dwdm密集波分复用系统是当前见的光层组网技术，通过复用/解复用器可以实现数十波甚至上百波的传送能力，但是当前的波分复用系统，其本质上还是一个点到点的线路系统，大多数的光层组网只能通过终端站(tm)实现的光线路系统构建。稍后出现的oadm光分插复用器，逐渐迈出了从点到点组网向环网的演进。但是由于oadm有限的功能，通常只能上下固定数目和波长的光通道，并没有真正实现灵活的光层组网。因此，从某种意义上说，早期的波分复用系统并没有实现真正意义上的光层组网，难以满足业务网络ip化和分组化的要求，例如网络的业务调度能力、可靠性、可维护性、可扩展性、可管理性等。这种情况直到roadm的出现才得以改善。为了满足ip网络的需求，基础承载网的建设逐渐采用一种以可重构光分插复用设备(roadm)为代表的光层重构技术，为基础承载网的建设提供了全新的思路。
roadm的主要技术简介
roadm是一种类似于sdh adm光层的网元，它可以在一个节点上完成光通道的上下路(add/drop)，以及穿通光通道之间的波长级别的交叉调度。它可以通过软件远程控制网元中的roadm子系统实现上下路波长的配置和调整。目前，roadm子系统常见的有三种技术：平面光集成（planar lightwave circuits，plc）、波长阻断器（wavelengthblocker，wb）、波长选择开关（wavelength selective switch，wss）。
roadm的发展阶段
1．基于各种wb技术的ⅰ类roadm，被称为代roadm，商用，技术已经成熟；
2．plc单片集成的ⅰ类和其他ⅱ类roadm，被称为第二代roadm，已达到商用要求，正在逐步推广；
3．采用各种技术实现的1×nwss，属于第三代roadm，是当前的研究热点，各种方案相继推出，旨在增加端口数和提高性能，mems和lcos技术
是两种的解决途径；
4．基于n×nwss的oxc，被称为第四代roadm，尚处于技术准备阶段。
波长阻断器wb
商业化，也是被认为是roadm代技术的是波长阻断器（wb）技术。其工作原理如图2所示。该技术通过使用功分器把全部波长的信号都按功率分为两束，一束经过wb模块，传输至下一个roadm网络单元。另一束则传到下行支路。wb模块的作用是将需要下行的波长阻断。wb模块见的结构是使用解复用器-可变光衰减器（voa）-复用器结构，即解复用后每个波长都接一个可程控的voa，根据需要将已下行的波长衰减掉。剩余的波长在经波分复用器复用后传输到下一个网络元。图2所示的支路里，需下行的波长经解复用器分开，并使用光性能监控（opm）来保证下行不同波长功率的均衡性。
图1
目前wb技术很成熟、具有低成本，结构简单，模块化程度好，预留升级端口时可支持灵活扩展升级功能等优势，适合用于lh和ulh系统，支持广播业务（采用分功率的理念）。但是wb技术迫使运营商一次性购买多个波长。另外,这种结构需要采用外部滤波器进行波长下路,如果采用固定滤波器,则无法实现动态重构上、下路波长,只能重构直通波长，不易过渡至光交叉互连（oxc）。
平面光集成plc
第二代roadm是基于平面光集成（plc）的技术。实际上它是2000年前后出现的dsm-roadm技术的发展和延续。通过集成波导技术，将解复用器（通常是awg）、1x2光开关、voa、复用器等集成在一块芯片上，规模化生产后能有效降低成本。因此plc技术是成本相对的roadm实现方案。由于使用了1x2或2x2的光开光，因此具有二维自由度。但plc-roadm和wb-roadm很多方面还是很类似的，两种方案上、下路端口都与波长相关，无法重构上、下路波长。
波长选择开关wss
第三代roadm技术就是wss。和wb相比，wss的特点是不再需要wb模块，每个波长都可以被独立的交换。多端口的wss模块能独立的将任意波长分配到任意路径。因此基于wss的网络具有多个自由度，不再像wb或plc那样需要对网络互连架构做预先设定。
三的wss器件供应商为jdsu，finisar和coadna。其中jdsu采用mems技术，finisar基于lcos的技术，科纳光通coadna基于液晶技术lightflow，日本公司采用平面光波导技术在日本，但出口不多。通道数可调，带宽可调，方向可调的wss。基于lcos技术的器件是目前行业内普遍看好的技术。
wss技术对比
