王健偉

（新華社通信技術(shù)局，北京 100803）

1 城域網(wǎng)的帶寬挑戰(zhàn)

以IP為中心的業(yè)務(wù)快速發(fā)展帶來帶寬需求的爆炸式增長，城域網(wǎng)成為全網(wǎng)帶寬的瓶頸。寬帶和視頻業(yè)務(wù)快速發(fā)展，未來帶寬需求維持高速增長，其中視頻流量占據(jù)主要部分。

城域網(wǎng)和接入網(wǎng)成為全網(wǎng)的帶寬“瓶頸”，主要是以下兩個原因：第一在用戶端，低成本吉比特以太網(wǎng)的發(fā)展，局域網(wǎng)的速率有了很大的增加；第二在長途網(wǎng)端，WDM技術(shù)的發(fā)展，使得傳輸容量成數(shù)量級數(shù)增加。

首先，目前大多電信運營商或企業(yè)用戶通過SDH和幀中繼、ATM和IP網(wǎng)提供各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，通過SDH和交換機提供語音和專線業(yè)務(wù)，所以需要不同的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和人員，不同的網(wǎng)絡(luò)配置，不同的計費系統(tǒng)和不一樣的終端。

其次，企業(yè)或事業(yè)用戶更改業(yè)務(wù)類型時，需要重新設(shè)計和建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，因為現(xiàn)在采用路由器或SDH作傳送平臺的城域網(wǎng)，在傳送突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時，利用固定帶寬的SDH進行數(shù)據(jù)傳送效率很低，而且改變帶寬常常通過改變物理接口、同時改變了業(yè)務(wù)類型。

最后，網(wǎng)絡(luò)安全性要求提高：現(xiàn)有OLT/DSLAM光纖直連BRAS/SR的方式不具有線路保護的能力，三網(wǎng)融合趨勢下，OLT綜合承載家庭業(yè)務(wù)（含語音、視頻等業(yè)務(wù)），需提高安全性；未來BRAS熱備、OLT上行、大客戶專線需要更高的網(wǎng)絡(luò)保護能力。

隨著技術(shù)的發(fā)展，波分網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型面臨的問題都已經(jīng)有了解決方案，如ROADM技術(shù)解決光層業(yè)務(wù)調(diào)度問題，OTN電交叉技術(shù)解決大顆粒業(yè)務(wù)調(diào)度和端到端業(yè)務(wù)管理問題，這些技術(shù)的出現(xiàn)增強了波分網(wǎng)絡(luò)的靈活性，為引入通用控制平面技術(shù)鋪平了道路。不可否認，WDM/OTN設(shè)備是一種高效的業(yè)務(wù)載體，但如果采用建設(shè)干線的方式建設(shè)城域網(wǎng)不太合適，需要新技術(shù)來支撐城域網(wǎng)建設(shè)模式，那就是PID技術(shù)。

2 PID技術(shù)原理

PID（Photonics Integration Device）是一個光電集成器件（OEIC），是一個將多個光收發(fā)器及合分波器集成起來的單片WDM系統(tǒng)。

PID技術(shù)在光層完成了集成，實現(xiàn)了光層的數(shù)字化，消除了OTN的光層組網(wǎng)限制，不僅有利于網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和維護，而且成本也較低。通過將多個波長的OTU線卡、合分波器、放大器等光層模塊集成到一塊PID線卡里，整個OTN系統(tǒng)就變成類似SDH的純數(shù)字化系統(tǒng)。因此，PID結(jié)合OTN系統(tǒng)靈活的調(diào)度和保護，能夠提供最佳的城域網(wǎng)解決方案。

3 基于PID的數(shù)字化城域網(wǎng)架構(gòu)

3.1 大容量PID線卡解決城域網(wǎng)的帶寬瓶頸

基于PID光電集成技術(shù)，可輕易實現(xiàn)單端口120Gbit/s（12×10Gbit/s）的大容量線卡，12倍于10Gbit/s SDH線卡容量，只有一對光口，簡潔同SDH。每個站點兩個PID線卡（東西向）、即可建立120Gbit/s的傳送環(huán)。多組PID還可疊加在一對光纖中傳輸，提供更大容量。PID匯聚環(huán)配合80波×40Gbit/s核心環(huán)，完全解決城域網(wǎng)的帶寬瓶頸問題。

3.2 基于OTN的支線路分離架構(gòu)實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)的靈活接入

在支線路分離的OTN架構(gòu)下，以PID線卡做線路側(cè)，支路側(cè)可配置不同的支路卡，適配語音、數(shù)據(jù)、專線等各種不同的業(yè)務(wù)。線路接口和支路業(yè)務(wù)無關(guān)，線路側(cè)提供大容量的帶寬池，支路側(cè)實現(xiàn)多業(yè)務(wù)的靈活混合接入。城域網(wǎng)絡(luò)建設(shè)好以后，可以長期相對穩(wěn)定，后期的業(yè)務(wù)配置、業(yè)務(wù)變化只需增加合適的支路卡即可、完全無需進行線路調(diào)測、資源規(guī)劃等繁復的工作。

3.3 OTN＋PID突破城域承載網(wǎng)運維瓶頸

傳統(tǒng)波分系統(tǒng)包括發(fā)送端、合波器、分波器、交錯濾波器、放大器、接收器等部件，通過很多光纖進行連接，同時對功率、色散等參數(shù)進行調(diào)整，網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。若用在城域網(wǎng)中，因業(yè)務(wù)上下次數(shù)多，需增加光復用器，則波分系統(tǒng)配置更加復雜。

