Optelian谈边缘ROADM如何帮助运营商节省成本

作者 Optelian公司
简介
    最近几年来，ROADM领域经历了明显的发展，特别是在AT&T和Verizon这样的北美大型运营商的核心网络中。目前所部署的ROADM产品都是在DWDM环网交接点用来提供环网之间互联的多维度设备。利用这些设备，运营商可以至少部分兑现在DWDM环网间远程波长业务提供的承诺。但是不幸的是，在网络边缘远程上下波长一直不容易做到。这些网络边缘通常都是位于比较遥远的地点，因此派人前往费时费钱。通常要到这些网络边缘节点要做的主要工作就是为新增的波长安装光Transponder。但是一个经常被忽视但是也更重要，也费时费钱的工作就是光功率均衡。这里不仅是增加或者去掉一个波长的问题，而且也要考虑其他波长信号的因素，因为新增的波长信号会对其他波长信号带来影响。
    这篇文章就是为了展示网络边缘的ROADM配合光通道监测设备如何一齐用来实现远程的通过网络边缘节点的光功率均衡，同时实现远程增加波长。我们还要根据一个实例给出具体的运营成本的节省情况。

固定光上下话路复用器FOADM
    固定光上下话路复用器FOADM对于背靠背的DWDM终端设备已经是一个升级，为上下波长操作提供了一定程度的自动化。第一代的基于薄膜滤波器技术的FOADM以四个或者八个波长一组上下波长。这可以帮助运营商实现根据业务增长增加投资(Pay as you grow)的商业模式，而且直通的损耗也比较低。但是问题是每个波长限定在特定的节点，灵活性很差。
    第二代的基于AWG技术的FOADM允许上下所有波长，比如下面图示中的40路波长。这一代的FOADM有着更大的灵活性，但是直通损耗却比较大，也需要更多的光纤跳线。图一是一个AWG的FOADM图示。

          图一 40通道 AWG FOADM示意
    所有的FOADM部署都需要派人到现场手动增加所需波长的Transponder，手动安装跳线，测量和调整各个波长的光功率水平。

ROADM的优势
 
                     图二 WSS功能示意
    基于波长选择开关WSS技术的可重构光上下话路复用器ROADM开始获得应用。在过去5年中，基于液晶或者MEMS技术的WSS都有对应的厂商选用。图二给除了WSS功能的示意。
    WSS可以有着不同的NX1结构，在边缘ROADM中，通常N=2, 而N>2的WSS用于所谓多维度RAODM，还可以实现所谓的波长无关特性(colorless)。多维度的ROADM通常用在大型的城城域网络中心局端，在那里N路DWDM光纤汇聚在同一个光节点。在WSS中，每路DWDM波长都可以独立在任意N个端口和一个公共端口间切换，还可以实现每路波长信号损耗的控制。在自动提供波长业务方面ROADM提供了明显的便利，但是其可以实现远程调整各路波长信号的光功率这个特点同样非常有价值。

2 维边缘ROADM
    这篇文章的中心是中等到大型DWDM环网中的2维边缘ROADM。他们可以利用单个WSS和单个带有自动功率均衡APB功能的光通道监测器可以实现每路波长信号的可变光信号衰减控制，无论是直通通道还是新增通道。他们可以提供没有任何波长限制的100%的上下波长能力。图三给出了一个示意。

