Optical-networks-roadm
光ネットワーク-ROADM
レガシー光ネットワークは、光ネットワークを介してデータを転送するためのSDH/SONETテクノロジーを展開します。 これらのネットワークは、計画と設計が比較的簡単です。 新しいネットワーク要素を簡単にネットワークに追加できます。 静的WDMネットワークでは、特にメトロネットワークでの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な場合が多いため、これらのネットワークの計画と保守は悪夢のようです。
帯域幅と波長は事前に割り当てられている必要があります。 波長はグループにまとめられ、すべてのグループがすべてのノードで終端され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。 ネットワークの拡張には、新しい光電気光学再生および増幅器、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は、人手がかかります。
ネットワークおよび帯域幅の計画は、過去のSDH/SONETネットワークと同じくらい簡単でなければなりません。 たとえば、STM-16またはOC-48などの指定されたリング帯域幅内で、各ノードは必要な帯域幅を提供できます。
すべてのADMで帯域幅全体にアクセスできました。 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、既存のノードを現地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、WDMチャネルごとに光パワーが管理されるため、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有効にするための重要な要素は、*再構成可能な光アドドロップマルチプレクサー（ROADM）*です。 ソフトウェアをクリックするだけで、光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の影響を受けません。 これらはすべて、フィルターまたは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ロールを必要とせずに達成されます。
ROADMを使用した再構成可能な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（すべてのノードに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学（OEO）再生が必要
SDH/SONETネットワークは簡単に計画できます。
- すべてのADMで帯域幅全体にアクセス
- 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の簡単な追加
再構成可能な光学層により、次のことが可能になります。
- オンデマンド帯域幅計画
- WDMチャネルごとの電力管理による透過的なリーチの拡大
- ヒットレスなスケーラビリティ
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た多数のDWDMシステムを検討してください。 多くの場合、情報やデータは同じリング上にとどまるため、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、リング間の移行が必要な場合は常に、多数のトランスポンダーが必要です。 実際には、1つのリングから別のリングに通過する各波長には、ネットワークの両側に1つずつ、計2つのトランスポンダーが必要です。 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して、高いコストと多くの初期計画が必要になります。
動的な再構成可能なフォトニックレイヤー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成がなくなり、DWDMシステムの数が減少します。 ネットワーク全体の設計が簡素化され、波長をリングからリングに移動できるようになりました。
任意の波長が任意のリングおよび任意のポートに伝播できます。 コア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および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通信事業者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が時間と労力の削減につながることに留意する必要があります。 しかし、より重要なことは、それが顧客満足度の向上につながり、ひいては顧客ロイヤルティにもつながるということです。
ROADMを使用すると、ネットワーク計画が大幅に簡素化されます。 倉庫に保管する必要があるトランスポンダーの数が大幅に減少した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-に必要な労力が大幅に軽減され、はるかに複雑になりません。 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す。 インストール作業およびパッチを実行できるように、各中間サイトへの訪問を必要と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ー（FOADM）を修正しました。
動的な光ネットワークを展開すると、運用と保守が大幅に簡素化されます。 以前のように、光診断は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した。 設置および試運転作業と同様に、ネットワークメンテナンスおよび潜在的なアップグレードの実行も非常に簡単です。
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。 ここにさらにいくつかあります-
- DWDM信号全体をイコライズするためのチャネルごとの電力モニタリングとレベリング
- 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つの質問に答えがありません。ROADMはどのように機能しますか？ いくつかの基本を見てみましょう。
ROADMは一般に、波長スプリッターと波長選択スイッチ（WSS）という2つの主要な機能要素で構成されています。 上記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イスNo. 1はROADMモジュールに接続されています。
（ネットワークから）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、スプリッターのすべての出力ポート（この場合は8）ですべての波長が使用可能になりました。 ローカルのアド/ドロップトラフィック（波長）は、Arrayed Waveguide Filter（AWG）を使用して多重化/逆多重化できます。 AWGを使用すると、波長の割り当てと方向が固定されます。
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、ネットワークインターフェイス＃1の出力に送ります。 残りのスプリッタポートは、4度の分岐点で他の3つの方向など、他のネットワーク方向に接続されます。
注-このノードでは、ネットワークの方向ごとに、図のモジュールの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）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。 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。 さまざまな波長を異なる方向に分離しますが、角度の変動はかなり小さいです。 分離された波長は球面鏡に当たり、短い間、光線を一連の微小電子機械システム（MEMS）に反射します。 各マイクロスイッチは異なる波長にヒットし、それが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。 単一波長の出力信号は、これが発生したことを示しています。 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。
