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下一代ROADM關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用

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一 引言

近年來，由于包括數(shù)據(jù)通信、視頻、移動互聯(lián)網(wǎng)及云計算等各種類型業(yè)務(wù)的普及，Internet流量不斷增長。未來五年內(nèi)，移動網(wǎng)數(shù)據(jù)流量預(yù)期增長十倍或更多，同時將成為網(wǎng)絡(luò)中的主要流量。數(shù)據(jù)流量的快速增長，促使光網(wǎng)絡(luò)中ROADM的結(jié)構(gòu)技術(shù)不斷演進(jìn)，可重構(gòu)的ROADM網(wǎng)絡(luò)，使運(yùn)營商通過重路由流量在鏈路或設(shè)備單故障的情況下提供更高的服務(wù)可靠性。相對于傳統(tǒng)通信來說，這種數(shù)據(jù)流量在城域網(wǎng)和核心網(wǎng)中顯得更加動態(tài)，在這樣的網(wǎng)絡(luò)中，下一代波長無關(guān)、方向無關(guān)和競爭無關(guān)（colorless, directionless and contentionless，CDC）ROADM，可以實(shí)現(xiàn)任意波長可以從任意方向的任意端口上下，從而實(shí)現(xiàn)波長通道的恢復(fù)和網(wǎng)絡(luò)的可重構(gòu)，在未來網(wǎng)絡(luò)中起到很重要的作用。通過應(yīng)用一種緊湊型的高端口數(shù)（high port count，HPC）波長選擇開關(guān)（wavelength selective switch，WSS），可以實(shí)現(xiàn)簡單經(jīng)濟(jì)的CDC ROADM。

二 ROADM結(jié)構(gòu)

圖1所示為ROADM的體系結(jié)構(gòu)，由兩個功能模塊組成。其中一個提供波長交叉連接（WXC）功能，另一個提供波長上下路功能。WXC模塊無需光/電/光（O/E/O）的轉(zhuǎn)換即可改變光信號，而波長上下路模塊則可以從轉(zhuǎn)發(fā)器指配光信號到WXC模塊。兩個功能模塊都可以在靈活柵格波長分配下工作，每個功能模塊可以根據(jù)功能分為若干類型。WXC功能模塊可以分為廣播和選擇（broadcast and select，B&S）結(jié)構(gòu)和路由和選擇（route and select，R&S）結(jié)構(gòu)，而波長上下路功能模塊可以分為四種類型：固定型、波長無關(guān)、波長無關(guān)方向無關(guān)（colorless and directionless，CD）、CDC。CD和CDC ROADM能從轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)置任意波長和任意方向的光信號。通過使用CD和CDC ROADM我們能夠遠(yuǎn)程控制優(yōu)化維護(hù)波道的設(shè)置，可操作性和可靠性也將得到提升。除了以上這些功能外，通過引入傳送網(wǎng)SDN，有可能提供更多需要的新業(yè)務(wù)類型。近年來，CD或CDC ROADM已經(jīng)開始應(yīng)用在核心網(wǎng)和城域網(wǎng)中，根據(jù)WXC模塊的類型及上下波長模塊的功能配置，網(wǎng)絡(luò)中存在各種不同的CD或CDC ROADM節(jié)點(diǎn)類型。

總而言之，一個合適的節(jié)點(diǎn)配置取決于該節(jié)點(diǎn)線路方向的維度及波長上下的數(shù)量，節(jié)點(diǎn)最大的上下波長數(shù)則取決于設(shè)備端口數(shù)的限制。

圖1 ROADM結(jié)構(gòu)

三 CD/CDC ROADM技術(shù)

WSS和組播交換模塊（multicast switches，MC-SW）是實(shí)現(xiàn)簡單CD/CDC ROADM的關(guān)鍵器件。本節(jié)，我們將討論CD/CDC ROADM的配置及所使用的技術(shù)。

圖2 CDC ROADM結(jié)構(gòu)示意圖

圖2（a）所示為使用常規(guī)1×9WSS的ROADM結(jié)構(gòu)，圖2（b）所示為使用雙向1×20WSS的ROADM結(jié)構(gòu)。從圖中可以看出，常規(guī)CD/CDC ROADM結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，WSS的端口數(shù)被限制為9，而擴(kuò)展上下路端口光分路器，需要增加WSS和光放大器，這將導(dǎo)致設(shè)備尺寸和成本增大。最近，業(yè)界開發(fā)出了一種緊湊型一體化的HPC WSS，如圖2（b）所示，通過