城域傳送網引入PIC技術的可行性探討

郎塞原, 王剛

（1 中國聯合網絡通信集團有限公司, 北京 100033；2 中國移動通信集團設計院有限公司安徽分公司, 合肥 230041）

在過去的幾年里，電子元器件的發展極其飛速。電子元器件從分離走向集成，系統也從模擬轉向數字，是與時俱進的一種必然發展趨勢。同樣，在光通信領域,光元器件的集成也帶來光網絡容量升級模式、復用模式的變化。光子集成技術正在創造跳躍性的革命，光子集成將會讓光網絡從模擬光節點轉向數字節點，同時也創立一種新的網絡演進模式。城域傳送網經過多年的發展，已經形成較大的網絡規模，各類新技術的不斷出現，也給業務的調度、網絡的運維帶來較大的壓力。在這種情況下，引入光子集成技術(PIC)，簡化網絡層次，減少業務的轉接、調度層次，提高網絡運行效率是網絡規劃中需要重點考慮的問題。

1 PIC技術

PIC(Photonic Integration Circuits，光子集成電路)技術的理念和電子元器件的集成理念雷同，在OTN技術的基礎上，采用高可靠的集成度，將眾多成熟的光元器件(M40、D40、OTU、TMUX等)的功能集成到一起，實現一塊板卡多種功能的一種技術。具體詳見圖1所示。

圖1 PIC技術原理

在城域范圍內，采用PIC技術可以實現40km無需色散補償，最大可支持12/20×10Gbit/s的業務上下，后期還可以平滑升級到40～80波。相對于OTN設備而言，PIC技術具有更高的槽位利用率，網絡部署簡單高效。

2 PIC和WDM、OTN技術的差異

傳統的WDM(波分復用)技術是較早出現的一種技術，其主要原理是將充分利用光纖的傳輸容量，利用其傳輸的透明性和易擴展性的特點，解決長途光纜造價高、距離長傳輸速率受限等問題，并成為早期SDH系統承載的主要手段。然而WDM技術也有其天然的局限性，不支持保護倒換，業務調度也基本停留在SDH層面，對IP業務的支持能力非常弱。

OTN則很好的解決了WDM設備面臨的問題。OTN通過引入G.709協議，較好地解決了傳統WDM設備無法倒換的問題。此外，通過支、線路分離，OTN設備可以支持ODU1、ODU2等顆粒的調度，圓滿的解決了IP業務的傳送。

PIC技術是基于OTN技術的一種演進。較以往的OADM/OTN設備相比，設備PIC技術具有更強大的集成度，通過光器件的集成，將OTN設備中獨立的的分波器、合波器、梳妝濾波器、波長轉換器等集成到一塊板件，再利用設備自身的交叉單元和背板總線，完成10Gbit/s、2.5Gbit/s、GE等顆粒的靈活上下。PIC技術大大簡化了數據配置，提高業務調度的靈活性，同時也節約機房空間、設備槽位。在具體的工程實施中，網絡可以一次部署，后期擴容僅需在網管進行數據配置和修改即可，實施快速便捷。

3 PIC技術的定位及應用場景

PIC技術將相關的板卡功能進行集成，系統設計特別是在10Gbit/s顆粒方面，色散、信噪比等指標受限于傳送距離。因此PIC技術較為適用于城域范圍內，最佳傳送距離在40km以內，對于長距離的傳送則較弱。

在目前傳送網的PTN網絡中，業務顆粒的調度模型詳見圖2所示。

從圖2不難發現，小型城域傳送網中，業務需要調度和轉接的層次較少，在這種情況下，OTN系統的局點較少，維護和業務調度較為簡單，引入PIC技術，僅僅在幾個核心節點簡化OTN的業務配置，而核心節點一般對安全性、業務分攤要求很高，因此，在小型城域傳送網中引入PIC技術意義不是特別大。

圖2 PTN網絡中業務調度模型

在大中型城域傳送網中，設置OTN的局點較多，業務需要調度的層次也較小型城域傳送網增加。這個時候一條業務的調整或者增加，除了需要修改上行的PTN環網的數據配置，還要在OTN調度層修改業務的配置，特別是新增業務經常會帶來波道的零星擴容和調整，給項目的實施以及維護均造成很大的不便。很顯然，在大中型城域傳送網中，業務的靈活調度和便捷的可維護性顯得更為迫切和重要。

