PID技术在城域光传输网中的应用探讨

王健伟

（新华社通信技术局，北京 100803）

1 城域网的带宽挑战

以IP为中心的业务快速发展带来带宽需求的爆炸式增长，城域网成为全网带宽的瓶颈。宽带和视频业务快速发展，未来带宽需求维持高速增长，其中视频流量占据主要部分。

城域网和接入网成为全网的带宽“瓶颈”，主要是以下两个原因：第一在用户端，低成本吉比特以太网的发展，局域网的速率有了很大的增加；第二在长途网端，WDM技术的发展，使得传输容量成数量级数增加。

首先，目前大多电信运营商或企业用户通过SDH和帧中继、ATM和IP网提供各种数据业务，通过SDH和交换机提供语音和专线业务，所以需要不同的网络管理系统和人员，不同的网络配置，不同的计费系统和不一样的终端。

其次，企业或事业用户更改业务类型时，需要重新设计和建设网络，因为现在采用路由器或SDH作传送平台的城域网，在传送突发数据业务时，利用固定带宽的SDH进行数据传送效率很低，而且改变带宽常常通过改变物理接口、同时改变了业务类型。

最后，网络安全性要求提高：现有OLT/DSLAM光纤直连BRAS/SR的方式不具有线路保护的能力，三网融合趋势下，OLT综合承载家庭业务（含语音、视频等业务），需提高安全性；未来BRAS热备、OLT上行、大客户专线需要更高的网络保护能力。

随着技术的发展，波分网络转型面临的问题都已经有了解决方案，如ROADM技术解决光层业务调度问题，OTN电交叉技术解决大颗粒业务调度和端到端业务管理问题，这些技术的出现增强了波分网络的灵活性，为引入通用控制平面技术铺平了道路。不可否认，WDM/OTN设备是一种高效的业务载体，但如果采用建设干线的方式建设城域网不太合适，需要新技术来支撑城域网建设模式，那就是PID技术。

2 PID技术原理

PID（Photonics Integration Device）是一个光电集成器件（OEIC），是一个将多个光收发器及合分波器集成起来的单片WDM系统。

PID技术在光层完成了集成，实现了光层的数字化，消除了OTN的光层组网限制，不仅有利于网络的规划和维护，而且成本也较低。通过将多个波长的OTU线卡、合分波器、放大器等光层模块集成到一块PID线卡里，整个OTN系统就变成类似SDH的纯数字化系统。因此，PID结合OTN系统灵活的调度和保护，能够提供最佳的城域网解决方案。

3 基于PID的数字化城域网架构

3.1 大容量PID线卡解决城域网的带宽瓶颈

基于PID光电集成技术，可轻易实现单端口120Gbit/s（12×10Gbit/s）的大容量线卡，12倍于10Gbit/s SDH线卡容量，只有一对光口，简洁同SDH。每个站点两个PID线卡（东西向）、即可建立120Gbit/s的传送环。多组PID还可叠加在一对光纤中传输，提供更大容量。PID汇聚环配合80波×40Gbit/s核心环，完全解决城域网的带宽瓶颈问题。

3.2 基于OTN的支线路分离架构实现不同业务的灵活接入

在支线路分离的OTN架构下，以PID线卡做线路侧，支路侧可配置不同的支路卡，适配语音、数据、专线等各种不同的业务。线路接口和支路业务无关，线路侧提供大容量的带宽池，支路侧实现多业务的灵活混合接入。城域网络建设好以后，可以长期相对稳定，后期的业务配置、业务变化只需增加合适的支路卡即可、完全无需进行线路调测、资源规划等繁复的工作。

3.3 OTN＋PID突破城域承载网运维瓶颈

传统波分系统包括发送端、合波器、分波器、交错滤波器、放大器、接收器等部件，通过很多光纤进行连接，同时对功率、色散等参数进行调整，网络才能正常工作。若用在城域网中，因业务上下次数多，需增加光复用器，则波分系统配置更加复杂。

