是什么推动了 ROADM 技术的演进？

李东霏：本文对了解最新 ROADM 单板的功能特性有较大帮助！

ROADM（Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer），即可重构光分插复用器。是指一种网络元素，通过远程的重新配置，可以动态上下业务波长，并且业务波长的功率也是可以管理的。

在如今的城域汇聚及上层次的网络，ROADM 已经成为整个光网络中的关键组件。它可以在不需要将光信号转换为电信号的情况下，灵活地调整路由光信号。同时，ROADM 也提供了可重构性，允许在网络内实时调整信号路由路径。

另外，又因为是纯光交换，可以实现了光域内的快速信号路由，消除了光电信号转换所带来的延迟和能耗。

其中，WSS 技术、OA 放大器、光信道监控器（OCM）、光监控信道（OSC）和光时域反射仪（OTDR），这5个关键技术推动着 ROADM 的演变。

下面我们逐个来看！

WSS技术的进步

早期的ROADM使用波长阻塞WB和平面光波电路（PLC）技术：

WB技术

PLC技术

而今天主要的WSS技术是微电机系统（MEMS）反射镜、数字光处理（DLP）、液晶（LC）和硅上液晶（LCoS）等技术。

DLP技术

LC技术

Lcos技术

MEMS技术

端口数量较少的ROADM通常采用成本效益高的DLP或LC技术，而端口数量较多的则一般选择更昂贵的LCoS技术。

WSS的演变见证了端口数量的显著增加，从1×2发展到1×30+，预计未来将达到更高的数量，如48或60。单元从单个WSS发展到双WSS和四WSS配置，增强了路由和选择能力。

8x8 WS

C波段频谱从 4THz 显著扩展到 4.8THz，最近的发展将其扩展到 C 波段的 6THz 和C+L 波段的9.6THz，集成了独立的WSS功能，甚至不久将扩展到 12THz。

工作波段

另外，信道间隔从 100 GHz变为了 50 GHz，并采用了灵活栅格，颗粒度从 12.5 GHz 开始，发展到 6.25 GHz。

当然，也包括性能的提升，比如说级联能力的改进，允许沿波长路径部署更多的 WSS 单元，以及更方的通带形状，减少了滤波器变窄的损伤。

WSS 的体积也显著减少，尤其是边缘优化（1×4）设计。双 WSS 和四 WSS 配置最小化了路由选择 ROADM 的空间需求，实现了单板上的多重功能，进一步减少了空间。

放大器的进步

放大器在提供更高增益方面取得了显著进展。促成这种增益增加的一个主要因素是采用了集成ROADM单板架构，该架内部集成了放大器，从而允许更高的功率水平。

华为的收发合一多播交换板

此外，还取得了在最小化相对于所获得增益引入的放大自发发射（ASE）噪声方面的进展。另一个发展是从固定增益放大器转向可变增益放大器。可变增益放大器通常在特定的跨度损耗范围内运行，至少需要三种类型（例如0-18 dB，14-25 dB，22-35 dB）。

这种演变进一步发展到了可切换增益放大器，它们可以使用单一部件编号覆盖广泛的跨度损耗范围（例如0-32 dB）。还出现了向混合放大的发展趋势，结合了掺铒光纤放大（EDFA）和拉曼放大，旨在减少噪声。

OCM的进步

在处理复杂的波长信道时，OCM 能够监测每个信道的功率状态，从而为光纤链路的信道平衡提供必要的反馈信息。通过在 ROADM 节点使用 WSS 或在 ILA 节点利用动态增益均衡（DGE）进行调整，可以优化每个波长的功率输出。此外，OCM 还具备网络故障诊断的功能。近期的技术创新包括引入了灵活网格OCM和高灵敏度相干 OCM 。

高灵敏度的相干 OCM 能够以低于 1GHz 的精度进行监控，确保了即使在邻近信道功率变化的情况下，也能准确监测频谱段。这种技术显著缩短了波段的扫描时间，从原来的秒级降低到几百毫秒，从而提高了对频谱特性的处理能力，包括有效信道的检测、中心波长的识别以及光信噪比（OSNR）的评估。

OSC 的进步

OSC 作为相邻节点之间的监控通信的路径，可以实现如链路控制、带内管理、控制平面操作（例如ASON/GMPLS）和跨段损耗的测量。而 OSC 数据速率也从传统的大约 2 Mb/s 发展到大约 100-155 Mb/s，最近发展到 1 Gb/s。

最初，OSC 监控单板位于架控制器单元上，目前已经支持转移到 ROADM 单板，最近又融合到了 SFP 可插拔模块。

这种演变适应了针对特定应用需求和互操作性要求的不同类型 OSC。

OTDR 的进步

OTDR 向待测试的光纤发射光脉冲，并分析通过散射和反射返回的光。应用包括精确定位光纤断裂的位置、检测光纤衰减检测。集成 OTDR 作为 ROADM 功能集成之一是在 2015 年左右出现的。

最近，SFP 基础 OTDR 作为支持多根光纤通过光开关的大型 OTDR 的紧凑单纤替代品出现。现在有 SFP 集成了 OTDR 和 OSC 功能；最初作为 OSC 业务，它们在检测到光纤断裂时切换到 “业务外” OTDR。

相干 OTDR 是另一个最近的进展。

虽然传统的 OTDR 测量损耗，但相干 OTDR 还可以评估色散、偏振模色散（PMD）和偏振状态变化等参数。通过使用放大器，它可以覆盖监控整个跨洋段光纤。相干 OTDR 具有潜在的应用，如通过振动检测可以提前预警陆地光纤断裂，以及监控海底光缆的地震活动。

总之，ROADM 技术随着 WSS 端口数量的增加、放大增益能力的提升、OCM 以及OSC 功能的先进化，以及集成 OTDR 能力的发展而演变。这些创新显著提高了网络的灵活性、效率和可靠性，满足了高容量数据传输日益增长的需求。

感谢阅读，本文由“李东霏” 重新整理编辑！