基于可重配置光分插復(fù)用器(ROADM)的嵌入式控制應(yīng)用

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

　　對(duì)于ROADM這項(xiàng)新技術(shù)的關(guān)注開(kāi)始于電信業(yè)大滑坡之際，當(dāng)時(shí)，設(shè)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(rèn)真地研究ROADM帶來(lái)的機(jī)會(huì)，而有些公司則爭(zhēng)先恐后地以最快的速度、最低廉的成本補(bǔ)全它們的產(chǎn)品線。不過(guò)值得慶幸的是：我們還可以通過(guò)其它方式來(lái)滿足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(或稱節(jié)點(diǎn))，通過(guò)遠(yuǎn)程的重新配置，可以動(dòng)態(tài)上下業(yè)務(wù)波長(zhǎng)，并且，業(yè)務(wù)波長(zhǎng)的功率也是可以管理的。圖1是ROADM節(jié)點(diǎn)的一個(gè)通用模型，如圖所示，

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

　　ROADM節(jié)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(jié)。

　　●波長(zhǎng)下路。

　　●波長(zhǎng)上路。

　　●節(jié)點(diǎn)內(nèi)部聚合信道或單信道的功率監(jiān)控，可在節(jié)點(diǎn)內(nèi)多處進(jìn)行。

　　●可用/不可用和可選波長(zhǎng)的監(jiān)測(cè)，整個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)的光信號(hào)的信噪比監(jiān)測(cè)。

　　●上下路和直通波長(zhǎng)的功率/衰減控制。

　　●色散補(bǔ)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(chǎn)品隨應(yīng)用的不同而不同。從相對(duì)廉價(jià)的基本系統(tǒng)到高度靈活的可擴(kuò)展平臺(tái)，系統(tǒng)提供商需要選擇不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和不同的下層器件技術(shù)來(lái)滿足市場(chǎng)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(jié)構(gòu)，以提高ROADM系統(tǒng)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(kuò)展的空間，以滿足網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展帶來(lái)的新的需求。

　　然而，隨著配置復(fù)雜性的增加，ROADM的控制環(huán)境也因?yàn)榛ネǖ脑財(cái)?shù)量增加、器件技術(shù)種類的增加和系統(tǒng)功能的物理分布等因素而變得越來(lái)越復(fù)雜。 關(guān)鍵光模塊ROADM設(shè)計(jì)者面臨的主要挑戰(zhàn)有：可選的技術(shù)種類太多，而且這些技術(shù)演進(jìn)太快;另外，市場(chǎng)要求ROADM系統(tǒng)必須是支持多項(xiàng)應(yīng)用的高性價(jià)比的模塊化系統(tǒng)。

　　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(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)(WSS)技術(shù)和基于平面光路(PLC)的集成復(fù)用器/解復(fù)用器/光開(kāi)關(guān)/可變光衰減器(VOA)和探測(cè)器技術(shù)。 在基于WSS技術(shù)的設(shè)備中，光性能監(jiān)測(cè)器通常是一個(gè)分立的設(shè)備，一般放在一塊單獨(dú)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(cè)點(diǎn)共享一個(gè)監(jiān)測(cè)器。在這種設(shè)備中，只有節(jié)點(diǎn)內(nèi)部能夠相互通信，控制電路的功能才能實(shí)現(xiàn)?；赑LC的設(shè)備通常在每一個(gè)信道中集成了一個(gè)功率監(jiān)測(cè)器，這樣就不需要外部的功率監(jiān)測(cè)設(shè)備了。不過(guò)，它只在一個(gè)點(diǎn)上提供單信道功率監(jiān)測(cè)，這對(duì)控制結(jié)構(gòu)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(duì)優(yōu)勢(shì)還無(wú)法預(yù)見(jiàn)，所以系統(tǒng) 集成商必須進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，以便以后用新的器件作替換時(shí)，需要重新設(shè)計(jì)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(yùn)行。以上所述不僅對(duì)接口的一致性提出了一定程度的要求，而且要求盡可能對(duì)下層功能進(jìn)行抽象，以便對(duì)其余節(jié)點(diǎn)提供統(tǒng)一的接口。

　　圖2是ROADM節(jié)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(jī)制和層次。設(shè)計(jì)者可以自己集成這些功能，不過(guò)這樣做復(fù)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(duì)于電路組件和光器件來(lái)說(shuō)是處于本地的。根據(jù)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(nèi)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(lì)信號(hào)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(xiàn)控制的功能。比如控制目標(biāo)的設(shè)定，根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)(如VOA的設(shè)置和EDFA的增益)改變控制行為等。