本地WDM系统建设模式探析.pdf

Telecom Power Technology 168 Aug.10,2023,Vol.40 No.15 2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期通信网络技术DOI：10.19399/ki.tpt.2023.15.054本地 WDM 系统建设模式探析王 辉（安徽电信规划设计有限责任公司，安徽 合肥 230031）摘要：目前，各大运营商本地波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）系统已覆盖全省各地市主要节点。结合某运营商近年来在全省各地市本地 WDM 系统工程建设的经验，阐述本地 WDM 系统的建设思路和未来演进方向。关键词：城域波分复用（WDM）；市县 WDM；县乡 WDM；DCI-BOXAnalysis on the Construction Mode of Local WDM SystemWANG Hui(Anhui Telecom Planning and Design Co.,Ltd.,Hefei 230031,China)Abstract:At present,the local Wavelength Division Multiplexing(WDM)system of major operators has covered the main nodes of all cities in the province.In this paper,combining the experience of an operator in the local WDM system construction in all cities in the province in recent years,the construction ideas and future evolution direction of the local WDM system are expounded.Keywords:metropolitan Wavelength Division Multiplexing(WDM);city and county WDM;county and township WDM;DCI-BOX0 引 言波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）系统自 20 世纪末诞生以来经历了多次技术迭新，目前主用的是 10 Gb/s WDM 和 100 Gb/s WDM 系统。它具有的高速率、长距离、高安全特性，一直备受各运营商青睐。某运营商在省内主要建设了干线 WDM 系统和本地 WDM 系统。干线 WDM 系统主要承载跨地市业务，本地 WDM 系统主要承载地市内业务。本地WDM 又根据本地网的区域，划分为城域 WDM、市县 WDM 和县乡 WDM。基于该背景，介绍该运营商本地 WDM 系统的设计思路和原则，在保证满足业务需求承载的前提下，合理规划本地 WDM 系统建设方案，最大限度地降低工程投资。1 本地 WDM 网络现状随着互联网协议（Internet Protocol，IP）城域网、电话交换网络（Switched Telephone Network，STN）和光线路终端（Optical Line Terminal，OLT）等业务发展，经过多年的网络建设，某运营商在省内 16 地市本地网均已覆盖 10 Gb/s WDM 系统和 100 Gb/s WDM 系统。其中，省会市区 100 Gb/s WDM 系统为 Mesh 化网络，采用波长无关&方向无关（CD-ROADM）方式建设，其余 WDM 系统均采用传统环型组网方式1。本地 WDM 系统根据所承载跨域电路的类型，又划分为城域 WDM、市县 WDM 和县乡 WDM。1.1 城域 WDM城域 WDM 主要覆盖城区重要节点，承载电路类型主要为传统网际互联协议（Internet Protocol，IP）业务、新型城域网业务、接入网业务、STN 业务、互联网数据中心（Internet Data Center，IDC）出口电路以及云间互联电路。其中，传统IP业务包含云端现实（Cloud Reality，CR）互联、多业务边缘路由器（Multi-Service Edge-router，MSE）上联 CR；接入网业务包含 OLT上联MSE；STN业务包含B上联企业路由器（Enterprise Router，ER）、A2 上联 B2。传统 IP 业务发展趋缓，电路速率逐渐从 10GE 向 100GE 转变。新型城域网、IDC 和云业务发展迅猛，电路速率以 100GE 为主，且电路数量众多，对城域 WDM 的承载需求日益旺盛。1.2 市县 WDM市县 WDM 主要承载区县重要节点到市区核心节点之间的电路。相较于城域 WDM，市县 WDM 承载业务类型相对简单，多为 MSE 上联 CR 和 B 上联 ER电路需求。但是，市县 WDM 传输距离相对较远，电路难以通过裸光纤承载，各专业需求对波分的依赖性更强。1.3 县乡 WDM县乡 WDM 主要承载乡镇节点到区县重要节点之间的电路，主要承载 OLT 上联 MSE 电路需求。目前，家庭宽带市场已日趋饱和，但是该运营商在主推千兆光网覆盖和老旧设备替换，OLT 上行电路需求仍有一定的规模，依然需通过县乡 WDM 来满足开通需求。收稿日期：2023-04-12作者简介：王 辉（1994），男，安徽合肥人，本科，工程师，主要从事本地传输系统规划设计工作。2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期 169 Telecom Power TechnologyAug.10,2023,Vol.40 No.15 王 辉：本地 WDM 系统建设 模式探析2 本地 WDM 建设思路2.1 选择合理的承载方式WDM 系统因其具有高速率、长距离、高安全的特点，受到了维护人员的青睐。