基于ROADM的全光网结构以及什么是CDC-F ROADM?

HYC亿源通

2020-01-16 15:12

近两年来,5G成为全世界的聚焦点,它以高速率、广连接和低时延为特征。无线通信技术已经成就了5G的前两项特征,然而,5G通信的时延与支撑无线基站的光纤网络有关。终端设备的高速率和广连接,耗尽了光纤通信系统的带宽,导致更多的时延。光纤网络有待升级,重点在城域网的升级。基于成本考虑,现有的城域网主要是基于CWDM和FOADM(固定光分叉复用器)技术,为了升级网络,之前应用于骨干网中的DWDM和ROADM(可重构光分叉复用器)技术,有望下沉至城域网。


全光网结构

为了提高光纤网络的效率和运营成本,新一代的全光网AON应具有SDN(软件定义网络)功能,SDN网络可通过软件设置来重构,免于人工操作。ROADM是实现SDN网络的关键设备,如图1所示。基于ROADM的全光网包括三层架构:长途网、城域网和接入网。长途网实现大城市之间的连接,通常建设成MESH(网状网)结构。城域网则通常采用光纤环网结构,随着电信业务的多样化和复杂化,城域网演进成多环结构,包括一个核心环网和多个边缘环网。接入网由城域环网提供支持,并延伸到终端用户附近。接入网与用户之间的最后连接方式包括FTTx(光纤到商务楼宇、学校和家庭,等等)和无线基站。

基于ROADM的全光网结构以及什么是CDC-F ROADM?

图1. 全光网结构


CDC-F ROADM是什么?

每个ROADM节点包含一个网络节点接口(NNI)和一个用户网络接口(UNI)。NNI互连来自/去往多个传输方向的DWDM信号,这些DWDM信号以波长粒度在各传输方向之间切换。UNI以波长粒度下载目的地为本节点的信号,并从本节点上传信号。为了实现无阻塞的波长交换和上/下载,新一代ROADM节点要求具有无色、无方向性和无竞争(CDC ROADM)的特点。


考虑一个8维ROADM节点,每个传输方向有80个DWDM信道,因此节点处需要处理的总波长数为8×80=640个。然而根据统计,在每个ROADM节点的UNI侧需要上/下载处理的波长数一般小于总数的20%,大多数波长仅在NNI侧进行交换。因此UNI侧配置640×20%=128个上/下载端口数就足够了。然而,只准备20%的上/下载端口,要求每个端口都是多面手,意味着每个上载或者下载端口能够根据控制系统的安排,上载或者下载去往或者来自不同方向的不同波长(无色和无方向性),同时要求UNI侧能够同时下载来自不同方向的相同波长(无竞争)。


光纤中传输的信号,可能存在不同比特率。在高速传输系统中,因调制产生边带,不同比特率的信号需要不同的信道宽度。如图2所示,比特率为100G、400G和1T的信号,分别需要50GHz、75GHz和150GHz的信道宽度,这与低速信号(≤25G)大不相同。低速信号通常占用信道宽度为50GHz或者100GHz,取决于DWDM系统的设计,而非受限于信号的调制速率。


基于ROADM的全光网结构以及什么是CDC-F ROADM?

图2. 不同比特率的信号所需的信道宽度


为了适应即将到来的高速传输,DWDM系统应具有超信道功能,信道宽度应该是可变的,可根据需要动态调整为50GHz、75GHz、100GHz、150GHz,等等。超信道功能是系统设计语言,光学模块设计人员通常用另一个词“灵活带宽”表述相同意思。


一个具备无色、无方向性和无竞争功能的ROADM节点,称为CDC ROADM,如果节点进一步支持灵活带宽功能,则称为CDC-F ROADM。


即将到来的5G应用促进全光网的升级,作为全光网中的关键部分,ROADM市场有望迎来快速增长,特别是在城域网中的应用。


关于亿源通(HYC)

亿源通(英文简称HYC)创立于2000年,是全球行业内领先的无源光器件OEM/ODM及解决方案提供商,专注于光通信无源基础器件研发、制造、销售与服务。公司主营产品为:光纤连接器(数据中心高密度光连接器),WDM波分复用器,PLC光分路器,MEMS光开关等四大核心光无源基础器件,广泛应用于光纤到户、4G/5G移动通信、互联网数据中心、国防通信等领域。


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