                 图三：利用2X1 WSS的2维ROADM

边缘ROADM营运费用的节省
    在一个DWDM环网中的两个非邻近节点间需要增加一个新的业务时，在它们中间的所有节点都必须设置成直通状态。利用RAODM，这可以通过网管系统远程实现，无需派人到现场操作。
    一个更大的节省是可以实现远程光功率均衡，这通常是系统中的EDFA的通道加载效应或者系统中的受激拉曼散射SRS效应带来的要求。在DWDM系统中，EDFA的增益通常被设置成常数。但是这个增益通常会受到EDFA输入的总输入功率的影响。EDFA的增益频谱不可能是完全平坦的，一路波长信号的功率增强或者衰减都会对其他同路的波长带来影响。同样地，当系统中注入一路新的波长信号时，其他波长的信号功率就会改变。这在实际应用中的效应就是DWDM环路中有新的波长添加时，环路中所有其他的波长信号的功率可能都需要调整。要实现这一点，通常需要用光功率计或者频谱分析仪进行测量后再插入衰减器调整，这是一个非常耗时，需要多次差旅的过程。
    当ROADM配合光通道监视器OCM使用时，所有ROADM节点的功率均衡可以通过一台网或者EMS，NMS等网管系统远程实现。在某些系统中，OCM和ROADM配合工作可以自动调整通道光功率，无需人工干涉。此外，如果一条光路出现问题，利用每个ROADM节点的OCM的远程读取可以帮助隔离故障发生地点。
    这个实例是基于一个包括许多接入节点和线路放大器的DWDM环网，如图四所示。图中在DWDM复用解复用器处给出了增减波长和直通路径的示意。

    图四：带有多个放大器和ADM的20个节点DWDM环网示意
    该DWDM环网在每个节点都有不受通道限制的全面的上下话路能力。在这个网络中，无论采用FOADM还是ROADM，在任意两个节点间需要增加或者维护一个光通道的时候所需要的工作量都是很大的。
    如果是FOADM，用户端设备必须在每一个新的光线路的终点连接上OADM的正确的端口。所有的中间的OADM节点必须手动配置成通过状态。某些时候这些节点已经设置成通过状态，有些时候则未必，这就需要派工程师现场调试。如果某一个光路的连续性发生问题，找到故障点通常是件很麻烦的工作。光衰减器需要在多处插入以手动均衡光功率。派人前往是不可避免的事情。新增波长注定会通过通道加载效应影响现有的其他通道。有些时候，现有的通路可能需要暂时停用，以方便插入或者改换衰减器。如果遇到网络很大，或者是全光中继的节点间距离很长，手动调整功率均衡就变成一件非常困难的工作。
    对于图四所示意的20个节点的DWDM网络来说，如果要前往其中12个节点不仅要考虑前往这些节点，还要考虑这些节点之间的往返旅程。假设每个节点安装设备或者调整功率的工作需要2个小时，节点间的旅行时间需要1个小时，那么增加一路新波长所需要的时间就是48个小时。这也包括了调整各个通道光功率合适的时间。通常来说，每隔2-3个月，就需要一次这样的操作来增加新波长或者新业务。
    如果上述案例中采用的是ROADM配合OCM，那么每个节点所需要的安装跳线，测量，功率均衡等工作可以远程完成。只有在线路终端需要安装Transponder的时候才需要派人前往。这样增加新波长所需要的人工和时间就会大大降低。
    总结来说，利用ROADM和OCM，可以通过远程实现以前需要手动完成的每个节点的光通道功率均衡，从而节省时间和成本。光功率的自动均衡也可以让技术人员更多去从事能够为运营商带来新业务的工作。

结论：边缘ROADM和营运费用的节省
    大型运营商的高网络流量带来了对多维度ROADM设备的需求。边缘ROADM设备正在成为中型到大型网络部署的可行的选择，并且有助于帮助运营商降低网络营运成本。前往每一个边缘节点的时间加上在每一个节点手工调整的过程都是非常花钱的。远程波长功率均衡能够让运营商的技术人员去做更多更有价值的工作。
   ROADM配合OCM的解决方案的优势可以总结如下：
1、通过远程操作可以用以往几分之一的时间来完成新增或者去掉波长。
2、大大减少网络维护中派遣技术人员前往网络节点的次数。
3、无需派人前往手动进行光功率均衡，这一工作可以实现远程自动完成。
4、由于系统老化，波长漂移，温度变化，通道加载等等带来的系统通道功率变化都可以实现自动均衡，因此可以减少系统设计所要预留的额度。
5、由于通过远程操作降低了人工工作从而让DWDM环网的扩展更加容易。
6、通过OCM的在线功率读取可以提高系统性能监视和故障隔离的能力。
    在多个DWDM通路汇聚的大型城域节点，ROADM已经在环网到环网的波长提供方面发挥了重要作用。边缘ROADM配合OCM可以有效降低系统光通道功率测量和均衡带来的成本，让电信运营商的技术人员可以从事更多能够更有收益的工作。