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用第三代ROADM确保网络盈利

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来源: 作者: 2018-12-07 18:09:57

作者:Steve Robinson,Meriton Networks

对络运营商来说,如今正是激动人心又富有挑战性的时代:宽带的影响力无所不在、日益增长,络期待着翻天覆地的变化;使用宽带业务的人越来越多,络流量持续增长;随着话音和视频等对抖动和时延敏感的三重业务不断增多,络流量的特性也在发生着变化。

为了适应这些要求,络必须加强处理各种“点播”类突发业务流的能力,如视频点播、视频会议等(这类业务对带宽和响应时间都有严苛的要求,需要最高的服务等级)。

监测的功能,能最大限度地提高络性能。

但是,仅仅通过“添加带宽”是无法迎接上述挑战的。其原因首先是带宽价格受络竞争的剧烈影响,自2001年以来持续下降;其次,运营支出(opex)占到了总成本的70%到80%。因此,络运营商只有在大幅地提高速率的同时大幅降低opex,才能获取利润。

为了保证各项业务的生存能力,络运营商需要进行细致的分析,人力和络两种资源都必须达到最优化,才能使络效率达到最高,并及时应变和保持增长。在光传送层面,可重构光分插复用器(ROADM)比固定波长OADM更能够提高络容量,并促使络效率达到最高。

WSS ROADM模块同时具有动态增益均衡和光性能

络的总体成本

传统的固定波长OADM采用固定波长滤波器进行波长下路,同时将不需要下路的波长进行直通。

搭建或者重构一个采用固定波长OADM的络可能需要几个星期的时间,因为专家们必须辗转于各地之间并进行精确的手工作业,包括配置各个节点、分析和均衡光功率、调谐激光器等。多数情况下,这类手工调节需要反复进行。显然,这个过程既耗费财力又限制了络开展业务的速度。而且,还有可能中断正在运行的业务。

另外,固定波长OADM缺乏灵活性也导致了络带宽利用率低的问题。采用固定波长OADM时,运营商在建初期就必须做出一些业务发展的预测,而当业务流量没有按预想的方向发展时,这样的假设最终可能导致络系统被废弃。而且,由于固定波长的OADM只能对预定的波长组进行上下路,无法以波长为粒度分配带宽,因此,有可能导致在带宽匮乏时,还存在部分波长闲置的情况。

鉴于以上原因,全球的络运营商都开始意识到ROADM的价值。最近有报告指出,65%的络运营商都打算在自己的城域中应用ROADM。ROADM正在以65%的年均增长率(CAGR)发展。1

ROADM的上下路波长和直通波长不需要进行光电变换,支持任意端口之间的连接,不需要重新设计络结构。ROADM提供光层级别的灵活性,类似于ADM在SONET/SDH中提供子波长级别的灵活性。

ROADM非常适合于当前的络。通过降低opex、提高络运营商开展业务的能力和速度,ROADM降低了络的整体成本,并为络带来了以下特性:

光层全自动,简单、快速地开展业务。

灵活的络配置,及时适应需求的变化。

避免带宽匮乏和波长闲置同时存在的情况,提高带宽利用率。

整合SONET/SDH和WDM层,简化络。

ROADM能够同时增强服务提供商络和专用

图中也显示了ROADM能够同时支持以太和SONET

ROADM的结构

在决定采用ROADM之前,络运营商应该对各种ROADM进行仔细的研究和比较。ROADM的类型通常根据其滤波和交换功能分为:分立器件型,波长阻挡器型,采用集成平面光波导(IPLC)的波长阻挡器型,以及波长选择开关型。

早期的ROADM技术基于分立的光机械开关、滤波器和各种光衰减器(VOA)。由于其中大部分技术都已经商用化,因此很容易实现。但是,这种方式所使用的光部件非常多,导致插入损耗很高、成本很高、体积巨大——阻碍了它的广泛应用。

波长阻挡器型ROADM将DWDM输入信号进行功率分光,分为下路和直通两部分。其核心——波长阻挡器,由DWDM解复用器、VOA和复用器构成,一般由微机电系统(MEMS)或者液晶来实现。

尽管这种结构减少了分立器件的数量,但也迫使络运营商在购买时一次性买下多个波长。另外,大部分这种结构采用非常不灵活的固定波长滤波器进行波长上、下路,无法重构上、下路波长,只可对直通波长进行重构。因此,这种结构只能称为“半可重构”OADM。

