ROADM 技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用趨勢(shì)探討

王君宇

（中國(guó)人民解放軍31401 部隊(duì)90 分隊(duì)，濟(jì)南 250100）

1 ROADM 的技術(shù)概述

可重構(gòu)光分插復(fù)用器（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer，ROADM）是一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備，一般由光路監(jiān)測(cè)模塊、處理模塊、波道監(jiān)測(cè)模塊、光分插復(fù)用模塊、光功率管理模塊幾部分組成。ROADM 能夠?qū)崿F(xiàn)波長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)重構(gòu)、多波道在本地端口上下路或穿通，靈活地配置業(yè)務(wù)，從而能使網(wǎng)絡(luò)具有重構(gòu)的能力。

針對(duì)目前需要處理的大量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，傳統(tǒng)服務(wù)于話(huà)音業(yè)務(wù)的光城域網(wǎng)缺乏靈活的處理能力。若將ROADM 用于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)管系統(tǒng)則能靈活控制節(jié)點(diǎn)處的波長(zhǎng)，從而使得光交換變得更為靈活，進(jìn)一步可完成業(yè)務(wù)的快速指配，同時(shí)，ROADM 技術(shù)非常適合于10-40G 或更大顆粒的傳輸業(yè)務(wù)。提升網(wǎng)絡(luò)的靈活性和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視、升級(jí)的能力。

2 ROADM 技術(shù)的分類(lèi)

ROADM 是從出現(xiàn)至今，已經(jīng)經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展。目前，ROADM 常見(jiàn)的技術(shù)有以下三種。

2.1 波長(zhǎng)阻斷器（WB）

WB 是ROADM 的第一代技術(shù)，該技術(shù)是在信號(hào)通過(guò)光柵后，被分解為波長(zhǎng)各異的單波信號(hào)并傳送至液晶陣列的相應(yīng)單元，再利用可調(diào)光衰（VOA）調(diào)節(jié)液晶單元的導(dǎo)光率。顯然，如果VOA 將導(dǎo)光率設(shè)置為0就能阻斷對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，所以易于實(shí)現(xiàn)光譜均衡，支持廣播業(yè)務(wù)。WB 簡(jiǎn)單理解為二維器件，雖然模塊體積較大，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠支持100和50GHz 的波道間隔，技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)成熟，成本能夠控制的較低。

2.2 平面光波電路（PLC）

PLC 是ROADM 的第二代技術(shù)，該技術(shù)是在信號(hào)通過(guò)光柵后，被分解為波長(zhǎng)各異的單波信號(hào)后傳送至2×1的光開(kāi)光的一個(gè)輸入，本地信號(hào)為光開(kāi)關(guān)的另一路輸入。通過(guò)雙輸入切換開(kāi)關(guān)選擇分解信號(hào)或本地信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的穿通和上下等業(yè)務(wù)。信號(hào)在通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)后，也可利用VOA 調(diào)節(jié)功率，通過(guò)合光器輸出新的信號(hào)。PLC 的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)易，但其模塊化程度較高。然而該技術(shù)在進(jìn)行上下業(yè)務(wù)時(shí)必須采用彩色光，只有經(jīng)過(guò)提前設(shè)定好特定的波長(zhǎng)才能工作，因此，兼容性相對(duì)較差，多維度交叉問(wèn)題不能得到有效解決。

2.3 波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)（WSS）

WSS是ROADM的第三代技術(shù)，該技術(shù)是在信號(hào)通過(guò)光柵后，被分解為波長(zhǎng)各異的單波信號(hào)后，在利用VOA 調(diào)節(jié)光導(dǎo)率基礎(chǔ)之上，再經(jīng)過(guò)1×N（N 一般小于9）的光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，形成N 個(gè)單色光的復(fù)制輸出。這些單波信號(hào)通過(guò)對(duì)應(yīng)的合光器形成新輸出信號(hào)，這樣就能夠完成任意波道到任意端口的輸出。WSS 技術(shù)支持下，ROADM 突破了光開(kāi)關(guān)在數(shù)量和位置上的限制，能夠?qū)崿F(xiàn)多波道輸入和多端口的輸出，是真正的"可重構(gòu)"技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用解決了通信過(guò)程中及時(shí)應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的需求，是現(xiàn)在的主流技術(shù)，當(dāng)然一個(gè)缺點(diǎn)就是節(jié)點(diǎn)成本較高，并且下路不支持廣播。

