CWDM與ROADM在5G中到底重不重要

近兩年來，5G 成為全世界的聚焦點，它以高速率、廣連接和低時延為特征。無線通信技術(shù)已經(jīng)成就了 5G 的前兩項特征，然而，5G 通信的時延與支撐無線基站的光纖網(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，導致更多的時延。光纖網(wǎng)絡(luò)有待升級，重點在城域網(wǎng)的升級?；诔杀究紤]，現(xiàn)有的城域網(wǎng)主要是基于 CWDM 和 FOADM（固定光分叉復用器）技術(shù)，為了升級網(wǎng)絡(luò)，之前應用于骨干網(wǎng)中的 DWDM 和 ROADM（可重構(gòu)光分叉復用器）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)的效率和運營成本，新一代的全光網(wǎng) AON 應具有 SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）功能，SDN 網(wǎng)絡(luò)可通過軟件設(shè)置來重構(gòu)，免于人工操作。ROADM 是實現(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)：長途網(wǎng)、城域網(wǎng)和接入網(wǎng)。長途網(wǎng)實現(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)的多樣化和復雜化，城域網(wǎng)演進成多環(huán)結(jié)構(gòu)，包括一個核心環(huán)網(wǎng)和多個邊緣環(huán)網(wǎng)。接入網(wǎng)由城域環(huán)網(wǎng)提供支持，并延伸到終端用戶附近。接入網(wǎng)與用戶之間的最后連接方式包括 FTTx（光纖到商務(wù)樓宇、學校和家庭，等等）和無線基站。

圖 1． 全光網(wǎng)結(jié)構(gòu)

CDC－FROADM 是什么？

每個 ROADM 節(jié)點包含一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口（NNI）和一個用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）。NNI 互連來自／去往多個傳輸方向的 DWDM 信號，這些 DWDM 信號以波長粒度在各傳輸方向之間切換。UNI 以波長粒度下載目的地為本節(jié)點的信號，并從本節(jié)點上傳信號。為了實現(xiàn)無阻塞的波長交換和上／下載，新一代 ROADM 節(jié)點要求具有無色、無方向性和無競爭（CDC ROADM）的特點。

考慮一個 8 維 ROADM 節(jié)點，每個傳輸方向有 80 個 DWDM 信道，因此節(jié)點處需要處理的總波長數(shù)為 8×80＝640 個。然而根據(jù)統(tǒng)計，在每個 ROADM 節(jié)點的 UNI 側(cè)需要上／下載處理的波長數(shù)一般小于總數(shù)的 20％，大多數(shù)波長僅在 NNI 側(cè)進行交換。因此 UNI 側(cè)配置 640×20％＝128 個上／下載端口數(shù)就足夠了。然而，只準備 20％的上／下載端口，要求每個端口都是多面手，意味著每個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自不同方向的不同波長（無色和無方向性），同時要求 UNI 側(cè)能夠同時下載來自不同方向的相同波長（無競爭）。

光纖中傳輸?shù)男盘?，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，分別需要 50GHz、75GHz 和 150GHz 的信道寬度，這與低速信號（≤25G）大不相同。低速信號通常占用信道寬度為 50GHz 或者 100GHz，取決于 DWDM 系統(tǒng)的設(shè)計，而非受限于信號的調(diào)制速率。

圖 2． 不同比特率的信號所需的信道寬度

為了適應即將到來的高速傳輸，DWDM 系統(tǒng)應具有超信道功能，信道寬度應該是可變的，可根據(jù)需要動態(tài)調(diào)整為 50GHz、75GHz、100GHz、150GHz，等等。超信道功能是系統(tǒng)設(shè)計語言，光學模塊設(shè)計人員通常用另一個詞“靈活帶寬”表述相同意思。

一個具備無色、無方向性和無競爭功能的 ROADM 節(jié)點，稱為 CDC ROADM，如果節(jié)點進一步支持靈活帶寬功能，則稱為 CDC－F ROADM。

即將到來的 5G 應用促進全光網(wǎng)的升級，作為全光網(wǎng)中的關(guān)鍵部分，ROADM 市場有望迎來快速增長，特別是在城域網(wǎng)中的應用。