近兩年來(lái)，5G 成為全世界的聚焦點(diǎn)，它以高速率、廣連接和低時(shí)延為特征。無(wú)線通信技術(shù)已經(jīng)成就了 5G 的前兩項(xiàng)特征，然而，5G 通信的時(shí)延與支撐無(wú)線基站的光纖網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。終端設(shè)備的高速率和廣連接，耗盡了光纖通信系統(tǒng)的帶寬，導(dǎo)致更多的時(shí)延。光纖網(wǎng)絡(luò)有待升級(jí)，重點(diǎn)在城域網(wǎng)的升級(jí)。基于成本考慮，現(xiàn)有的城域網(wǎng)主要是基于 CWDM 和 FOADM（固定光分叉復(fù)用器）技術(shù)，為了升級(jí)網(wǎng)絡(luò)，之前應(yīng)用于骨干網(wǎng)中的 DWDM 和 ROADM（可重構(gòu)光分叉復(fù)用器）技術(shù)，有望下沉至城域網(wǎng)。

全光網(wǎng)結(jié)構(gòu)

為了提高光纖網(wǎng)絡(luò)的效率和運(yùn)營(yíng)成本，新一代的全光網(wǎng) AON 應(yīng)具有 SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）功能，SDN 網(wǎng)絡(luò)可通過(guò)軟件設(shè)置來(lái)重構(gòu)，免于人工操作。ROADM 是實(shí)現(xiàn) SDN 網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備，如圖 1 所示?；?ROADM 的全光網(wǎng)包括三層架構(gòu)：長(zhǎng)途網(wǎng)、城域網(wǎng)和接入網(wǎng)。長(zhǎng)途網(wǎng)實(shí)現(xiàn)大城市之間的連接，通常建設(shè)成 MESH（網(wǎng)狀網(wǎng)）結(jié)構(gòu)。城域網(wǎng)則通常采用光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，隨著電信業(yè)務(wù)的多樣化和復(fù)雜化，城域網(wǎng)演進(jìn)成多環(huán)結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)核心環(huán)網(wǎng)和多個(gè)邊緣環(huán)網(wǎng)。接入網(wǎng)由城域環(huán)網(wǎng)提供支持，并延伸到終端用戶(hù)附近。接入網(wǎng)與用戶(hù)之間的最后連接方式包括 FTTx（光纖到商務(wù)樓宇、學(xué)校和家庭，等等）和無(wú)線基站。

圖 1． 全光網(wǎng)結(jié)構(gòu)

CDC－FROADM 是什么？

每個(gè) ROADM 節(jié)點(diǎn)包含一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI）和一個(gè)用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）。NNI 互連來(lái)自／去往多個(gè)傳輸方向的 DWDM 信號(hào)，這些 DWDM 信號(hào)以波長(zhǎng)粒度在各傳輸方向之間切換。UNI 以波長(zhǎng)粒度下載目的地為本節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，并從本節(jié)點(diǎn)上傳信號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)無(wú)阻塞的波長(zhǎng)交換和上／下載，新一代 ROADM 節(jié)點(diǎn)要求具有無(wú)色、無(wú)方向性和無(wú)競(jìng)爭(zhēng)（CDC ROADM）的特點(diǎn)。

考慮一個(gè) 8 維 ROADM 節(jié)點(diǎn)，每個(gè)傳輸方向有 80 個(gè) DWDM 信道，因此節(jié)點(diǎn)處需要處理的總波長(zhǎng)數(shù)為 8×80＝640 個(gè)。然而根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在每個(gè) ROADM 節(jié)點(diǎn)的 UNI 側(cè)需要上／下載處理的波長(zhǎng)數(shù)一般小于總數(shù)的 20％，大多數(shù)波長(zhǎng)僅在 NNI 側(cè)進(jìn)行交換。因此 UNI 側(cè)配置 640×20％＝128 個(gè)上／下載端口數(shù)就足夠了。然而，只準(zhǔn)備 20％的上／下載端口，要求每個(gè)端口都是多面手，意味著每個(gè)上載或者下載端口能夠根據(jù)控制系統(tǒng)的安排，上載或者下載去往或者來(lái)自不同方向的不同波長(zhǎng)（無(wú)色和無(wú)方向性），同時(shí)要求 UNI 側(cè)能夠同時(shí)下載來(lái)自不同方向的相同波長(zhǎng)（無(wú)競(jìng)爭(zhēng)）。

光纖中傳輸?shù)男盘?hào)，可能存在不同比特率。在高速傳輸系統(tǒng)中，因調(diào)制產(chǎn)生邊帶，不同比特率的信號(hào)需要不同的信道寬度。如圖 2 所示，比特率為 100G、400G 和 1T 的信號(hào)，分別需要 50GHz、75GHz 和 150GHz 的信道寬度，這與低速信號(hào)（≤25G）大不相同。低速信號(hào)通常占用信道寬度為 50GHz 或者 100GHz，取決于 DWDM 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，而非受限于信號(hào)的調(diào)制速率。

圖 2． 不同比特率的信號(hào)所需的信道寬度

為了適應(yīng)即將到來(lái)的高速傳輸，DWDM 系統(tǒng)應(yīng)具有超信道功能，信道寬度應(yīng)該是可變的，可根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整為 50GHz、75GHz、100GHz、150GHz，等等。超信道功能是系統(tǒng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言，光學(xué)模塊設(shè)計(jì)人員通常用另一個(gè)詞“靈活帶寬”表述相同意思。

一個(gè)具備無(wú)色、無(wú)方向性和無(wú)競(jìng)爭(zhēng)功能的 ROADM 節(jié)點(diǎn)，稱(chēng)為 CDC ROADM，如果節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步支持靈活帶寬功能，則稱(chēng)為 CDC－F ROADM。

即將到來(lái)的 5G 應(yīng)用促進(jìn)全光網(wǎng)的升級(jí)，作為全光網(wǎng)中的關(guān)鍵部分，ROADM 市場(chǎng)有望迎來(lái)快速增長(zhǎng)，特別是在城域網(wǎng)中的應(yīng)用。