l 基于lcos技术的方案，具有通带特性；
l 基于mems技术的方案，端口数相对较少，且工作于50ghz通道间隔时pdl偏大，但工作于100ghz通道间隔时具有很好的特性；
l 基于plc+mems技术的方案，损耗稍大，通带特性稍差，但也能满足系统要求，而且器件尺寸相对较小；
l 基于plc技术的方案，通带优化后能获得较好的特性，缺点是增加端口数会使损耗线性增加，而且功耗较大。功耗约10w，其他方案的功耗很小，可忽略。
approach
chs
ports
il(db)
pdl(db)
0.5db-pb(100ghz)
crosstalk(db)
response
lcos
80
1×9
<5
<0.5
80
<-40
<10ms
mems
128
1×4
<5
<1.0
74
<-40
<10ms
plc+mems
39
1×9
<7.6
<0.3
50
<-35
<10ms
plc
40
1×9
<7.5
<0.2
40
<-43
<10ms
1.基于微机电（mems）技术的wss模块：
wss模块的技术方案有许多，其中的是使用解复用器和mems微反射镜的组合。的基于mems的wss模块于1999年由ford提出，当时他们使用的是数字式mems镜，因此能实现1x2的互连。后来的研究拓展了该技术，采用阵列式模拟mems，可实现更高自由度的互连，
图2
上图所示技术方案是wss模块受关注最多的方案之一。它包括解复用器、1x n的mems光开关和波长再复用功能。输入光纤端口的波分复用信号经过光栅实现波长分离，然后聚焦于透镜焦平面上。单轴反射镜组安放于焦平面，每一个透镜对应一个波长。通过调整反射镜角度，将对应波长光信号反射到特定输出光纤。这种方案结构简单，使用方便。在这个结构中，输出光纤耦合功率直接依赖于mems镜角度控制的精确性。因此该方案保持mems微镜长期工作的稳定性和可重复性是最关键的问题。目前已经有报导，材料介质层的残余电荷会导致mems镜累计静电荷，导致系统可靠性恶化。
图3
注意到图2中mems镜是单轴的，因此只能实现直线的光束扫描。如果我们mems镜改成两轴向扫描，同时使用二维准直器阵列，那么我们也很容易将图9的节点互连数扩展到n2。如图3所示。的实现方式之一是采用4f成像系统，使用两个正交的单向扫描来构造系统。
2.基于plc技术的wss模块：
对 wss 模块，另一个很受关注的实现方案是 plc技术。由于全部元件被集成在一块芯片上，且是平面结构，自然就不能像前面 mems 那样二维扩展，实现 n2 数目的扩容。但是，由于全部元件被集成在一块芯片上，因此可靠性明显增强，不存在前面提到，由于静电累计造成的性能恶化。并且 mems 基的 wss 元件性能缺点是损耗大，而基于 plc 的元件通常具有损耗低的优势。
3.基于液晶的 wss：
除了 mems 和 plc，目前另一类使用较广泛的wss 实现方式是基于液晶技术。这种方案很简单，就像空间光调制器的原理一样，通过将不同波长的光照射在不同的像素上，进而控制相应像素液晶取向，调节光的偏振态改变，再使用检偏器就能控制输出光的强度。
图4
从图4可以看到，系统工作原理和图2所示 mems- wss 是非常接近的。系统都是通过输入光纤后，再经过一光栅基的波分复用器，将各个波长按空间不同位置解复用开。所不同的是波长选择单元，图 2是靠独立的控制反射镜角度来实时改变某个波长的行进方向，以实现任意波长任意路径的上下行。而图2控制光的行进是靠相位变化。液晶的空间光调制器可以根据需要改变某个波长的相位，注意图4中所有光束路线是可逆的。比如所有光波长从图中跟光纤输入，通过空间相位调制（slm），其他 n-1 个波长改变相位相同，反射回
去重新复用后从第二根光纤输出。而需要下行的相位可以改变不一样，则可从第三根光纤输出，相应信号可以传到下行支路。
图5
为了更好的理解这个过程，给出了图5的示意图，注意这里简化了波分复用等元件。之所以这种 wss 实现方式近来广受关注，主要是因为该方案灵活性相当高。我们看到mems 反射镜只改变光的传播方向，而图 16 的 slm 是通过相位改变来调节光路。在相位改变改变光方向的同时，还可以通过相位调节来矫正色散。此外除了补偿色散，我们知道靠调相还可以做很多事情，比如用于脉冲整形等等。因此lcos技术目前在行业内被普遍看好。