20世紀(jì)70年代，激光器和光纖技術(shù)相繼有了重大突破，使得光纖通信的應(yīng)用變成可能。美國(guó)貝爾研究所發(fā)明了低損耗光纖制作法（CVD法，汽相沉積法），使光纖損耗降低到1 dB/km；1977年，貝爾研究所和日本電報(bào)電話公司幾乎同時(shí)研制成功壽命達(dá)100萬(wàn)小時(shí)的半導(dǎo)體激光器，從而有了真正實(shí)用的激光器。1977年，世界上第一條光纖通信系統(tǒng)在美國(guó)芝加哥市投入商用，速率為45 Mbit/s。
光纖通信的引入讓傳輸?shù)娜萘康玫綆缀渭?jí)的增長(zhǎng)，帶動(dòng)了通信產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的快速發(fā)展。隨著網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者對(duì)DWDM網(wǎng)絡(luò)管理和調(diào)度靈活性要求的提高，在21世紀(jì)初，ROADM架構(gòu)得到商業(yè)部署。其架構(gòu)從第1代的二維ROADM系統(tǒng)，到第2代多維ROADM系統(tǒng)，到第3代集成了穿通層、上下路層及光通道格柵的可重構(gòu)性為一體的PXC（Photonic CrossConnect System）系統(tǒng)，其靈活度越來(lái)越高，實(shí)現(xiàn)了光通道層的任意到任意的交叉調(diào)度。
ROADM以其靈活調(diào)度、交換容量大、時(shí)延低、功耗低等特點(diǎn)越來(lái)越受到運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)客戶的青睞；彈性柵格ROADM是邁向100G+和超級(jí)通道的必要條件，而控制平面及SDN的引入讓ROADM網(wǎng)更加健壯，管理更加靈活，更易于實(shí)現(xiàn)多廠商互操作，讓解耦型的OPEN ROADM成為可能。ROADM技術(shù)在歐美運(yùn)營(yíng)商及企業(yè)客戶中已經(jīng)成熟商用多年，近幾年國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始進(jìn)行ROADM的現(xiàn)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)和商用部署。
1 ROADM的可重構(gòu)性的發(fā)展
1.1 第1代ROADM 2維度可重構(gòu)架構(gòu)
2001開(kāi)始首次實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的ROADM 技術(shù)是波長(zhǎng)阻斷器（WB）技術(shù)，其工作原理如圖1所示，通過(guò)分光器把所有波長(zhǎng)信號(hào)都按功率分為2束，一束經(jīng)過(guò)WB 模塊，另一束則傳到下行濾波器，將選定的信號(hào)在本地下路，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)選收。技術(shù)已經(jīng)很成熟，在上/下路波長(zhǎng)數(shù)目不多時(shí)，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、模塊化程度高等優(yōu)點(diǎn)。
圖1 基于WB技術(shù)的ROADM架構(gòu)
2003 年前后，出現(xiàn)了基于平面光波導(dǎo)回路（PLC） 技術(shù)，通過(guò)集成波導(dǎo)技術(shù)，將解復(fù)用器（通常是AWG）、1×2 或2×2 光開(kāi)關(guān)、VOA、分光器及復(fù)用器等集成在一塊芯片上，提高了ROADM 的集成度，降低了系統(tǒng)成本。其功能如圖2所示。
圖2 基于PLC技術(shù)的ROADM架構(gòu)示意圖
2個(gè)維度的ROADM，適用于簡(jiǎn)單的鏈狀或環(huán)狀組網(wǎng)，技術(shù)特點(diǎn)為：從一個(gè)方向光纖來(lái)的多波長(zhǎng)信號(hào)首先通過(guò)分光器分成直通和下路兩部分，直通部分經(jīng)解波去掉下路波長(zhǎng)后與上路多波長(zhǎng)合波輸出。本地可方便地重構(gòu)上/下路波長(zhǎng)，從而避免O/E/O 的轉(zhuǎn)換，節(jié)省相關(guān)費(fèi)用。這也有助于減少時(shí)延，提供透明的比特率，有利于網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、管理和維護(hù)。
1.2 第2代ROADM 多維度可重構(gòu)架構(gòu)
2個(gè)維度以上互連的ROADM架構(gòu)能夠完成2個(gè)以上方向或自由度互連，可以滿足組多個(gè)環(huán)網(wǎng)或者網(wǎng)狀網(wǎng)的需求，核心器件是波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)（WSS——wavelength Selective Switch）。WSS 最大的特點(diǎn)是每個(gè)波長(zhǎng)都可以被獨(dú)立地交換。多端口的WSS 模塊能獨(dú)立地將任意波長(zhǎng)分配到任意路徑，因此基于WSS 技術(shù)的ROADM具有多個(gè)自由度，可實(shí)現(xiàn)Mesh 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。
如圖3所示，主流WSS采用衍射光柵或AWG進(jìn)行濾波，然后通過(guò)MEMS控制微反射鏡進(jìn)行波長(zhǎng)交換。典型維度數(shù)為4~9個(gè)維度，架構(gòu)可以分為B&S （Broadcast and Select）和R&S （Route and Select）。廠商根據(jù)市場(chǎng)需求開(kāi)始加入上下路層的可重構(gòu)技術(shù)，如Colorless、Directionless 或Colorless + Directionless。
圖3 基于MEMS的WSS架構(gòu)示意圖
