onathan Homa
动态波长阻塞均衡器（DWBE）可以用中价位的水平来提供高级光网络重新设定的功能，它在最近美国军方GIG BE计划中已经得到了验证，该计划中指定具有DWDB动态波长阻塞均衡器的OADM以及交换连接器来作为实际配置的工具。
WDM波长复用技术与掺铒光纤放大器在传输通讯业务流量的两点之间，提供了一个拥有充裕光纤容量的可用信道，在此基础之下，纯粹光纤网络上的单一光纤可以承载1 terabit/sec的业务并传递数千公里之远，让每传输一位的单位成本几乎趋近为零。
重新定义
不过，这样充裕的带宽还是有一个问题，就是截至目前为止，仍然没有一个有效的方法，能够针对光纤业务流量中的个别业务流量来加以重新设定（reconfigure），并且在一定时间内动态的将之重新路由其传输路径。一般说来，在光纤网络中目前有两种节点可以执行我们所谓的重新设定：
一、分插复用节点
分插复用节点（add/drop nodes）是存在于光纤路径中的一个工作站，其用途在于将光纤上所承载的本地业务流量附加上或取出于主要的光纤流量之中；而交叉连接节点（Crossconnect）则是让不同光纤聚集，以及让波长在此互相交换信号的终端装置。
以往针对这些节点的解决方案大致正好位于价格效能表现的两端，在其中一端，大多是使用一些便宜的固定组件，并且需要人工手动执行重新设定工作，因此，这种方式在操作上比较没有效率，也容易发生错误；而另外一种方法，则是使用光电光（Optical-Electrical-Optical；OEO）转换系统，该系统可以将光电信号互相转换，这种系统相较之下非常容易重新设定，不过它的价格却也非常惊人。
动态波长阻塞均衡器（DWBE）
现在，出现了一个功能强大的工具可以应用于这些节点配置上，就是动态波长阻塞均衡器（Dynamic Wavelength Blocker Equalizer；DWBE），有了这种装置，就可以用中价位的水平来提供高级光网重新设定功能。
此功能在最近美国军方的GIG BE计划中已经得到了实际验证，该计划中指定具有DWDB动态波长阻塞均衡器的OADM以及交换连接器来作为实际配置的工具。
一个DWDE动态波长阻塞均衡器可以用电子控制的方式来通过、阻挡、或平衡任何DWDM中的波长，而该装置也可以用220-110-30-mm的单位来提供50 GHz的间隔区分功能。
DWDE动态波长阻塞均衡器是一个具有两个端口的装置，它可以用电子控制的方式来动态的通过、阻挡或平衡DWDM密集波分复用系统光纤中的所有波长。这个设备是由镀金的光学模块、以及底座电子控制母板制造组合而成的一个大小为220x110x30 mm的组件（见图一）。
图一：DWDE动态波长阻塞均衡器
该装置透过动态控制滤波器的功能，让DWDM密集波分复用系统中的光纤上的波长（或通道）得以整形（sharp），一般说来，一个能在单一ITU规范格栅中对某些频谱支持到50GHz间隔的滤波器特性为如图二所示，其重要参数和功能，包括：
一、减少连接预期消耗值的低插入损耗。
二、可以整形与大规模通过以支持一系列多重装置的平式滤波器。
三、可以用来平衡功率的波长减耗能力。
四、可以让残余的区段信号不去干扰影响到加入相同光波波长槽信号的高消光率（extinction ratio）。
五、能够将多个滤波器接连串在一起以支持信道中诸如25╱50╱100 GHz最大光波波长间隔能力。
六、用软件控制来远程遥控实时操作，以支持波长启用、以及网络回复等需求的能力。
图二：DWDE动态波长阻塞均衡器技术可以动态的控制每一个波长的滤波功能，此处所示为在C波段部分的50GHz间隔功能。
多重整合至单一模块
事实上，让DWDE动态波长阻塞均衡器变成一个真正举足轻重的技术是因为它具有将多重功能整合到一个单一模块之中的能力。而要用个别独立的组件来配置完成这个功能则需要一个解复用器（demultiplexer）、一组具有间隔能力的可调光衰减器（在长距离使用时，数量最多可达八十或更多）、复用器、光纤、以及和交叉连接的种种组件。
DWDE动态波长阻塞均衡器以不同方式提供各种使用优点：以低插入损耗与通带（passband）形成的更佳光学性能表现、更精简轻巧的尺寸、以及更低的价格。
液晶光源调节器LC SLM