PID把發(fā)送器、合波器、接收器等整合在一起，單根光纖即可連接12通道，組成一個120Gbit/s的波分網(wǎng)絡(luò)。避免了設(shè)備多、光纖連接復雜、維護難等問題，簡化了配置，增加可用性。

基于OTN支線路分離的架構(gòu)構(gòu)建無需進行線路調(diào)整、資源調(diào)整等工作，具有很強的運維管理控制、QoS保證，業(yè)務(wù)的改變只需通過增加支路卡來完成，比較靈活，增強了可用性和維護性能。

數(shù)字化的城域傳送網(wǎng)使用大容量線路接口，使用支線路分離的OTN交叉調(diào)度設(shè)備，具有波分系統(tǒng)的大容量傳送能力，又具有SDH的高可用性和維護容易等優(yōu)點，實現(xiàn)了城域網(wǎng)的“單一網(wǎng)絡(luò)、統(tǒng)一承載”。

4 基于PID技術(shù)的OTN網(wǎng)絡(luò)價值

城域網(wǎng)應用中，相鄰節(jié)點間距離不超過80km情況下，各個節(jié)點在上下業(yè)務(wù)的同時提供天然的電再生中繼功能，不需要考慮對光纖模擬參數(shù)的適配，成10倍的減少了各功能單元之間的光纖連接，有效節(jié)省了傳統(tǒng)波分光層如光放、DCM等的規(guī)劃和配置，可以極大地加快網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度，快速提供業(yè)務(wù)。

4.1 簡潔易維的大容量城域網(wǎng)絡(luò)

PID通過光電集成技術(shù)將傳統(tǒng)波分的光收發(fā)機、合分波器等集成在一起形成單片WDM系統(tǒng)，使基于PID構(gòu)建的系統(tǒng)既具有WDM系統(tǒng)的超大容量特性，又避免了傳統(tǒng)WDM系統(tǒng)光層復雜、模擬參數(shù)多調(diào)測繁雜的問題。單組PID就是一個120Gbit/s容量的大容量線路接口，板卡數(shù)量和光纖互聯(lián)數(shù)量減少10倍，不需要其它光層組件，一組PID、兩根光纖一連，即可建立120Gbit/s容量的點到點傳送系統(tǒng)。并可通過簡單的Coupler/Interleaver即可將1～8組PID合并起來進一步擴展容量至800Gbit/s。

支線路分離OTN架構(gòu)則實現(xiàn)了線路與支路業(yè)務(wù)解耦，可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的長期穩(wěn)定，無需因為業(yè)務(wù)種類、數(shù)量的調(diào)整而對線路網(wǎng)絡(luò)進行調(diào)整甚至重新規(guī)劃設(shè)計。業(yè)務(wù)變更只需調(diào)整使用合適的支路卡即可。

4.2 靈活方便的業(yè)務(wù)擴展

基于支線路分離OTN架構(gòu)，線路側(cè)通過PID線卡提供大帶寬資源池，當資源池不夠時還可以方便的插入另一組PID線卡實現(xiàn)帶寬池的平滑擴展。

業(yè)務(wù)側(cè)可以根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)量變化、種類變化而隨時選用不同的支路卡，不需要對線路側(cè)做調(diào)整，快速、靈活、方便。即使在網(wǎng)絡(luò)建成后又有新型業(yè)務(wù)類型需求，也只需要新開發(fā)支路卡進行適配即可，保護網(wǎng)絡(luò)投資并大大加速業(yè)務(wù)提供時間。

4.3 穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在波分網(wǎng)絡(luò)中的故障，有70%是由于光纖連接問題引起的，包括接頭松動、接頭臟污、連接損耗等。PID將光纖互聯(lián)數(shù)量減少10倍，可顯著減少因光纖互聯(lián)引起的故障率。板卡數(shù)量的大幅縮減也減少了系統(tǒng)的可能故障點，提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性。

另外，PID＋OTN架構(gòu)提供包括環(huán)網(wǎng)保護、1＋1交叉保護、線路保護等在內(nèi)的業(yè)務(wù)端到端保護能力，為用戶構(gòu)建高可靠網(wǎng)絡(luò)精品提供堅實基礎(chǔ)。

4.4 綠色節(jié)能，減少空間占用

圖1 OTN+PID，構(gòu)建數(shù)字化的城域傳送網(wǎng)

通過光電集成技術(shù)，PID將多達12路10Gbit/s Transponder以及Mux/Demux功能集成到一個板卡之中，同等容量下設(shè)備空間減少60%，功耗降低40%，光纖連接減少10倍。在網(wǎng)絡(luò)的部署、運維難度得到了極大降低的同時，可有效的幫助用戶構(gòu)建一個綠色的網(wǎng)絡(luò)，大幅降低機房租賃和電力費用投入。

OTN+PID構(gòu)建數(shù)字化的城域傳送網(wǎng)，如圖1所示。

5 結(jié)論

從市場和技術(shù)兩方面，PID都已具備規(guī)模商用的條件，城域網(wǎng)面臨的問題需要新PID技術(shù)解決。同時平臺上引入GMPLS/ASON技術(shù)，增加了高可靠性、高靈活性、高帶寬利用率、高可維護可管理性、多業(yè)務(wù)等級、業(yè)務(wù)快速開通等優(yōu)勢，再加上GMPLS所帶來的資源自動發(fā)現(xiàn)、流量工程、帶寬動態(tài)調(diào)整、互聯(lián)互通等技術(shù)，使WDM/OTN網(wǎng)絡(luò)真正實現(xiàn)了可運營。遍布全球的局點應用進一步驗證了GMPSL/ASON的穩(wěn)定性以及它給用戶網(wǎng)絡(luò)帶來的巨大價值。