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一文了解ROADM的五种结构与特性

2020-06-17 15:58
C114通信网
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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×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×N端口WSS构成,每个上载模块由一个1×N端口WSS与一个光分路器背靠背连接构成。由1×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×N端口WSS构成,而UNI侧由多播光开关MCS构成。一个M×N端口MCS开关有M个输入端口和N个输出端口,由M个1×N端口光分路器(PS)和N个M×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×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×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×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×N端口WSS的损耗远小于MCS,因此无需配置光放大器。

图3. ROADM结构#3

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