DWDE动态波长阻塞均衡器主要核心技术是使用一种液晶光源调节器（Liquid-Crystal Spatial Light Modulator；LC SLM）来将闲置的光学空间连接起来，透过改变LC SLM液晶光源调节器的电压，影响该装置的光源总量，从而控制那些特定的光波波长的通过、平衡、或阻挡。
液晶的出现对DWDE动态波长阻塞均衡器来说是一种技术上的革新，事实上，这也是目前能够用来从事这项用途的唯一技术。使用液晶的主要好处在于它不会出现局部偏移、很好的可靠性、高光学功率处理能力、处理多重波长的扩充能力、以及将邻近映象像素无缝隙地串联接合以提供连续不断的滤波整形功能。至于其它试图应用在DWDE动态波长阻塞均衡器的技术，还包括：微机电系统（Micro-Electromechanical Systems；MEMS）、以及平面光波电路（planar lightwave circuits）等。
二、OADM
配置一个完善的ROADM
要建立一个OADM节点有一个最简单的方法，就是使用一系列固定具有三个端口的滤波器来取出光波波长，和使用固定波长发射器来直接连接到光纤上（业界在大部分实际应用上称此节点为add╱drop，事实上，它运作的顺序是先将要取出的光波下载下来，然后再把要加入的光波推送到那些槽中）。而这些要取出或加入用到的波长事实上都已经由网络设计预先选择好了，然后才被设计送到个别的滤波器与发射器当中。
这样的节点很容易配置，但却非常不容易重新设定。像增加波长还需要先加以特殊设定、然后再人工安装新的滤波器与发射器，这些工作可能要花上好几个礼拜的时间，而只要有任何重新设定动作都会打断实时的信号传输，因为这些接入组件都必须打开来进行调校。
另外一种提供更佳弹性的方法是使用两阶式的接入与下载波长，第一阶段使用串行复用器╱解复用器来提供一般性的光波接入，这些复用器一般有N隔1（N-skip-1）上的差异，当N通道被复用器╱解复用器处理，另一信道则损失掉以提供一个较宽的边带（见图三）。
而每一个边带都可以使用滤波器、复用器加以个别的接入，以下载或附加独立的波长。虽然重新设定目前仍然仰赖固定组件，但不论如何，在波长边带上下载与附加业务流量而又不中断服务还是有其弹性，不过若是想要接入一个新的紧紧附在解复用器与复用器之间的光波边带，那么当时的业务流量就还是有可能被迫中断。另外还有一个边带运用上的缺点，就是它会造成信号孤立因而浪费光波导槽。
DWBE动态波长阻塞均衡器可以利用一种称为广播与选择的方式将这种类型的接入设定立即提高价值（见图三），在这种方式当中，光学功率在各通过的光波波长之间被加以分离通过DWBE动态波长阻塞均衡器与那些下载与附加的装置，这创造了“关注分离”（separation of concerns），大幅简化了网络设计工程。
透过在DWBE动态波长阻塞均衡器模块上对信号将以阻断或允许其通过，就可以在复用，解复用或滤波方法上拥有优异的弹性，而在不中断服务或者让光波迟滞的情况下下载或附加个别独立的光波波长。光波的下载与附加可以透过使用固定组件加以达成，也可以用如图三-2所示的用可调式滤波器和可调式激光器来达到一个完全可重新设定的光分插复用器（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer；ROADM）节点。
在ROADM光分插复用器上的插入损耗大约为11dB，其中光学功率的分离与重新组合各占3dB，而另外5dB则来自于DWBE动态波长阻塞均衡器，这样的数值大概与使用平面通道并用固定一组解复用器和复用器的情况一样，因此DWBE动态波长阻塞均衡器并不会增加插入损耗的不良结果。其实，它的功率甚至可以动态的加以分离，以便在其信号信道上提供较低的插入损耗。
图三：固定光分插复用器（Optical Add/Drop Multiplexers；OADMs）使用一串行解复用器╱复用器来提供一般的波长add/drop能力，其重新设定依赖人工操作而且需要用到固定组件，但是它有一个在add/drop波长信号时不会打断服务的弹性优点（图三-1）。在可以重新设定的OADM固定光分插复用器的应用配置上，光学功率在传送动态波长区隔均衡器与接入点中各波长间分开（图三-2）。
波长衰减
DWBE动态波长阻塞均衡器还有一项额外的优点，就是它的波长衰减功能，这个功能可以用来在光纤线缆上将光学功率加以平衡，然后对因为下载或附加光波所造成的光学功率变异做补偿动作，也可以弥补因为功率放大器非线性现象所造成的传输损耗。
重新设计光交换机（OXC）
