光ネットワーク-ROADM

従来の光ネットワークは、光ネットワークを介してデータを転送するためにSDH / SONETテクノロジーを導入しています。これらのネットワークは、計画とエンジニアリングが比較的簡単です。新しいネットワーク要素をネットワークに簡単に追加できます。静的WDMネットワークでは、特にメトロネットワークでは、機器への投資が少なくて済みます。ただし、エンジニアリングルールとスケーラビリティは非常に複雑であることが多いため、これらのネットワークの計画と保守は悪夢になる可能性があります。

帯域幅と波長は事前に割り当てる必要があります。波長はグループにバンドルされており、すべてのグループがすべてのノードで終端されているわけではないため、特定のサイトでは特定の波長にアクセスできない場合があります。ネットワーク拡張には、新しい光-電気-光の再生と増幅器、または少なくとも既存のサイトでの電力調整が必要になる場合があります。静的WDMネットワークの運用には人手がかかります。

ネットワークと帯域幅の計画は、これまでのSDH / SONETネットワークと同じくらい簡単である必要があります。与えられたリング帯域幅、たとえばSTM-16またはOC-48内で、各ノードは必要なだけの帯域幅を提供できます。

すべてのADMで帯域幅全体へのアクセスが可能でした。たとえば、既存のリングに新しいノードを導入するなどのネットワーク拡張は比較的簡単で、既存のノードをオンサイトで訪問する必要はありませんでした。左側のネットワーク図は、これを示しています。デジタルクロスコネクトシステムは、複数の光SDH / SONETリングとリンクしています。

再構成可能な光ネットワークの動作は異なります。帯域幅はオンデマンドで計画でき、光パワーがWDMチャネルごとに管理されるようになったため、リーチが最適化されます。スケーラビリティが大幅に向上します。

このような再構成可能な光ネットワークを実現するための重要な要素は、 Reconfigurable Optical Add-drop Multiplexer (ROADM)。これにより、ソフトウェアをクリックするだけで、光の波長をクライアントインターフェイスにリダイレクトできます。他のトラフィックはこれによる影響を受けません。これはすべて、フィルターやその他の機器を設置するためにそれぞれのサイトにトラックを転がす必要なしに実現されます。

ROADMを備えた再構成可能なWDMネットワーク

静的WDMエンジニアリングルールとスケーラビリティは非常に複雑になる可能性があります（すべてのノードでOADM）。

帯域幅と波長の事前割り当て
固定フィルター構造のマージン割り当て
不十分な電源管理
ネットワーク拡張には、光-電気-光（OEO）の再生が必要です

SDH / SONETネットワークは簡単に計画できます。

すべてのADMでの全帯域幅へのアクセス
簡単なエンジニアリングルール（シングルホップのみ）
新しいネットワーク要素を簡単に追加

再構成可能な光学層により、次のことが可能になります。

オンデマンドの帯域幅計画
WDMチャネルごとの電力管理による拡張された透過リーチ
ヒットレススケーラビリティ

静的フォトニック層は、個別の光学リングで構成されています。これらの各リングに配置されている多数のDWDMシステムについて考えてみます。多くの場合、情報やデータは同じリングに残っているだけなので、問題はありません。しかし、データを別の光リングに引き渡す必要がある場合はどうなりますか？

静的システムでは、リング間の遷移が必要な場合は常に、多数のトランスポンダが必要です。実際、あるリングから別のリングに渡される各波長には、ネットワークの両側に1つずつ、合計2つのトランスポンダが必要です。このアプローチでは、帯域幅とチャネルの割り当てを考慮すると、高コストと多くの初期計画が必要になります。

ここで、動的に再構成可能なフォトニック層を想像してみましょう。ここでは、2つの光リング間のインターフェイスを形成する単一のDWDMシステムは1つだけです。その結果、トランスポンダベースの再生がなくなり、DWDMシステムの数が減少します。ネットワーク設計全体が簡素化され、波長が障害物なしに1つのリングから別のリングに移動できるようになりました。

任意の波長は、任意のリングおよび任意のポートに伝搬できます。コアライトからアクセスエリアへの光パススルーを備えた、このような完全に柔軟でスケーラブルなネットワーク設計の鍵は、ROADMとGMPLSコントロールプレーンです。

ROADMによる簡素化

ROADMは、ネットワークおよびサービスプロバイダーまたはキャリアのプロセスを簡素化します。この相互作用は、これらの単純化のいくつかを要約しています。結局のところ、これらすべての利点により、時間とコストが削減されることを覚えておく必要があります。しかし、もっと重要なことは、それらが顧客満足度の向上、ひいては顧客ロイヤルティの向上にもつながるということです。

ネットワーク計画は、ROADMを使用して大幅に簡素化されます。倉庫に保管する必要のあるトランスポンダーの数が大幅に減少していることを考慮してください。

設置と試運転（たとえば、ネットワークに新しい波長を設定する場合）は、大幅に少ない労力で済み、複雑さもはるかに少なくなります。サービス技術者は、トランスポンダーとROADMを設置するために、それぞれのエンドサイトにアクセスするだけで済みます。インストール作業とパッチを実行できるように、各中間サイトへの訪問を要求するために使用される固定光アド/ドロップマルチプレクサ（FOADM）。