實(shí)際上，ROADM 的三種技術(shù)各有優(yōu)劣。實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)具體的需求而目的來(lái)決定采用何種技術(shù)。對(duì)于只有二維應(yīng)用的需求，考慮到成本和效率，基于WB/PLC 的ROADM 技術(shù)仍然可作為首選，而對(duì)于多維度的信息傳輸和交換，這需要利用基于WSS 的ROADM 的節(jié)點(diǎn)來(lái)配置升級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)。

3 ROADM 的發(fā)展應(yīng)用趨勢(shì)

近十年來(lái)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、光學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)下，ROADM 技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展和應(yīng)用，過(guò)去在電信通信中的一些經(jīng)典設(shè)備如華為的8800 系列、烽火公司的FONST5000等，都是基于ROADM 技術(shù)的落地產(chǎn)品。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和現(xiàn)實(shí)需求，通信過(guò)程中對(duì)光傳輸網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，異構(gòu)、復(fù)雜、高效、智能的處理能力是未來(lái)傳輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)今，越來(lái)越多的ROADM 網(wǎng)絡(luò)完成部署，并開(kāi)展應(yīng)用，未來(lái)ROADM 技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可概括如下：

3.1 WSS 器件發(fā)展趨勢(shì)

面對(duì)當(dāng)前對(duì)數(shù)字通信的新要求，WSS 的硬件結(jié)構(gòu)和性能需要大幅進(jìn)行提升，既要增加通信的端口數(shù)量，同時(shí)還要考慮到成本控制。這方面可以做的有提升硬件性能，減少插播損耗，改善光波濾波效果;提升產(chǎn)品制作工藝，降低成本等。

3.2 OpenROADM 的構(gòu)想

軟硬件的解耦和分離式通信設(shè)備未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。未來(lái)在各類(lèi)通信設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要考慮將控制平面和傳輸平面的分離，OpenROADM 應(yīng)時(shí)而生。

我們目前的ROADM 架構(gòu)都是軟硬件集成的。廠(chǎng)商對(duì)于ROADM 平臺(tái)的管理和維護(hù)都是由既定單位來(lái)執(zhí)行，產(chǎn)品缺乏獨(dú)立性和兼容性，在通信組網(wǎng)中勢(shì)必會(huì)降低組網(wǎng)效率，延遲組網(wǎng)周期，不利于競(jìng)爭(zhēng)和創(chuàng)新。OpenROADM 項(xiàng)目的目標(biāo)就是通過(guò)開(kāi)放和解耦，來(lái)解決當(dāng)前傳統(tǒng)ROADM 系統(tǒng)的不足。通過(guò)將ROADM按照功能進(jìn)行拆解出不同模塊，分由不同廠(chǎng)商來(lái)提供，各模塊之間有標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一接口，實(shí)現(xiàn)多廠(chǎng)商互通。在軟件控制方面，利用智能的SDN 控制策略，能夠完成帶寬自檢和調(diào)整、通信故障偵測(cè)，并可以進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化。

4 結(jié)束語(yǔ)

5G 等新應(yīng)用對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸信息提出了新的要求，面對(duì)大顆粒、大容量、低時(shí)延等需求，ROADM 技術(shù)仍需要不斷的發(fā)展和完善，通過(guò)高效、智能和開(kāi)放的新設(shè)計(jì)理念，提升產(chǎn)品性能，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。