大容量光交叉ROADM技术最新进展

5G来临，数据业务和多媒体业务发展迅猛，不仅对带宽资源的需求大大增加，而且业务具有更高的动态特性和不可预测性，要求光传送网具备更高的灵活性。以DC为中心的Mesh化组网，使得东西向流量五年来增长了四倍，需要光传送网具备多维度的业务调度和控制功能。未来，网络智能化是重要的网络发展趋势，可编程将是光传送网的基础要求。

可重构光分插复用（ROADM）设备可实现波长级业务智能快速调度功能，增强光传送网的灵活性和智能化。其核心器件是波长选择光开关（WSS），WSS可使光路系统中每个波长都可以被独立交换。多端口的WSS模块能独立将任意波长分配到任意路径，实现光层波长级调度。WSS再结合放大器、分光器、耦合器等器件，可通过搭积木的方式灵活组网，以适应不同的应用场景，增强光传送网的弹性和智能化。

近年来，ROADM主要朝着增加维度、全光背板、CDC-F、波段扩展、智能化等方向发展。下面将分别介绍这几方面技术的最新进展。

32维ROADM

随着网络的进一步Mesh化，ROADM站点的维度要求越来越高。不断产生的新业务类型，如多条光路承载业务、本地多组上下路业务等，都在一定程度上增加了ROADM维度需求。现在看来20维ROADM将很快难以满足市场需求。目前，中兴通讯已经完成了32维ROADM的研发工作，并在2018年成功通过了中国移动入网测试。网络整体架构支持ROADM的维度还会进一步扩展，在不久的将来会出现可以支持40维、48维甚至更高维度的ROADM系统。

OXC

随着ROADM维度的提升，内部连纤呈现指数级的增加。9维ROADM有72根内部连纤，20维ROADM则达到380根，而32维ROADM则可高达992根。对于工程现场人员来讲，连接关系复杂，无法通过手工方式有效梳理，极易出错，且错连排查困难，增加了大量的OPEX成本。而通过光纤编织技术，可以固化ROADM内部连纤，形成全光背板，省却纷繁复杂的连纤工作。同时结合高速光连接器和自动插拔技术，可实现插板即连纤，极大地提升了易用性的同时也有效改善了集成度，可实现一个槽位一块板卡解决一个线路维度的所有功能。此外，在可靠性方面可有效提升设备的防尘和环境适应能力。综合上述技术研发的新型无纤化ROADM系统OXC将成为高维度ROADM的最佳解决方案。中兴通讯已于2019年发布OXC子系统并成功商用。

CDC-F

CDC是指波长无关（Colorless）、方向无关（Directionless）、竞争无关（Contentionless），实现ROADM站点内任意波长调度到任意方向，且上下路波长竞争冲突时可正常调度。随着ROADM维度的增加，上下路波长数量激增，如果前期网络设计没有特意关注波道规划，后期很容易造成上下路波长冲突。而对于CDC功能，业内主要有两种实现方案。一是MCS，其基于EDFA-Array、分光器和光开关实现，另一种是基于原WSS技术演进的MxN WSS。两种方案相比较，MCS技术更成熟，但是没有滤波功能，插损大，对信号传输性能影响大。而MxN WSS技术难度大，不成熟，核心元器件集中于个别器件厂商手中，成本高昂。

二者共同的缺点是都难以把端口数提高，从而满足高维度ROADM需求。级联使用将导致组网复杂，成本难以接受，故现在大多采用多组上下路方案解决CDC应用场景。

CDC-F的F是指波道间隔可调（FlexGrid）。随着超100G的发展，信号波特率增加，波道间隔不再局限于50GHz，37.5GHz、62.5GHz、75GHz都逐渐商用，要求ROADM适应新需求，滤波器的滤波窗口弹性可调。中兴通讯已成功商用具备FlexGrid功能的ROADM产品，其可结合管控系统，实现端到端的FlexGrid功能，动态调整传输管道，充分合理地利用频谱资源。

波段扩展

随着超100G的发展，原C波段可容纳的波道数减少，虽然单波速率提升，但是总带宽提升有限，所以波段扩展成为发展的趋势。2019年，中国电信新建的ROADM网络从C波段扩展到CE波段，中国移动国干网络亦在探讨从C波段扩展到C++波段的技术路径，中国联通也在进行L波段的应用研究。此背景下，ROADM必须与时俱进，同步超100G技术进展，进行波段扩展，适应新的发展趋势。现阶段ROADM可以支持CE波段，技术及产品均较成熟，而业界内L波段的ROADM仅有零星的产品，发货量非常小，且需要做进一步的改进以适应超100G的应用需求。而C++波段的ROADM还在研发阶段。

智能化

智能化是网络发展的大趋势。ROADM作为物理层设备，必须具备可编程功能，同时结合管控系统、SDN技术等形成完整的智能化产品。ROADM本身即是实现远程波长调度功能的设备，天生适应智能化，CDC功能可进一步增强调度的灵活性。FlexGrid功能可结合其它产品做到传输管道动态调整。ROADM作为光网络的一部分，同时也是全网智能化光功率自动管理系统的一部分。近年来光标签技术广泛用于ROADM系统，该技术可智能管理ROADM系统内成百上千的波道，实现业务追踪、错连检测、自动调度等智能化功能。相信随着技术的发展，ROADM系统会引入更多的智能化技术，并与其它设备共同形成更加体系化的智能网络。

总结

总体来说，ROADM相关技术在近几年发展较好。32维ROADM结合超100G可实现每秒P比特级别的交叉容量，远超现有的电交叉设备的交叉能力。光电混合各自发挥优势，更好地解决实际应用是未来的趋势。

OXC集成近几年的先进技术，易用性和集成度都有了质的提升，大大降低了运营商的OPEX成本，并极大提升了ROADM的商用价值。未来几年OXC的商用部署将是必然趋势，其中，防尘、可靠性、运维和智能化等细节功能会成为各厂商的差异化竞争点，也是进一步的研究方向。

另外，ROADM作为OTN的一部分，与时俱进地支持CDC-F、波段扩展、智能化等功能，未来几年ROADM将进一步演进，满足C+L波段光层调度、800Gbps业务等新增需求。相信未来ROADM会有更好的发展前景。