動的光ネットワークを導入すると、運用と保守が大幅に簡素化されます。光学診断は、以前のように数時間ではなく数分で実行できます。外部サイトへのトラックロールをトリガーする代わりに、障害を検出して動的にクリアすることができます。

波長可変レーザーと無色のROADMの導入により、ファイバープラントのメンテナンスが容易になります。これらの機能を使用すると、サービスのプロビジョニングがこれまでになく簡単になります。インストールと試運転の作業と同様に、ネットワークのメンテナンスや潜在的なアップグレードの実行も大幅に簡単になります。

ROADMアーキテクチャ

ROADMがネットワークの設計と運用にもたらす多くの利点については、前のセクションで説明しました。ここにもう少しあります-

DWDM信号全体を均等化するためのチャネルごとの電力監視とレベリング
リモートネットワークオペレーションセンターからの完全なトラフィック制御

ただし、これまでのところ1つの質問は未解決のままです。ROADMはどのように機能するのでしょうか。いくつかの基本を見てみましょう。

ROADMは通常、波長スプリッターと波長選択スイッチ（WSS）の2つの主要な機能要素で構成されます。上のブロック図を見てください。ネットワークインターフェースNo.1の光ファイバーペアがROADMモジュールに接続されています。

（ネットワークからの）着信データを伝送するファイバは、波長スプリッタに供給されます。これで、すべての波長がスプリッターのすべての出力ポート（この場合は8）で使用可能になります。ローカルのアド/ドロップトラフィック（波長）は、アレイ導波管フィルター（AWG）を使用して多重化/逆多重化できます。AWGを使用することは、固定波長の割り当てと方向を意味します。

波長選択スイッチ（WSS）は、さまざまな波長を選択的に結合し、それらをネットワークインターフェイス＃1の出力に供給します。残りのスプリッターポートは、他のネットワーク方向、たとえば4度のジャンクションノードで他の3つの方向に接続されます。

Note−このノードのネットワーク方向ごとに、図に示されているモジュールの1つ（完全に灰色のボックス）が必要です。または、より正確に言うと、4つの方向（4度）にサービスを提供するジャンクションノードでは、これらのモジュールのうち4つが必要です。

ROADMハート–WSSモジュール

左から入ってくるWDM信号から始めましょう。それは上部の光ファイバーを通過し、バルク回折格子に向けられます。このバルク回折格子は一種のプリズムとして機能します。角度の変化はかなり小さいですが、それはさまざまな波長を異なる方向に分離します。分離された波長は球面鏡に当たり、それが光線を一連の微小電気機械システム（MEMS）に短時間反射します。各マイクロスイッチは異なる波長でヒットされ、球面ミラーに送り返されます。

そこから光線はバルク回折格子に戻され、光ファイバーに送られます。しかし、これは私たちが始めたものとは異なるファイバーになりました。単一波長出力信号は、これが発生したことを示します。次に、この信号を他の単一波長信号と組み合わせて、別の伝送ファイバを埋めることができます。

利用可能なさまざまなバージョンがあります-ここでのキーワードは無色、方向性がないなどです。

ROADM –度、無色、方向性なしなど

期間	説明
Degree	度という用語は、サポートされているDWDM回線インターフェイスの数を表します。2度のROADMノードは、2つのDWDM回線インターフェイスをサポートします。また、すべてのラインインターフェイスの2つのアド/ドロップブランチを許可します。
Multi Degree	マルチディグリーROADMは、3つ以上のDWDMラインインターフェイスをサポートします。可能なアド/ドロップブランチの数は、WSSポート数によって決まります。
Colorless	無色のROADMにより、任意の波長または色を任意のポートに柔軟に割り当てることができます。この機能を実装するには、フィルターモジュールを接続する必要があります。
Directionless	方向性のないROADMは、伝送ファイバの物理的な再接続を必要としません。方向の制限がなくなります。方向性のないROADMは、復元の目的またはサービスの一時的な再ルーティングのために展開されます（たとえば、ネットワークのメンテナンスや帯域幅のオンデマンド要件のため）。
Contentionless	競合のないROADMは、ROADMで衝突する2つの同一波長の潜在的な問題を排除します。
Gridless	グリッドレスROADMは、同じDWDM信号でさまざまなITU-Tチャネルグリッドをサポートします。グリッドの粒度は、将来の伝送速度要件に適合させることができます。

この平準化されたROADMアプローチを理解するために、ROADMに関連してよく使用されるいくつかの重要な用語を以下に示します。

無色

単純なROADMは、方向ごとに1つのWSSで構成され、「1度」とも呼ばれます。波長は引き続き割り当てられ、固定のアド/ドロップトランシーバーが使用されます。無色のROADMは、この制限を取り除きます。このようなROADMを使用すると、任意の波長または色を任意のポートに割り当てることができます。完全なセットアップはソフトウェアで制御されるため、トラックロールは必要ありません。無色の機能を実現するには、フィルターモジュールを実装する必要があります。

