原标题：科普：什么是 ROADM？ 来源：鲜枣课堂

如今我们所处的期间，是流量爆炸性增长的期间。4K/8K、VR/AR 轮替上阵，5G、WiFi-6 加速普及，对整个通讯承载网络，带来了巨大的带宽压力。

想要应对如许的压力，目前看来只有一个措施，那就是将整个网络全面光纤化，建设大一统的全光网络。

全光网络，也称全光网，英文名是 All-Optical Network，AON。这是一种网络传输和交换历程全部通过光纤实现的网络，中心不需要举行光信号和电信号的转换。

打个比方：

传统电网络，也就是铜线网线毗连的网络，我们可以把它看成大众汽车交通网，存在时间长，漫衍遍及。

而光网络，接纳的是光纤传输，速率更快，带宽更高。我们可以把它看成地铁交通网。

所谓 “全光网”，就是把整个公交体系，全部替换成地铁。

怎么样？是不是看上去超赞？

然鹅，这么一个弘大的工程，是不可能在短期内完成的。

按行业大佬们的规划，全光网的演进历程分为三个阶段：第一阶段，主干和传输光纤化；第二阶段，接入网光纤化；第三阶段，传输节点引入光交换，即引入 ROADM 和 OXC。

哎哟，本文的主角——ROADM，出现了嘛。别急，先晾在这，我们继续往下说。

第一阶段的主干和传输光纤化，很容易理解，就是把网络主干线路的路由器、交换机全部换成光通讯装备，引入 WDM（波分复用）/OTN（光传送网），把铜缆网线全部换成光纤。

第二阶段的接入网光纤化，更简朴，就是使用 PON（无源光网络）体系，把家里的 ADSL 网线（电话线）上网，全部换成光纤宽带接入。这也就是我们常说的 FTTx（比方 FTTH，Fiber To The Home，光纤入户），也称接入网的 “光进铜退”。

第三阶段，传输节点引入光交换（ROADM 和 OXC）。这一阶段很容易被人忽视，但是紧张性不亚于前两个阶段。它是我们今天文章讨论的重点。

各人应该知道，光纤通讯有一个很紧张的特点，就是——“一站到底”。

光纤作为一根 “玻璃管道”，内里传输的是光信号，很难附加信号和提取信号。一条光线路，通常只能从出发点站上车，到终点站才能下车。

光纤的特点：“一站到底”

相比之下，铜线网线里传输的是电信号，电信号的 “上下车”要方便得多。

电信号的特点：容易交换，容易 “上下车”

为了能容纳更多 “搭客”，光纤通讯引入了 WDM 波分复用技能，将差别波长的光，塞在一根光纤里，然后举行传输。

WDM，Wavelength Division Multiplexing

WDM 是最常见的光层组网技能，但它本质上仍然是一个点到点的线路体系。

那么问题来了，都会交通（通讯网络）是庞大的多节点网络，有许多的车站，如果地铁只支持点到点的传输，那么中心车站的搭客怎么办呢？下了地铁再换乘公交吗？

地铁：速率快，但是站点死板

公交：速率慢，但是站点机动

如果接纳 “地铁换乘公交”的方式，既增长了庞大度，也形成了速率和带宽瓶颈。

于是，我们就会想到，可以建设更多的地铁换乘站，让搭客实现中心站点上下车，以及地铁线路之间的无缝换乘。

全部站点改造成 “地铁换乘站”

而咱们今天要说的 ROADM 技能，就是 “地铁换乘站”的专有技能。

ROADM，可以念做 “肉德姆”，英文全称比力长，也比力烧脑，是 Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexers，可重构光分插复用器。

先容 ROADM 之前，我们先看看 FOADM。FOADM 是 Fixed OADM，固定式光分叉复用器。它比 ROADM 更早出现，目的是一样的，为了实现搭客的上车、下车。

FOADM 分为串型和并型。下图是并型的简朴原理示意图：

很容易看懂，起首使用 DEMUX（分波器）将全部波长解复用（拆分开），之后根据需要，将某些波长直接穿通，同时，将特定波长下路至当地（下车）。

要上路（上车）的特定波长，和其它波长一起，再次颠末 MUX（合波器）复用，然后开车去下一节点。

这种方式貌似简朴，但是有一个很要命的缺点，就是限定太死——哪些波可以下车，哪些波可以上车，都是固定死的，你没有措施动态修改。如果你硬要改，只能人工维护。

正由于云云，这种方式才被称为固定式 OADM。

FOADM 过于死板，维护庞大，无法满足网络机动多变的需求，以是，取而代之的 ROADM 出现了。

ROADM 的特点是可重构、可动态设置，可机动调解。它大概出现于 2000 年左右，至今为止履历 20 年的发展。

最开始的阶段，是 2001 年初次实现商业化的基于 WB（Wavelength Blocker，波长阻断器）技能的 ROADM。

WB 波长阻断器，可以把指定的波长通道给 “打掉”：

完备的 WB-ROADM 实现原理如下：

WB-ROADM

当 WDM 过来信号后，分光器会把波长信号分为 2 束，一束颠末 WB 模块，一束则送到下行滤波器。下行滤波器将信号在当地下车，吸收所需要的信号波长。

WB 把信号中已经下车的波长 “打掉”，然后会合当地上车的波长，举行合路，然后再往下一站送。

2003 年左右，出现了基于平面光波导回路（Planar Lightwave Circuit，PLC）技能的 ROADM。

PLC 是一种基于硅工艺的集成电路。接纳 PLC 的 ROADM，将解复用器、光开关、VOA（可变光衰器）、分光器及复用器等集成在一块芯片上，提高了集成度，降低了体系成本。

