如图3所示,主流WSS采用衍射光栅或AWG进行滤波,然后通过MEMS控制微反射镜进行波长交换。典型维度数为4~9个维度,架构可以分为B&S (Broadcast and Select)和R&S (Route and Select)。厂商根据市场需求开始加入上下路层的可重构技术,如Colorless、Directionless 或Colorless + Directionless。
图3 基于MEMS的WSS架构示意图
2个维度以上的ROADM架构,采用了多端口WSS模块,加上后期引入的无色无向功能,已经可以实现很高的光层弹性,将任意波长指配到任意路径,从而实现Mesh 网络互联。
1.3 第3代ROADM 多维度、弹性栅格、上下路可重构光交叉架构
第3代ROADM集穿通层、上下路层及光通道格栅的可重构性为一体,称为新一代的PXC系统(Photonic CrossConnect System)。如图4所示,主流WSS采用硅基液晶(LCOS)技术,实现弹性栅格(flexi-grid)功能,支持可变channel宽度以及超级通道。目前商用的维度为4~20维。
图4 基于LCOS技术的WSS工作原理
弹性栅格是第3代ROADM的一个重要技术。在传统DWDM技术中,各种的分合波器件,如Mux、Demux、ROADM等都是基于固定的带宽栅格定义,如50/100 GHz。而在可变带宽光网络中,为了支持新型高速和超高速数据传输并提高网络资源利用率,系统根据各信号需要的频谱分配不同的带宽。因此在可变带宽光网络中,所有的分合波器件需要能够进行动态带宽分配,其中可以进行动态波长上下和带宽分配的新型ROADM显得尤为重要,因为目前就灵活栅格涉及使能技术而言,商用器件中仅可变带宽ROADM相对成熟。
如图5所示,传统的DWDM系统使用固定的50/100 GHz栅格,中心频率和通道宽度都是确定的,即使只有不到25 GHz宽度的10G/40G波道,也需要占用50 GHz的光谱,而且无法支持多个载波的超级通道。引入了弹性栅格技术后,通过对不同速率的通道定义不同的中心频率和通道宽度,可以大大提高光谱效率和传送容量,还可以利用超级通道更低的滤波代价来提升传送距离。
图5 弹性栅格带来的频谱效率的提升
在上下路层,采用C-AD、CD-AD或CDC-AD实现其可重构性。其中CDC-AD采用多级开关(Multi-Cast Switch)。上下路也需要支持弹性栅格,以保障端到端的栅格重构性(见图6)。
图6 C-AD、CD-AD、CDC-AD上下路架构
相干滤波技术的采用让ROADM上下路不再需要堆叠很多的WSS来进行滤波,其架构变得简单、经济,也为现网部署提供了有利条件。