所有功能。此外，在可靠性方面可有效提升設備的防塵和環境適應能力。綜合上述技術研發的新型無纖化ROADM系統OXC將成為高維度ROADM的最佳解決方案。中興通訊已于2019年發布OXC子系統并成功商用。

  CDC-F

  CDC是指波長無關(Colorless)、方向無關(Directionless)、競爭無關(Contentionless)，實現ROADM站點內任意波長調度到任意方向，且上下路波長競爭沖突時可正常調度。隨著ROADM維度的增加，上下路波長數量激增，如果前期網絡設計沒有特意關注波道規劃，后期很容易造成上下路波長沖突。而對于CDC功能，業內主要有兩種實現方案。一是MCS，其基于EDFA-Array、分光器和光開關實現，另一種是基于原WSS技術演進的MxN WSS。兩種方案相比較，MCS技術更成熟，但是沒有濾波功能，插損大，對信號傳輸性能影響大。而MxN WSS技術難度大，不成熟，核心元器件集中于個別器件廠商手中，成本高昂。

  二者共同的缺點是都難以把端口數提高，從而滿足高維度ROADM需求。級聯使用將導致組網復雜，成本難以接受，故現在大多采用多組上下路方案解決CDC應用場景。

  CDC-F的F是指波道間隔可調(FlexGrid)。隨著超100G的發展，信號波特率增加，波道間隔不再局限于50GHz，37.5GHz、62.5GHz、75GHz都逐漸商用，要求ROADM適應新需求，濾波器的濾波窗口彈性可調。中興通訊已成功商用具備FlexGrid功能的ROADM產品，其可結合管控系統，實現端到端的FlexGrid功能，動態調整傳輸管道，充分合理地利用頻譜資源。

  波段擴展

  隨著超100G的發展，原C波段可容納的波道數減少，雖然單波速率提升，但是總帶寬提升有限，所以波段擴展成為發展的趨勢。2019年，中國電信新建的ROADM網絡從C波段擴展到CE波段，中國移動國干網絡亦在探討從C波段擴展到C++波段的技術路徑，中國聯通也在進行L波段的應用研究。此背景下，ROADM必須與時俱進，同步超100G技術進展，進行波段擴展，適應新的發展趨勢?，F階段ROADM可以支持CE波段，技術及產品均較成熟，而業界內L波段的ROADM僅有零星的產品，發貨量非常小，且需要做進一步的改進以適應超100G的應用需求。而C++波段的ROADM還在研發階段。

  智能化

  智能化是網絡發展的大趨勢。ROADM作為物理層設備，必須具備可編程功能，同時結合管控系統、SDN技術等形成完整的智能化產品。ROADM本身即是實現遠程波長調度功能的設備，天生適應智能化，CDC功能可進一步增強調度的靈活性。FlexGrid功能可結合其它產品做到傳輸管道動態調整。ROADM作為光網絡的一部分，同時也是全網智能化光功率自動管理系統的一部分。近年來光標簽技術廣泛用于ROADM系統，該技術可智能管理ROADM系統內成百上千的波道，實現業務追蹤、錯連檢測、自動調度等智能化功能。相信隨著技術的發展，ROADM系統會引入更多的智能化技術，并與其它設備共同形成更加體系化的智能網絡。

  總結

  總體來說，ROADM相關技術在近幾年發展較好。32維ROADM結合超100G可實現每秒P比特級別的交叉容量，遠超現有的電交叉設備的交叉能力。光電混合各自發揮優勢，更好地解決實際應用是未來的趨勢。

  OXC集成近幾年的先進技術，易用性和集成度都有了質的提升，大大降低了運營商的OPEX成本，并極大提升了ROADM的商用價值。未來幾年OXC的商用部署將是必然趨勢，其中，防塵、可靠性、運維和智能化等細節功能會成為各廠商的差異化競爭點，也是進一步的研究方向。

  另外，ROADM作為OTN的一部分，與時俱進地支持CDC-F、波段擴展、智能化等功能，未來幾年ROADM將進一步演進，滿足C+L波段光層調度、800Gbps業務等新增需求。相信未來ROADM會有更好的發展前景。

  作者：中興通訊 盧楠