PLC-ROADM，就是统统打包

再到厥后，WSS 出现了，ROADM 进入了一个新的阶段。

WSS，就是波长选择开关（Wavelength Selective Switch）。它的端口结构为 1×K（1 进 K 出），拥有一个输入端口和 K 个输出端口。WSS 接纳光开关阵列，可以将波长信号分插到任意通道举行传输。

WSS 波长选择开关

也就是说，基于 WSS，可以实现端口的任意指配，具有很高的自由度。

WSS 波长选择开关

详细来看 WSS 的内部结构：光波通过准直透镜输入后，接纳衍射光栅或 AWG（Arrayed Waveguide Grating，阵列波导光栅）举行滤波，把差别波长的光波给分拆出来，然后各个波长的光送到光开关。光开关根据需要，把指定的光折返到指定的偏向，把不要的光给干掉，就实现了对波长的选择。

WSS 的事情原理

各人应该看出来了，WSS 的焦点要害，就在于光开关方案。

目前主流的 WSS 光开关方案有三种，分别是 MEMS、LC 和 LCoS。

限于篇幅，三种方案的详细原理就不做详细解释了。网上的资料比力多，搜一下就有。

三种方案中，LCoS（硅基液晶）方案属于第三代 ROADM 技能，它和另外两种方案最大的区别在于，它原生支持机动栅格（Flexi-Grid）功效，支持可变 channel 宽度以及超等通道。（LC WSS 经优化设计之后也能支持机动带宽功效，而 MEMS WSS 则不支持该功效。）

这是什么意思呢？

前面我们说过了，由于 WSS 的出现，使得 ROADM 有了更高的自由度。它可以从之前的一进一出的两维，酿成多进多出的多维。

四维 ROADM

也就是说，我们的换乘站，酿成了中转换乘站，可以去差别的偏向。

对于 ROADM 这其中转换乘站，运营商对中转换乘能力（光网络交织能力）提出了更高的要求。这些要求归纳起来，就是四个字母——C、D、C、F，也就是：

Colorless（波长无关）

Directionless（偏向无关）

Contentionless（竞争无关）

Flexi-Grid（波道间隔可调）

我们一个一个来说。

起首是 Colorless（波长无关）。

波长无关也称为 “无色”，是指任何波长通道都可以从任何端口举行上下路。

简朴来说，从前这个站只能上班族上下车，现在酿成了学生、老人、儿童、武士等全部人都可以上下车。

然后是 Directionless(偏向无关)。

这个也很好理解，是指任何当地业务可以设置为发送到任何偏向，或者任何偏向的业务都可以设置到当地下路。

简朴来说，从前这个站上车只能去中山陵，现在可以去夫子庙、总统府、老门东等全部偏向。全部偏向来的搭客，也都可以在这下车。

再就是 Contentionless（竞争无关）。

这也称为 “无冲突”。它是指支持同样波长的多个业务在同一个当地节点上下路。

简朴来说，就是来自差别偏向的同一类搭客，都可以在这个站下车。或者，想去差别偏向的同一类搭客，都可以在这个站上车。

注①：看赤色的线，相同波长的波可以同时上车、下车

末了一个，就是前面我们提到的机动栅格（Flexi-Grid），也称为 Gridless，意思是波道间隔任意可调。这是一种提高频谱效率的新技能，随着高速大容量 WDM 技能发展历程而出现。

在传统 DWDM 技能中，各种的分合波器件都是基于固定的带宽栅格界说，比方 50/100 GHz。而在可变带宽光网络中，为了支持新型高速和超高速数据传输并提高网络资源利用率，体系根据各信号需要的频谱分配差别的带宽。这就是机动栅格（Flexi-Grid）。

支持机动栅格的 ROADM，就是支持动态波长上下和带宽分配。

基于以上 4 个字母：

偏向无关、波长相干，叫 D-ROADM ；

偏向无关、波长无关，叫 CD-ROADM ；

偏向无关，波长无关，竞争无关，叫 CDC-ROADM ；

偏向无关，波长无关，竞争无关，机动栅格，叫 CDC-F ROADM 。

Are you clear？

除了功效强盛之外，ROADM 另有一个巨大的上风，那就是管理运维方便。

前面我们就有提到，ROADM 的波长信号和通道设置，都是可以通过网管软件远程举行操作的，降低了运维难度，缩短了部署周期，也节约了人力成本，提高了网络管理效率。

别的，基于 ROADM 的网络交通管理功效，各人应该很容易会想到，我们现在非常流行的 SDN（软件界说网络）技能，实在是可以与 ROADM 举行联合的。

现在有行业企业发起建立的 Open ROADM，干的就是这个事。

他们计划把 ROADM 按功效模块举行拆分，然后将厂商私有的 ROADM 软硬件举行解耦，利用 SDN 控制器来举行同一调理。

SDN+ROADM

末了，我再总结一下。

ROADM 技能作为一项紧张的 “中转换乘站”技能，可以帮助网络实现电节点到光节点的全面升级，突破网络节点容量瓶颈，实现全光自动调理。

ROADM 自身也还处于不停发展的阶段。ROADM 的器件性能另有待进一步提升，成本也有很大的降落空间。ROADM 的产业链，还需要连续推动向前发展。

随着 ROADM 不停走向高效、智能、开放，我们终极将会迎来真正的终极版 “全光网”期间。

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