郎塞原, 王刚

（1 中国联合网络通信集团有限公司, 北京 100033；2 中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司, 合肥 230041）

在过去的几年里，电子元器件的发展极其飞速。电子元器件从分离走向集成，系统也从模拟转向数字，是与时俱进的一种必然发展趋势。同样，在光通信领域,光元器件的集成也带来光网络容量升级模式、复用模式的变化。光子集成技术正在创造跳跃性的革命，光子集成将会让光网络从模拟光节点转向数字节点，同时也创立一种新的网络演进模式。城域传送网经过多年的发展，已经形成较大的网络规模，各类新技术的不断出现，也给业务的调度、网络的运维带来较大的压力。在这种情况下，引入光子集成技术(PIC)，简化网络层次，减少业务的转接、调度层次，提高网络运行效率是网络规划中需要重点考虑的问题。

1 PIC技术

PIC(Photonic Integration Circuits，光子集成电路)技术的理念和电子元器件的集成理念雷同，在OTN技术的基础上，采用高可靠的集成度，将众多成熟的光元器件(M40、D40、OTU、TMUX等)的功能集成到一起，实现一块板卡多种功能的一种技术。具体详见图1所示。

图1 PIC技术原理

在城域范围内，采用PIC技术可以实现40km无需色散补偿，最大可支持12/20×10Gbit/s的业务上下，后期还可以平滑升级到40～80波。相对于OTN设备而言，PIC技术具有更高的槽位利用率，网络部署简单高效。

2 PIC和WDM、OTN技术的差异

传统的WDM(波分复用)技术是较早出现的一种技术，其主要原理是将充分利用光纤的传输容量，利用其传输的透明性和易扩展性的特点，解决长途光缆造价高、距离长传输速率受限等问题，并成为早期SDH系统承载的主要手段。然而WDM技术也有其天然的局限性，不支持保护倒换，业务调度也基本停留在SDH层面，对IP业务的支持能力非常弱。

OTN则很好的解决了WDM设备面临的问题。OTN通过引入G.709协议，较好地解决了传统WDM设备无法倒换的问题。此外，通过支、线路分离，OTN设备可以支持ODU1、ODU2等颗粒的调度，圆满的解决了IP业务的传送。

PIC技术是基于OTN技术的一种演进。较以往的OADM/OTN设备相比，设备PIC技术具有更强大的集成度，通过光器件的集成，将OTN设备中独立的的分波器、合波器、梳妆滤波器、波长转换器等集成到一块板件，再利用设备自身的交叉单元和背板总线，完成10Gbit/s、2.5Gbit/s、GE等颗粒的灵活上下。PIC技术大大简化了数据配置，提高业务调度的灵活性，同时也节约机房空间、设备槽位。在具体的工程实施中，网络可以一次部署，后期扩容仅需在网管进行数据配置和修改即可，实施快速便捷。

3 PIC技术的定位及应用场景

PIC技术将相关的板卡功能进行集成，系统设计特别是在10Gbit/s颗粒方面，色散、信噪比等指标受限于传送距离。因此PIC技术较为适用于城域范围内，最佳传送距离在40km以内，对于长距离的传送则较弱。

在目前传送网的PTN网络中，业务颗粒的调度模型详见图2所示。

从图2不难发现，小型城域传送网中，业务需要调度和转接的层次较少，在这种情况下，OTN系统的局点较少，维护和业务调度较为简单，引入PIC技术，仅仅在几个核心节点简化OTN的业务配置，而核心节点一般对安全性、业务分摊要求很高，因此，在小型城域传送网中引入PIC技术意义不是特别大。

图2 PTN网络中业务调度模型

在大中型城域传送网中，设置OTN的局点较多，业务需要调度的层次也较小型城域传送网增加。这个时候一条业务的调整或者增加，除了需要修改上行的PTN环网的数据配置，还要在OTN调度层修改业务的配置，特别是新增业务经常会带来波道的零星扩容和调整，给项目的实施以及维护均造成很大的不便。很显然，在大中型城域传送网中，业务的灵活调度和便捷的可维护性显得更为迫切和重要。

PIC技术目前可以支持12/20波左右的业务上下，核心调度层一般为网络中的核心节点，业务上下较多，波道配置率高，波道资源消耗较快，PIC技术用于核心调度层显然不是最佳位置。而在普通的汇聚调度层，目前来看，波道的使用率普遍不高，引入PIC技术，每次的业务调整仅需在网管直接修改数据和设备的内部交叉，较过去扩板卡、增加机柜的建设模式相比，PIC技术可以大大简化流程和工程实施进度，对机房空间占用也很少，具有很强的实用性。

在城域传送网中，经常会出现一个节点业务量较大，引起全网的瓶颈而需要新建一套系统，这样势必造成所有节点均需要增加设备，大部分节点设备端口利用率非常低。结合现阶段业务集中型的特点，在核心节点采用共子架方式构建PIC环网，不但可以节约机房空间、降低机房功耗，还可以极大的提高设备的利用率，增强网络调度的灵活性。具体详见图3所示。

图3 OTN+PIC应用模式示意图

4 引入PIC技术对现网的影响

PIC技术是一种基于OTN基础上演进的新兴技术，城域传送网中引入该技术，主要的组网模型有如图4中的两种。

在第一种模式中，PIC应用于市到县骨干层，充当了现阶段OTN的角色，主要解决汇聚层上行大颗粒业务调度困难的问题。在这种模式中，PIC设备可有效节约机房空间，提高单站点的设备利用率，降低投资。但由于波道资源不丰富，且市到县骨干层距离一般较长，因此应用不是特别广泛。

在第二种模式中，PIC应用于城域范围内，重点在于解决OLT站点上行的GE业务颗粒。现阶段PTN设备的保护倒换能力并不强，异环同路由也容易造成业务中断。而在第二种的这种模式下，由于PIC带保护倒换，因此采用PIC环网替代PTN汇聚环，可以很好的解决了10GE的PTN接入环和汇聚环同路由的局面，规避了PTN设备在异环同路由中，局部段落光缆中断导致业务丢失的问题。网络安全性问题在网络运营发展中至关重要，因此第二种模式在逐步被推广，应用范围也较为广泛。

当然，引入PIC技术除了节约机房空间、简化业务调度，提高网络安全性的同时，也对现网也带来一些冲击，主要体现在以下几个方面：

(1)产品的成熟度。目前PIC产品仅两家设备供应商提供，现阶段尚处于试运行阶段，产品的成熟度不高，尚未大规模商用。

(2)标准的制定。目前尚未对PIC产品有较为规范的设计、施工及验收指标，仅仅是依托于OTN的指标来进行试验网的相关测试。

(3)配套设施。PIC设备具有较高的功耗，而现阶段不少普通汇聚点的电源条件并不佳，引入PIC设备需要对已有的汇聚节点电源负荷进行排查，并结合需求进行改造或者扩容模块方能满足。此外，在网管、同步等方面和现网的兼容方面也在测试阶段，需要进一步验证。

图4 PIC组网模式示意图

5 结束语

随着各类业务的飞速增长，城域传送网的规模也在日益扩大。在网络规模庞大的今天，传送网的业务灵活调度、高可维护性成为运营商关注的焦点。PIC技术在糅合OTN技术的基础上，通过光元器件的集成，大大简化了业务配置和调度，极大的适应了网络发展的需要，是后期需要关注的重点。光网络规划人员应密切跟踪PIC技术的发展动向、产业链的完善程度以及试验网的测试运行结果，后期网络规划中，结合具体情况适时考虑引入该技术。

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