在光交叉连接（Optical-Crossconnect；OXC）节点上，波长在汇聚于此的三条甚至更多光纤线缆中彼此交换信号，有时候也会将接到此处的本地信号加以附加或下载。目前在OXC光交叉连接节点的使用上，功能最强而有利的方法是采用OEO光电交换机，光电交换机将进入它的每一条光波波长加以解复用处理，并将所承载的所有信号加以转换，变成电子信号的模式，再将这些信号送到电子信号交换机加以处理，然后再把信号转成光学信号，接着再将其复用处理，送往要前往目的地的光纤线缆中。
藉由在交叉连接节点上使用OEO光电交换机来增加其性能，就有可能对每一独立信号加以重新整形（reshape）、重新规划时间、以及重新放大，也可以进行波长的转换。其缺点是OEO光电交换机的交换功能非常的昂贵，而且，对于那些在光纤网络中只是要单纯需要转送交换相连节点信号的光波来说，用OEO光电交换机方法实在有点像是用牛刀杀鸡。
事实上，根据研究报告显示，大约75%在交叉连接节点上的信号直接用光学方式处理就可以了，而根本用不着使用光电转换。
在不使用光电转换条件下，要配置一个全光交叉连接的架构，最基本的方法就是使用解复用器与复用器，来接入个别独立的光波波长，然后在配线盘上使用光纤跳线来连接所需要交换相连的波长（见图四）。这个方法的缺点是它需要靠人工来对数百条独立的光纤进行手工处理，又一次只能针对一条光波处置，所以这个方法非常麻烦又容易发生错误，因而不适合应用在自动化回复或重新路由路径的使上。
图四：在固定光交叉连接（OXC）的应用中，四条方向相反的光纤线缆汇聚于一个节点中，他们分别由各自独立的路由路径中进入，也个别地往要去的目的地光纤前进（图a），而使用DWBE动态波长阻塞均衡器时，要达到配置一个四条光纤线缆的可重新设定OXC光交叉连接交换机需要十二个模块。
其实业界在配置自动化光交叉连接装置时最早考虑的方法是使用诸如3-DEMS光电交换系统的光子交换架构（photonic-switching fabric），只是近几年以来，大多数这类全光交换方法都从市场上销声匿迹，主要是因为这些方法和所能够提供的优点相较之下实在太过复杂，而且有许多根本无法对其品质可靠度做出保证。
此外，光交换机还是必须对所有波长做解复用╱复用处理，所以这些将光纤交换的人工动作让它的成本居高不下。同时，它们当初的设计是用来处理汇聚于一交叉连接结点的十几条光纤线缆，结果在现实生活中却通常只有四条光纤汇集在一起，也让它显得不合时宜。
今天，DWBE动态波长阻塞均衡器技术已经可以针对适当数量的光纤配置出非常高效率的OXC光交叉连接交换机，像是一个可以处理四条光纤的OXC光纤交换机只需要十二个DWBE动态波长阻塞均衡器模块就可以配置完成（见图3b），而整合到系统中时，其大小甚至不到一个十九吋机柜中的一格机架的空间。
DWBE动态波长阻塞均衡技术的主要优点在于它不需要任何额外的复用器或解复用器，因为其所有功能已经都整合到单一装置中了，这个优点让交叉连接的设计工程大幅简化，也减少了交叉连接时所需要的光纤、焊接等等元素；而且，DWBE动态波长阻塞均衡器还可以对不同光纤上面的不同波长信号加以功率平衡。
这个技术的另外一项优点?它具有极佳的可扩充架构，像是一个ROADM只要增加DWBE动态波长阻塞均衡器模块就可以升级为OXC光交叉连接交换机，而OXC光纤交叉连接交换机能够处理的光纤线缆数量也可以用相同的方式加以扩充。
从价格的观点来看，用这种方法配置OXC光交叉连接交换机的成本大约只有用全光交换架构的一半，也只有处理相似业务容量的OEO光电交换机方式的四分之一。不过，它不能重新整形、重新调整时间、以及重新放大信号，也不能执行光波波长的转换动作。交叉连接交换机的最终目的是要将用DWBE动态波长阻塞均衡器配置的OXC光纤交换机与OEO光电交换机整合，让业务流量能够依据需要做全光学或者电子方式的处理，而整体节点的成本效能就可以做到最佳化，而这就是业界努力的方向。
DWBE动态波长阻塞均衡器的出现成为ROADM和OXC光纤交换机节点演进上的重要关键技术，它现在也已使用于长途网络中，目前则正朝城域网络中前进。
作者
Jonathan Homa是Xtellus公司的企业发展部门副总裁，读者可以透过他的电子邮件：jonathan.homa@xtellus.com联络到他。
摘自 光纤新闻网
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