上个世纪90年代中期,光通信系统专门用于传输电话网络产生的语音流量。电话流量的特性非常适合环形拓扑结构,如下图所示环形拓扑。
然而,互联网的出现改变了这一逻辑。对于互联网用户来说,与邻近地区相比,他们更有可能在不同的城市甚至不同的国家/地区访问互联网内容。因此,光网络从 1980 年代的环形和点对点拓扑演变为当前的网状拓扑,并伴随相干技术的发展,传输和网络技术的结合构建了更高效的光网络。Mesh结构如下图所示。
在上述多维节点中,光路的转发由称为可重构分插多路复用器 (ROADM) 的器件来搞定。ROADM的主要组成部分是波长选择开关(WSS),其逻辑示意图如下:
在上图中,作为多路复用器的WSS,WSS 能够从其任何输入端口选择任何一组波长并将其引导至输出端口。作为解复用器WSS,WSS 能够从其输入端口选择任何一组波长,并将其引导至任何输出端口。
多路复用器工作的WSS的物理结构如下图所示。
在Front-End optics光器件 之后,输入的WDM信号通过衍射光栅进行波长解复用。Back-End Optics光器件将多个波长引导到一个反射镜上,该反射镜能够在空间上将每个波长引导到所需的输出端口。反射器可以基于微机电机器 (MEMs) 或硅基液晶 (LCoS) 技术构建。输出衍射光栅(每根输出光纤一个)对输入的WDM信号进行多路复用,并将其发送到相应的输出端口。
多个 WSS 和功率分配器(splitters)相结合,可以设计出两种主要 ROADM 架构:ROADM R&S和ROADM B&S。
- R&S ROADM 架构:WSS 放置在输入光纤和输出光纤上。R&S架构避免了高度ROADM中的过度功率分配;
- B&S ROADM 架构。功率分配器放置在输入光纤上,WSS 放置在输出光纤上。R&S架构具有较好的成本效益,并减少了窄带滤波。
通常来说,R&S架构优于B&S架构,因为它为N维大节点提供更低的插入损耗。但是, 相比R&S架构,B&S架构避免了额外的滤波和偏振相关的损耗。此外,从经济角度来看,B&S节省了N*WSS,方案上更实惠。