一文了解ROADM的五种结构与特性

2020-06-17 15:58

ROADM（Reconfigurable Optical Add－Drop Multiplexer）是可重构光分插复用器，一种使用在密集波分复用（DWDM）系统中的器件或设备，通过远程的重新配置，可以动态上路或下路业务波长，实现业务的灵活调度。

每个ROADM节点包含一个网络节点接口（NNI）和一个用户网络接口（UNI）。NNI互连来自／去往多个传输方向的DWDM信号，这些DWDM信号以波长粒度在各传输方向之间切换。UNI以波长粒度下载目的地为本节点的信号，并从本节点上传信号。为了实现无阻塞的波长交换和上／下载，新一代ROADM节点要求具有无色、无方向性和无竞争（CDC ROADM）的特点。

ROADM节点通常由波长选择开关（WSS）和其他模块组成，CDC功能取决于ROADM节点的结构，而灵活带宽功能则取决于其中的关键模块WSS。目前主流的WSS技术方案有三种：MEMS、液晶（LC）和硅基液晶（LCOS），其中LCOS WSS源生性支持灵活带宽功能，LC WSS经优化设计之后也能支持灵活带宽功能，而MEMS WSS则不支持该功能。以下为五种ROADM结构。

CD ROADM结构

图1所示ROADM结构＃1，其NNI侧由1＆times；N端口WSS构成，一个M维（图中仅画出三维）ROADM节点需要2M个WSS。UNI侧包含数个上／下载模块（图中仅画出了两个），每个下载模块由两个背靠背连接的1＆times；N端口WSS构成，每个上载模块由一个1＆times；N端口WSS与一个光分路器背靠背连接构成。由1＆times；N端口WSS的功能可知，此ROADM结构可支持信号的无色、无方向性上／下载。然而，当ROADM节点的维度大于UNI侧上／下载模块数量时，将会中图中红色圈中位置发生波长竞争。或许我们可以通过增加上／下载模块数量来解决波长竞争问题，但代价不菲。因此这种ROADM结构不能完全满足CDC ROADM功能，只能确定为CD ROADM。

图1． ROADM结构＃1

基于组播开关MCS的ROADM结构

第二种ROADM结构如图2所示，与ROADM＃1一样的是，其UNI侧也是由1＆times；N端口WSS构成，而UNI侧由多播光开关MCS构成。一个M＆times；N端口MCS开关有M个输入端口和N个输出端口，由M个1＆times；N端口光分路器（PS）和N个M＆times；1端口光开关（OSW）构成。光信号从其中一个输入端口输入，首先被光分路器分成N份，向所有N个光开关广播；然后由对应目标输出端口的光开关选择接收到的光信号，而其他光开关而忽略该信号。

根据1＆times；N端口WSS和MCS的功能，ROADM结构＃2可实现CDC功能，然而，MCS中的光分路器在分光广播时，产生的损耗太大，因此需要光放大器阵列来补充光功率。配置光放大器阵列，其代价不菲。

图2． ROADM结构＃2

基于WSS的CDC－ROADM

图3所示为ROADM结构＃3，与前述结构的差异还是在UNI侧，它以两个M＆times；N端口WSS实现信号的CDC（无色、无方向性、无竞争）上／下载。一个M＆times；N端口WSS有M个输入端口和N个输出端口，它可以将任意输入端口中的任意波长组合，交换到任意输出端口。M＆times；N端口WSS的损耗远小于MCS，因此无需配置光放大器。