但是，在实际工程建设中，需综合考虑裸光纤和波分 2 种承载方式的经济性和安全性。运营商内各专业主要的业务网络一般采用“单口字型”或者“双口字型”上联，业务本身已具有备份电路保护能力，传输专业只需做适当保护。第一，城区内电路起始距离较短，电路速率以100GE 为主，10 km 光模块和 40 km 光模块可以满足大多数电路由裸光纤直接开通的条件，因此传输专业可安排 100GE 电路优先通过裸光纤承载，少量通过城域WDM 承载，提供系统环网保护，同时 10GE 电路优先通过城域 WDM 承载，减少城区光缆资源占用。第二，市到县电路距离较长，需要通过市县WDM 进行承载，电路速率逐渐向 100GE 靠拢。为了进一步提高网络安全性，省内从2019年开始分地市分批建设市县 100 Gb/s WDM 二平面。截至 2022 年工程后，全省已有 14 个地市建成 2 套市县 100 Gb/s WDM 系统，具备重要电路分平面承载能力。第三，县乡 WDM 主要承载 OLT 上联 MSE 需求。OLT需要双物理路由上联，且乡镇光缆多为环形架构，导致第二物理路由距离往往较远。基于该背景，OLT上联 MSE 应优先考虑直接通过光缆承载，距离较远的乡镇可考虑一半光缆一半波分的承载方式。距离特别远的乡镇，可考虑全部波分的承载方式。2.2 采用 T-MUX 板卡本地 WDM 系统100 Gb/s 波道采用支线路分离光转换单元（Optical Transform Unit，OTU）板卡，且 OTU 板卡往往插在电子架上。本地 WDM 系统 10 Gb/s 波道采用支线路合一OTU板卡，且OTU板卡插在光层子架上。支线路分离型和合一型，分别如图 1 和图 2 所示。N 个业务侧 端口业务信号ODUOTU分离型支路侧分离型线路侧电层N 个线路侧 端口图 1 分离型示意图随着基础网络建设，传统机房的电源和空间资源都较为紧张。WDM 系统中电子架的存在无疑加剧了这一现象。为了促使网络实现绿色低碳发展，运营商自营IP类电路，全部通过子速率透明复用（Transparent Multiplex，T-MUX）板卡直接波长承载，减少了 OTU板卡的数量，降低了业务传送成本。TMUX 板卡全部扩容在光层子架上，摆脱了对电子架的依赖3。近年来新建的 100 Gb/s WDM 二平面均未建设电子架，减轻了机房电源、空间等压力。N 个业务侧 端口业务信号OTU支线路合一型N 个线路侧 端口图 2 合一型示意2.3 MSE 上收区县光层穿通省内 IP 城域网中个别地市的 MSE 设备未在县城部署，本地网内所有 OLT 均需上联至市区核心节点的 MSE 设备，这种场景称为 MSE 上收，如图 3 所示。163 骨干网D省中心市区县城乡镇家宽DCRCRMSEMSEOLT县乡 WDM县乡 WDM县乡 WDMOLT图 3 MSE 上收在 MSE 上收场景下，针对各区县乡镇节点的 OLT设备提出了落地转接和光层穿通 2 种连接方式，如图4 所示。落地转接是传统的连接方式，乡镇节点需要先通过县乡 WDM 上联至县局节点，县局节点通过市县 WDM 上联至市区核心节点。这个过程中业务会在县局节点落地，通过光分配架跳接连接 2 张网络。为了进一步提升业务性能，降低电路传送成本，提出了光层穿通连接方式。该方式是在落地转接的基础上，将县局节点的县乡 WDM 的合分波器与市县WDM 的合分波器直接通过光纤连通4,5。乡镇节点的OLT 上联电路通过 TMUX 板卡直接波长穿通至市区核心节点的 TMUX 板卡，最终实现乡镇到市区业务端到端承载，并在县局节点减少一半TMUX板卡数量，大幅降低了业务开通成本，节省了工程建设投资。2.4 停止 10Gb/s 等低速率系统建设随着 1010G TMUX 板卡的规模应用，运营商 2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期Aug.10,2023,Vol.40 No.15Telecom Power Technology 170 集采中 1 条 1010 Gb/s 波道的综合造价已低至约 10条 110 Gb/s 波道综合造价的三分之一，能够有效降低业务传送成本，且 100 Gb/s WDM 系统无须额外考虑色散补偿方案，能够减轻本地维护压力。所以，从2021年开始，该运营商全面停止建设10G/s WDM系统，将城域/市县 100G 系统延伸覆盖至乡镇节点，以满足乡镇业务需求。3 本地 WDM 未来演进方向3.1 DCI-BOX 技术2021 年省内已试点集团自研的 DCI-BOX 型设备，2022 年工程引入 DCI-BOX 型设备，支持环网保护，网络安全性更高。本地引入 DCI-BOX 设备，采用新型网络架构和设备形态，完全由集团自研管控，可以实现多厂商纳管和网络可控。光层严格把控保障传输质量，电层引导开放促进竞争降本，最终降低网络建设成本，形成有自研、能自用、会自维的网络自主掌控力。3.2 OXC 技术引入光层光交叉连接（Optical Cross Connect，OXC），提升调度灵活性，降低建设/维护难度。随着ROADM 设备在光网络中应用规模的快速增大，采用传统 ROADM 设备进行网络建设，设备间需要布放大量内部连纤，工程建设难度高、维护复杂，CD-ROADM 设备存在波长冲突的问题，同时存在机房空间占地大、功耗高的问题。OXC 设备通过引入光纤背板实现光波长信号的引导连接。线路板同时集成光放能力，提供波长的分插、调度、复用功能。支路板提供波长上下能力，缓解了波长冲突问题。OXC 设备具有大容量光背板和高集成度 OTU，能够有效降低工程难度和机房资源需求，是未来光网络技术的发展方向。4 结 论WDM 技术集大带宽、完善的保护机制、灵活的业务汇聚与调度能力等优势于一体。运营商本地WDM 系统整体规划建设，能够有效提升全省光传输通道容量和波分系统覆盖范围，为各业务系统的后续发展提供基础保障。本地 WDM 系统整体规划建设能够提升网络整体业务覆盖的安全性，节省光纤资源，避免网络不合理建设，节约网络建设投资成本，为