另一种波长阻挡器采用IPLC。这种“阻挡器和IPLC”的结构将波长阻挡器和上路复用器进行了集成,因此省去了单独的上路复用器,但是,代价是需要额外的光开关。另外,这种结构中的上路波长是固定的,尽管节省了可调谐激光器,但却因此无法进行动态波长配置。

基于IPLC的方案由于受自身特性限制,无法支持双向应用,而这是构建环的基本要求。

目前来讲,最好的ROADM是第三代ROADM系统。这种系统基于多端口波长选择开关(WSS)(见图1),真正做到了ROADM的“可重构”,使络运营商可以对络的运行要求及时应变。其波长开关能够在任意DWDM输入、输出端口之间进行倒换,没有位置和数量的限制,并且能够通过动态增益均衡(DGE)滤波器,实现类似于VOA的单波长光功率控制。

一块基于WSS的ROADM模块能够实现以下四个功能:

1.完全灵活的任意端口光上/下路;

2.动态管理接收光功率;

3.动态功率均衡;

4.连续的光通道监测。

WSSROADM使光层在波长级实现了完全自动化,同时节约了opex和capex(资本支出)。与固定配置的OADM相比,WSSROADM的插入损耗低三倍、外形小三倍、成本低四倍。

除了WSSROADM模块,基于第三代ROADM的理想络系统还应该具备:

全C波段可调谐的激光器,支持动态波长管理,减少备用波长成本。

增益可变的瞬态控制放大器,确保络健壮性。

全自动GMPLS控制平台,保证不中断业务地运行和预配置。

端口全波长可预置,减少手工搭建的时间和出错的几率。

多业务接口,能够将多个低速率业务复用到单一波长上(例如,将9个多业务千兆以太信号复用到一个10Gb/S波长上)。

智能光交换和电交换,使带宽利用率达到最大。

一次就绪的络规划工具,无需对已有的元布局进行再设计,就能够满足未来的业务增长。

模块化的结构,降低初始建设成本并保证扩容时不影响业务运行。

应用实例

自2003以来,ROADM在光络中获得了有效应用,以下就是一些通过ROADM提高收益的例子。

某大型高校原有的光络无法支持不断增长的语音和数据业务,但是学校的络运营商又不希望再铺设光纤。他们希望有一种方法能够继续挖掘原有络的容量。通过利用ROADM,该学校以最低的成本惊人地提高了络的容量和业务融合能力。

该大学目前的ROADM络优势如下:

结构灵活——新的多业务融合能力使一个络能够同时承载SONET和以太业务(见图2)。

带宽利用率高——通过使用DWDM,络容量得到了显著的提高,使学校不需要重新敷设光纤就可以满足不断增长的用户需求。

开设业务速度快——WSSROADM使络能够在不中断当前业务的前提下添加新业务,由于研究机构的项目此起彼伏,业务变化剧烈,这一点非常重要。

另外一个例子:某基础业务提供商为了满足不断增长的用户需求,希望扩展其城域传送的带宽。在业务方面,除了SONET业务平缓增长外,还有千兆以太业务在急剧增长。

因此该业务提供商需要一种方案,能够在控制运行成本的同时满足业务增长需求(见图3)。

如图中的互联业务交换形式所示,ROADM络能够帮助业务提供商高效率、低成本地满足不同用户的不同业务需求。

通过采用ROADM,其络得到了以下改善:能够将多个千兆以太业务流复用到一个10Gb/s的波长,提高了络利用率;由于该ROADM采用了多业务/多速率、可热插拔板卡,因而以最少的单板投资获得了单端口业务灵活性;另外,由于络波长实现了SONET电路一样的自动远程配置,因此,降低了运行维护成本;最后,ROADM简化了络操作,业务提供商不需要重新设计光环路,就可以向络添加容量、波长,甚至节点。

如果仅从最初的设备成本来看,采用第三代全功能的ROADM不一定是性价比最高的方案。但是,由于络成本的绝大部分来自络构成后的运行维护,因此,考虑络的整体成本才更合理。而当同时权衡capex和opex的时候,ROADM的性价比优势就立刻脱颖而出。从安装到日常运行、扩展和更新,第三代ROADM都能够确保络运营商不断盈利。

参考文献

Determinedfromdatasourcesthat include Infonetics Research, Heavy Reading, and Meriton Networks.(尹阜琪)

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