基于可重配置光分插復用器(ROADM)的嵌入式控制應用

　對于城域網絡和長途網絡來說，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成本。運營商也已經意識到這種潛力，并在最近業(yè)務網絡的招標中加入了對于可重配置光分插復用器(ROADM)以及多維光開關的要求。

　　對于ROADM這項新技術的關注開始于電信業(yè)大滑坡之際，當時，設備商紛紛在新產品開發(fā)上減少投資。幾乎沒有幾家公司顧得上認真地研究ROADM帶來的機會，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品線。不過值得慶幸的是：我們還可以通過其它方式來滿足ROADM這個新的市場需求。 ROADM是什么?

　　“ROADM”是指一種網絡元素(或稱節(jié)點)，通過遠程的重新配置，可以動態(tài)上下業(yè)務波長，并且，業(yè)務波長的功率也是可以管理的。圖1是ROADM節(jié)點的一個通用模型，如圖所示，

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

　　ROADM節(jié)點的主要功能模塊包括：

　　●前置和后置光放大器。

　　●光業(yè)務信道(OSC)的生成和終結。

　　●波長下路。

　　●波長上路。

　　●節(jié)點內部聚合信道或單信道的功率監(jiān)控，可在節(jié)點內多處進行。

　　●可用/不可用和可選波長的監(jiān)測，整個節(jié)點內的光信號的信噪比監(jiān)測。

　　●上下路和直通波長的功率/衰減控制。

　　●色散補償。

　　●前置和后置放大器的增益均衡。

　　系統(tǒng)集成商所提供的ROADM產品隨應用的不同而不同。從相對廉價的基本系統(tǒng)到高度靈活的可擴展平臺，系統(tǒng)提供商需要選擇不同的系統(tǒng)結構和不同的下層器件技術來滿足市場提出的不同的成本和性能要求。

　　通常，系統(tǒng)集成商采用模塊化結構，以提高ROADM系統(tǒng)的部署效率，他們希望以最低的價格提供所需要的功能，并提供進一步擴展的空間，以滿足網絡擴展帶來的新的需求。

　　然而，隨著配置復雜性的增加，ROADM的控制環(huán)境也因為互通的元素數(shù)量增加、器件技術種類的增加和系統(tǒng)功能的物理分布等因素而變得越來越復雜。 關鍵光模塊ROADM設計者面臨的主要挑戰(zhàn)有：可選的技術種類太多，而且這些技術演進太快;另外，市場要求ROADM系統(tǒng)必須是支持多項應用的高性價比的模塊化系統(tǒng)。

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

　　由于這些技術正處于快速演進的過程中，而哪種技術具有絕對優(yōu)勢還無法預見，所以系統(tǒng) 集成商必須進行模塊化設計，以便以后用新的器件作替換時，需要重新設計的工作量最小。最后，為了滿足一些性能、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行抽象，以便對其余節(jié)點提供統(tǒng)一的接口。

　　圖2是ROADM節(jié)點處的各種嵌入式控制智能。這里的ROADM是基于WSS技術的。

　　嵌入式控制包含幾個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說是處于本地的。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現(xiàn)控制的功能。比如控制目標的設定，根據系統(tǒng)的狀態(tài)(如VOA的設置和EDFA的增益)改變控制行為等。