方向性なし

これは、「無色」という用語と組み合わせて表示されることがよくあります。方向性のない設計により、ROADMのさらなる制限がなくなります。南行きや北行きなどの方向に関する制限がないため、方向のないROADMを使用すると、伝送ファイバを物理的に再接続する必要がなくなります。

競合なし

ROADMは無色で方向性がありませんが、すでに優れた柔軟性を備えています。同じ周波数を使用する2つの波長がROADMで衝突する可能性があります。競合のないROADMは、このようなブロッキングを回避するための専用の内部構造を提供します。

グリッドレス

グリッドレスROADMは、非常に高密度の波長チャネルグリッドをサポートし、将来の伝送速度要件に適合させることができます。この機能は、1つのネットワーク内で100Gbit / sを超える信号レートとさまざまな変調フォーマットに必要です。

方向性がない場合

方向性のないROADMは、サポートされているITUグリッドから任意のラインインターフェイスで波長を追加/ドロップできるため、最も広く普及しているROADM設計です。方向性のないバリアントの場合、アド/ドロップポートは定義された波長に固有です。無色のオプションを使用すると、ポートを非波長固有にすることもできます。

方向性のないテクノロジーは、復元の目的で必要に応じて、波長を他のポートに再ルーティングするために主に展開されます。他のアプリケーションも可能です。たとえば、帯域幅オンデマンドの状況です。方向性のない機能をサポートしていないROADMには、柔軟性に関するいくつかの制限があります。

無色の場合

無色のROADMを使用すると、物理的なケーブル接続を行わなくても、特定の光チャネルの波長を変更できます。無色のROADMは、任意のアド/ドロップポートでサポートされているITUグリッドから任意の波長を追加/ドロップするように再構成できます。追加/削除された波長は変更される可能性があります（調整可能なDWDMインターフェイス）。これにより、−が有効になります

波長プロビジョニングと波長復元の柔軟性の向上
復元切り替え、方向切り替え、色切り替え
調整可能なDWDMラインインターフェイスと組み合わせた無色のアド/ドロップポートの主な利点は、波長プロビジョニングと波長復元の目的で柔軟性が向上していることです。要求された光路上の次の自由波長への自動調整。

光ネットワークを完全に自動化するための最後のビットの1つは、無色のROADMの展開です。このようなROADMを使用すると、サポートされているITUグリッドの任意の波長を任意のアド/ドロップポートでアド/ドロップできます。チューナブルトランシーバが光フロントエンドとして使用されるため、ポートの波長が変わる可能性があります。

波長のプロビジョニングと復元が以前よりもさらに簡単になりました。波長がビジーの場合、システムはトランシーバーを次に利用可能な空き波長に自動的に調整できます。ROADMは、同じROADMノード内で固定および無色の追加/ドロップ機能を使用するオプションを提供します。

競合がない場合

コンテンションレスROADMは、追加/ドロップポートにコンテンショングリッドがなくても、任意のアド/ドロップポートで任意の波長を追加/ドロップできます。専用の波長カラーは、同じアド/ドロップブランチで（異なるDWDMラインインターフェイスから）複数回追加/ドロップできます。8つのアド/ドロップポートのみが装備されている場合、8つのアド/ドロップポートで8つの異なるライン方向から同じ波長をドロップできる必要があります。無料のアド/ドロップポートが利用可能である限り、ROADMノードは任意のラインインターフェイスとの間で任意の波長を追加/ドロップできる必要があります。

無色、方向性、および競合のない機能（CDC）の組み合わせにより、究極のレベルの柔軟性が提供されます。

グリッドレスの場合

グリッドレスROADMノードは、同じDWDM信号内で異なるITU-Tチャネルグリッドをサポートします。グリッド帯域幅は、チャネルごとにプロビジョニングできます。

グリッドレス機能は、100Gbit / sを超えるデータレートで動作するネットワーク、またはさまざまな変調方式で動作するネットワークに必要です。これは、コヒーレントラインインターフェイスを備えた次世代ネットワークを対象としています。データレートが異なれば、変調方式とデータレートに応じて異なる波長要件が要求されます。

伝送速度が上がり、変調方式はますます複雑になっています。現在、複数の変調技術が1本の光ファイバーに混在している可能性があります。これはすべてROADMテクノロジーに反映され、グリッドレスROADMの要件を生成します。このようなROADMは、高密度の周波数グリッドで動作し、帯域幅のチャネルごとのプロビジョニングを可能にします。現在、データチャネルは、変調方式とデータレートに応じて、異なる波長要件を要求しています。

典型的なアプリケーションは、100Gbit / sを超えるデータレートで動作するネットワーク、または異なる変調方式を並行して実行するネットワークです。後者の状況は、たとえば、コヒーレント伝送テクノロジーを展開するときに簡単に存在する可能性があります。