さまざまなバージョンが利用可能です–ここのキーワードは無色、方向性なしなどです。
ROADM –度、無色、無方向など
| Term | Explanation |
|---|---|
| Degree | The term Degree describes the number of supported DWDM line interfaces. A 2-degree ROADM node supports two DWDM line interfaces. It also allows two add/drop branches of all line interfaces. |
| Multi Degree | Multi degree ROADMs support more than two DWDM line interfaces. The number of possible add/drop branches is determined by the WSS port count. |
| Colorless | A colorless ROADM enables the flexible allocation of any wavelength or color to any port. Filter modules must be connected for implementing this function. |
| Directionless |
A directionless ROADM does not require a physical reconnection of the transmission fibers. Restrictions on directions are eliminated. 無指向性ROADMは、復元目的またはサービスの一時的な再ルーティング（例： ネットワークのメンテナンスまたは帯域幅のオンデマンド要件のため）。 |
| Contentionless | Contentionless ROADMs eliminate the potential problem of two identical wavelengths colliding in the ROADM. |
| Gridless | Gridless ROADMs support various ITU-T channel grids with the same DWDM signal. The grid granularity can be adapted to future transmission speed requirements. |
このレベルの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重要な用語を次に示します。
無色
単純なROADMは、「1度」とも呼ばれる各方向に1つのWSSで構成されます。 波長は引き続き割り当てられ、使用される固定アド/ドロップトランシーバーが固定されます。 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、トラックのロールは必要ありません。 カラーレス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。
無方向性
これはしばしば「無色」という用語と一緒に表示されます。 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。 方向に関する制限（たとえば、南向きまたは北向き）がないため、伝送ファイバを物理的に再接続する必要はありません。
無競争
ROADMは無色で方向性はありませんが、柔軟性に優れているため、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。 コンテンションレス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できます。 この機能は、100Gbit/sを超える信号速度と1つのネットワーク内の異なる変調形式に必要です。
無方向の場合
無指向性ROADMは、あらゆるラインインターフェイスでサポートされているITUグリッドからの波長のアド/ドロップを可能にするため、最も広く普及しているROADM設計です。 方向のみのバリアントの場合、アド/ドロップポートは定義された波長に固有です。 カラーレスオプションを使用すると、ポートは波長固有でなくてもかまいません。
方向性のない技術は、主に、復元の目的に必要な波長を他のポートに再ルーティングするために展開されます。 たとえば、帯域幅オンデマンドの状況では、他のアプリケーションも可能です。 無指向性機能をサポートしていないROADMは、柔軟性に関していくつかの制限を受けます。
無色のとき
無色のROADMを使用すると、物理的なケーブルを再配線することなく、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/ドロップされた波長は変更できます（調整可能なDWDMインターフェイス）。 これにより可能になります-
- 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、および色切り替え
- 波長可変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、波長のプロビジョニングと波長の復元を目的とした柔軟性の向上です。 要求された光路上の次の空き波長への自動チューニング。
光ネットワークの完全自動化における最後のビットの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グリッドの波長をアド/ドロップポートでアド/ドロップできます。 調整可能なトランシーバーが光フロントエンドとして使用されるため、ポートの波長は変化す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。 波長がビジーな場合、システムは次に利用可能な空き波長にトランシーバーを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アド/ドロップ機能を使用するオプションを提供します。
無競合の場合
コンテンションレスROADMは、アド/ドロップポート上のコンテンショングリッドなしで、アド/ドロップポートで波長をアド/ドロップできます。 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）専用波長の色を複数回追加/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つの異なる回線方向から同じ波長をドロップできる必要があります。 空きアド/ドロップポートが利用できる限り、ROADMノードは、任意の波長を任意の回線インターフェイスに追加/ドロップできる必要があります。
Colorless、Directionless、およびContentionless機能（CDC）の組み合わせは、究極のレベルの柔軟性を提供します。
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、または異なる変調方式で動作するネットワークに必要です。 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向けです。 データレートが異なると、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。 単一の光ファイバー上でいくつかの変調技術が混在する場合があります。 これらはすべて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、チャネルごとの帯域幅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、コヒーレント伝送技術を展開するときに簡単に存在する可能性があります。