PID把发送器、合波器、接收器等整合在一起，单根光纤即可连接12通道，组成一个120Gbit/s的波分网络。避免了设备多、光纤连接复杂、维护难等问题，简化了配置，增加可用性。

基于OTN支线路分离的架构构建无需进行线路调整、资源调整等工作，具有很强的运维管理控制、QoS保证，业务的改变只需通过增加支路卡来完成，比较灵活，增强了可用性和维护性能。

数字化的城域传送网使用大容量线路接口，使用支线路分离的OTN交叉调度设备，具有波分系统的大容量传送能力，又具有SDH的高可用性和维护容易等优点，实现了城域网的“单一网络、统一承载”。

4 基于PID技术的OTN网络价值

城域网应用中，相邻节点间距离不超过80km情况下，各个节点在上下业务的同时提供天然的电再生中继功能，不需要考虑对光纤模拟参数的适配，成10倍的减少了各功能单元之间的光纤连接，有效节省了传统波分光层如光放、DCM等的规划和配置，可以极大地加快网络建设速度，快速提供业务。

4.1 简洁易维的大容量城域网络

PID通过光电集成技术将传统波分的光收发机、合分波器等集成在一起形成单片WDM系统，使基于PID构建的系统既具有WDM系统的超大容量特性，又避免了传统WDM系统光层复杂、模拟参数多调测繁杂的问题。单组PID就是一个120Gbit/s容量的大容量线路接口，板卡数量和光纤互联数量减少10倍，不需要其它光层组件，一组PID、两根光纤一连，即可建立120Gbit/s容量的点到点传送系统。并可通过简单的Coupler/Interleaver即可将1～8组PID合并起来进一步扩展容量至800Gbit/s。

支线路分离OTN架构则实现了线路与支路业务解耦，可实现网络的长期稳定，无需因为业务种类、数量的调整而对线路网络进行调整甚至重新规划设计。业务变更只需调整使用合适的支路卡即可。

4.2 灵活方便的业务扩展

基于支线路分离OTN架构，线路侧通过PID线卡提供大带宽资源池，当资源池不够时还可以方便的插入另一组PID线卡实现带宽池的平滑扩展。

业务侧可以根据业务数量变化、种类变化而随时选用不同的支路卡，不需要对线路侧做调整，快速、灵活、方便。即使在网络建成后又有新型业务类型需求，也只需要新开发支路卡进行适配即可，保护网络投资并大大加速业务提供时间。

4.3 稳定可靠的网络系统

根据统计数据，在波分网络中的故障，有70%是由于光纤连接问题引起的，包括接头松动、接头脏污、连接损耗等。PID将光纤互联数量减少10倍，可显著减少因光纤互联引起的故障率。板卡数量的大幅缩减也减少了系统的可能故障点，提升网络系统可靠性。

另外，PID＋OTN架构提供包括环网保护、1＋1交叉保护、线路保护等在内的业务端到端保护能力，为用户构建高可靠网络精品提供坚实基础。

4.4 绿色节能，减少空间占用

图1 OTN+PID，构建数字化的城域传送网

通过光电集成技术，PID将多达12路10Gbit/s Transponder以及Mux/Demux功能集成到一个板卡之中，同等容量下设备空间减少60%，功耗降低40%，光纤连接减少10倍。在网络的部署、运维难度得到了极大降低的同时，可有效的帮助用户构建一个绿色的网络，大幅降低机房租赁和电力费用投入。

OTN+PID构建数字化的城域传送网，如图1所示。

5 结论

从市场和技术两方面，PID都已具备规模商用的条件，城域网面临的问题需要新PID技术解决。同时平台上引入GMPLS/ASON技术，增加了高可靠性、高灵活性、高带宽利用率、高可维护可管理性、多业务等级、业务快速开通等优势，再加上GMPLS所带来的资源自动发现、流量工程、带宽动态调整、互联互通等技术，使WDM/OTN网络真正实现了可运营。遍布全球的局点应用进一步验证了GMPSL/ASON的稳定性以及它给用户网络带来的巨大价值。