可重配置光分插復用器(ROADM)的嵌入式控制

　　對于城域網(wǎng)絡(luò )和長(cháng)途網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō)，如果光傳送層具有遠程重新配置的能力，則可以極大地降低運營(yíng)成本。運營(yíng)商也已經(jīng)意識到這種潛力，并在最近業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )的招標中加入了對于可重配置光分插復用器(ROADM)以及多維光開(kāi)關(guān)的要求。

　　對于ROADM這項新技術(shù)的關(guān)注開(kāi)始于電信業(yè)大滑坡之際，當時(shí)，設備商紛紛在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上減少投資。幾乎沒(méi)有幾家公司顧得上認真地研究ROADM帶來(lái)的機會(huì )，而有些公司則爭先恐后地以最快的速度、最低廉的成本補全它們的產(chǎn)品線(xiàn)。不過(guò)值得慶幸的是：我們還可以通過(guò)其它方式來(lái)滿(mǎn)足ROADM這個(gè)新的市場(chǎng)需求。 ROADM是什么?

　　“ROADM”是指一種網(wǎng)絡(luò )元素(或稱(chēng)節點(diǎn))，通過(guò)遠程的重新配置，可以動(dòng)態(tài)上下業(yè)務(wù)波長(cháng)，并且，業(yè)務(wù)波長(cháng)的功率也是可以管理的。圖1是ROADM節點(diǎn)的一個(gè)通用模型，如圖所示，

　　ROADM的組成模塊隨應用的不同而不同。不過(guò)大多數ROADM都具有這里列出的模塊。

　　ROADM節點(diǎn)的主要功能模塊包括：

　　●前置和后置光放大器。

　　●光業(yè)務(wù)信道(OSC)的生成和終結。

　　●波長(cháng)下路。

　　●波長(cháng)上路。

　　●節點(diǎn)內部聚合信道或單信道的功率監控，可在節點(diǎn)內多處進(jìn)行。

　　●可用/不可用和可選波長(cháng)的監測，整個(gè)節點(diǎn)內的光信號的信噪比監測。

　　●上下路和直通波長(cháng)的功率/衰減控制。

　　●色散補償。

　　●前置和后置放大器的增益均衡。

　　系統集成商所提供的ROADM產(chǎn)品隨應用的不同而不同。從相對廉價(jià)的基本系統到高度靈活的可擴展平臺，系統提供商需要選擇不同的系統結構和不同的下層器件技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)提出的不同的成本和性能要求。

　　通常，系統集成商采用模塊化結構，以提高ROADM系統的部署效率，他們希望以最低的價(jià)格提供所需要的功能，并提供進(jìn)一步擴展的空間，以滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )擴展帶來(lái)的新的需求。

　　然而，隨著(zhù)配置復雜性的增加，ROADM的控制環(huán)境也因為互通的元素數量增加、器件技術(shù)種類(lèi)的增加和系統功能的物理分布等因素而變得越來(lái)越復雜。 關(guān)鍵光模塊ROADM設計者面臨的主要挑戰有：可選的技術(shù)種類(lèi)太多，而且這些技術(shù)演進(jìn)太快;另外，市場(chǎng)要求ROADM系統必須是支持多項應用的高性?xún)r(jià)比的模塊化系統。

　　制造ROADM的兩種主要器件技術(shù)分別是基于體塊光學(xué)的波長(cháng)選擇開(kāi)關(guān)(WSS)技術(shù)和基于平面光路(PLC)的集成復用器/解復用器/光開(kāi)關(guān)/可變光衰減器(VOA)和探測器技術(shù)。 在基于WSS技術(shù)的設備中，光性能監測器通常是一個(gè)分立的設備，一般放在一塊單獨的封裝電路中，前面放置一個(gè)N端口的光開(kāi)關(guān)，以便幾個(gè)待測點(diǎn)共享一個(gè)監測器。在這種設備中，只有節點(diǎn)內部能夠相互通信，控制電路的功能才能實(shí)現?；赑LC的設備通常在每一個(gè)信道中集成了一個(gè)功率監測器，這樣就不需要外部的功率監測設備了。不過(guò)，它只在一個(gè)點(diǎn)上提供單信道功率監測，這對控制結構有很大的限制。

　　由于這些技術(shù)正處于快速演進(jìn)的過(guò)程中，而哪種技術(shù)具有絕對優(yōu)勢還無(wú)法預見(jiàn)，所以系統 集成商必須進(jìn)行模塊化設計，以便以后用新的器件作替換時(shí)，需要重新設計的工作量最小。最后，為了滿(mǎn)足一些性能、容量要求較低，而成本要求較高的需求，控制體系必須在去掉某些器件后仍能正常運行。以上所述不僅對接口的一致性提出了一定程度的要求，而且要求盡可能對下層功能進(jìn)行抽象，以便對其余節點(diǎn)提供統一的接口。

　　圖2是ROADM節點(diǎn)處的各種嵌入式控制智能。這里的ROADM是基于WSS技術(shù)的。

　　嵌入式控制包含幾個(gè)不同的控制機制和層次。設計者可以自己集成這些功能，不過(guò)這樣做復雜性和器件成本都很高。

　　所謂“嵌入式控制智能”，顧名思義，它的控制電路對于電路組件和光器件來(lái)說(shuō)是處于本地的。根據光模塊提供智能的層次的不同，控制電路可以在電路組件的處理器上工作，也可以在光模塊內部的處理器上工作。一共有三種本地控制電路。第一種控制電路，由于所需的所有激勵信號都來(lái)源于器件，比如激光器的電流和襯底的溫度，所以它處于本地。第二種情況是：控制所需的帶寬很寬，排除了電路組件之間通信的可能，所以也只能在本地完成控制功能。第三種情況是：控制是在器件層發(fā)生的，但是需要高層的合作才能實(shí)現控制的功能。比如控制目標的設定，根據系統的狀態(tài)(如VOA的設置和EDFA的增益)改變控制行為等。