PIC技術目前可以支持12/20波左右的業務上下，核心調度層一般為網絡中的核心節點，業務上下較多，波道配置率高，波道資源消耗較快，PIC技術用于核心調度層顯然不是最佳位置。而在普通的匯聚調度層，目前來看，波道的使用率普遍不高，引入PIC技術，每次的業務調整僅需在網管直接修改數據和設備的內部交叉，較過去擴板卡、增加機柜的建設模式相比，PIC技術可以大大簡化流程和工程實施進度，對機房空間占用也很少，具有很強的實用性。

在城域傳送網中，經常會出現一個節點業務量較大，引起全網的瓶頸而需要新建一套系統，這樣勢必造成所有節點均需要增加設備，大部分節點設備端口利用率非常低。結合現階段業務集中型的特點，在核心節點采用共子架方式構建PIC環網，不但可以節約機房空間、降低機房功耗，還可以極大的提高設備的利用率，增強網絡調度的靈活性。具體詳見圖3所示。

圖3 OTN+PIC應用模式示意圖

4 引入PIC技術對現網的影響

PIC技術是一種基于OTN基礎上演進的新興技術，城域傳送網中引入該技術，主要的組網模型有如圖4中的兩種。

在第一種模式中，PIC應用于市到縣骨干層，充當了現階段OTN的角色，主要解決匯聚層上行大顆粒業務調度困難的問題。在這種模式中，PIC設備可有效節約機房空間，提高單站點的設備利用率，降低投資。但由于波道資源不豐富，且市到縣骨干層距離一般較長，因此應用不是特別廣泛。

在第二種模式中，PIC應用于城域范圍內，重點在于解決OLT站點上行的GE業務顆粒。現階段PTN設備的保護倒換能力并不強，異環同路由也容易造成業務中斷。而在第二種的這種模式下，由于PIC帶保護倒換，因此采用PIC環網替代PTN匯聚環，可以很好的解決了10GE的PTN接入環和匯聚環同路由的局面，規避了PTN設備在異環同路由中，局部段落光纜中斷導致業務丟失的問題。網絡安全性問題在網絡運營發展中至關重要，因此第二種模式在逐步被推廣，應用范圍也較為廣泛。

當然，引入PIC技術除了節約機房空間、簡化業務調度，提高網絡安全性的同時，也對現網也帶來一些沖擊，主要體現在以下幾個方面：

(1)產品的成熟度。目前PIC產品僅兩家設備供應商提供，現階段尚處于試運行階段，產品的成熟度不高，尚未大規模商用。

(2)標準的制定。目前尚未對PIC產品有較為規范的設計、施工及驗收指標，僅僅是依托于OTN的指標來進行試驗網的相關測試。

(3)配套設施。PIC設備具有較高的功耗，而現階段不少普通匯聚點的電源條件并不佳，引入PIC設備需要對已有的匯聚節點電源負荷進行排查，并結合需求進行改造或者擴容模塊方能滿足。此外，在網管、同步等方面和現網的兼容方面也在測試階段，需要進一步驗證。

圖4 PIC組網模式示意圖

5 結束語

隨著各類業務的飛速增長，城域傳送網的規模也在日益擴大。在網絡規模龐大的今天，傳送網的業務靈活調度、高可維護性成為運營商關注的焦點。PIC技術在糅合OTN技術的基礎上，通過光元器件的集成，大大簡化了業務配置和調度，極大的適應了網絡發展的需要，是后期需要關注的重點。光網絡規劃人員應密切跟蹤PIC技術的發展動向、產業鏈的完善程度以及試驗網的測試運行結果，后期網絡規劃中，結合具體情況適時考慮引入該技術。

[1]中國IT實驗室. 解析光子集成技術在光傳送網（OTN）中的應用[A]. Cicso綜合技術與應用[C].

[2]劉國輝. 光傳送網原理與技術[M]. 北京：北京郵電大學出版社.

[3]張磊. 下一代光傳送網OTN段開銷技術分析[D]. 南京：南京郵電學院計算機應用技術系.