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數據業(yè)務的傳輸方式最初為IPoverATM，到IPover SDH，再到目前廣泛應用的IP over WDM結構。IPoverWDM可以應對網絡IP化趨勢，簡化傳送網絡，但是去除了SDH層面的調度和保護后，傳統(tǒng)的WDM網絡在業(yè)務開通、資源調度和網絡保護上還存在一些滯后性，需要引入新的技術解決上述問題。
現(xiàn)有網絡架構
在整個IPoverWDM網絡架構下，數據（IP）網絡邏輯路由的拓撲結構基本上呈現(xiàn)Mesh狀，要求光傳送網的波長/子波長與數據（IP）業(yè)務邏輯路由一致。光網絡物理光纜格局一般非常簡單，但是與IP路由的拓撲結構差別很遠，目前采取人工的方式將各條光纜里的波長進行轉接，使之適應數據網絡邏輯拓撲結構。
此外，在對業(yè)務提供的保護方式上，WDM層面的保護方式主要分為點到點線路保護和共享環(huán)網保護。WDM環(huán)網保護分為光復用段共享保護環(huán)、光通道共享保護環(huán)，保護機制與SDH環(huán)保護相似。
雖然WDM保護在保護時間上、業(yè)務影響度上有很大優(yōu)勢，但由于WDM系統(tǒng)的永久連接性，無法靈活地保護恢復受損業(yè)務卻是其一個較大的劣勢。采用IPoverWDM時，如果僅采用WDM恢復業(yè)務，則需要考慮線路的連通度，保證工作通道與保護通道無關。只有在引入具備交叉能力的節(jié)點設備后，提高光層的處理能力，才能實現(xiàn)真正意義上光層面的保護恢復，彌補光層保護的劣勢。
光傳送層能快速、靈活地進行波長調度，根據業(yè)務量的實際需求來進行網絡的帶寬分配，而不是按流量預測來進行分配，這就是業(yè)界一直追求光傳送網的動力所在�；谶@些需求，OTN和光子集成技術應運而生。
光子集成技術
是通過材料生長技術和光刻技術將不同功能的光器件，例如激光器、檢測器、光調制解調器集成在單個稱底上，構成單片集成電路。這種光子集成技術器件結構緊湊小巧，性能可以滿足大多數光纖通信系統(tǒng)的需求。
光通信技術的發(fā)展是在向著集成化、智能化的方向發(fā)展，將分離的器件集成在一個小的芯片上，將激光器、檢測器、調制器和其他器件都集成到芯片中，這就是光子集成技術。目前已有的規(guī)格是4對OTU、10對OTU和40對OTU的集成芯片。每個OTU的速率為10G，甚至為40G。以10對OTU的集成芯片為例，如果每個OTU支持40G的速率，那么一個芯片就具有400G的容量。400G的芯片集成了80個器件，包括發(fā)送端10個激光器、10個光電檢測器，10個調制器，10個陣列波導使得10路光信號進入到一個復用器，同樣接收端會有同樣數量的器件。
集成的過程需要在砷化鎵、磷化銦等材料組成的多個薄膜介質層上進行反復沉淀和蝕刻。光子集成技術芯片的處理首先從磷化銦晶片開始，這些晶片在生產線上經過一種光刻膠的漿狀化學物質進行包裹，紫外線光穿過一個鏤空設計的模板照射到光刻膠上，產生了化學反應，其中一些半導體材料就粘在了晶片上，一些就被蝕刻掉了。當晶片從生產線下來以后，它們可以被切成幾百個芯片。這些芯片和一些電的芯片合在一起放置在線路卡的板卡上，然后安裝在光網絡設備上進行運輸。
配置了這種芯片的線路板卡形成了一個波長帶寬池，配置了這種多個板卡的設備就形成了一個大的波長帶寬池，對接入進來的業(yè)務可以指配到其中的任何一個波長，初步解決了線路資源的供應問題。
OTN技術
光傳送網(OTN)是由光通路接入點作為邊界的光傳送網絡，是由OTN設備和網管系統(tǒng)組成的。OTN設備主要從兩個方面來界定，一是具備OTN物理接口，二是具備ODUk級別的交叉連接能力。OTN組網考慮到客戶特征信息、客戶/服務器層關聯(lián)、網絡拓撲和分層網絡功能，網絡結構是子網內全光透明，而在子網邊界處采用O/E/O技術，目標是支持突發(fā)型大帶寬業(yè)務的應用，以及數據和語音業(yè)務。
OTN設備的實現(xiàn)方式可以沿襲以往SDH設備架構，設置一個集中交叉矩陣，對接入進來的業(yè)務進行ODU1/ODU2的交叉，也可以采用分布式交叉的技術，將交叉連接功能分布在各個線路板卡上。分布式架構下每個線路板卡可以對板卡接入的各個信號進行充分的交叉，對不同線路板卡之間的業(yè)務也能夠做一定的交叉。采用集中交叉方式，基本可以實現(xiàn)對接入的業(yè)務的全交叉，但是交叉容量會收到交叉矩陣的影響；分布式交叉方式可以靈活地對接入的業(yè)務進行交叉，交叉容量隨著線路板卡的增加，也就是隨著接入業(yè)務的增加而增加，擴容相對靈活。
光子集成技術
和OTN設備的結合
在SDH網絡中，客戶側和線路側是完全分離的，也就是我們所熟悉的支路口和線路口。SDH網絡解決了客戶信號的封裝、映射和交叉，同時解決了線路側的傳輸。傳統(tǒng)的DWDM技術，客戶側和線路側是在一起的，只有當有需求時，要同時配置支路接口和線路接口。OTN的相關標準解決了以大顆粒IP為特征的客戶信號的封裝、交叉、保護等問題，其應用驅動力來自于當業(yè)務網IP化以后，傳送網要從SDH網絡向適應IP的方向發(fā)展。
DWDM技術和OTN設備的結合的一個重要特征就是要提供DWDM的帶寬池。就像SDH的線路側一樣，節(jié)點之間的帶寬是預先存在的。傳統(tǒng)的DWDM網絡是支路口和線路口綁定的，因此不可能發(fā)揮OTN的優(yōu)勢。目前業(yè)內流行的一種解決方案是提供支路和線路的分離，但是交叉僅限于本地支路和線路，類似于以前的T-MUX的功能，還是不能滿足線路和線路交叉的要求。更新的方案是提供更大容量的交叉（例如1.28T的ODU0/ODU1/ODU2交叉），滿足線路到線路的交叉，但是在DWDM線路側，還是利用分離的OTU來解決白光到彩光的調制。這種結構的局限性是，線路帶寬資源不能滿足OTN的靈活調度的需要。如果預先配置OTU，組成固定帶寬池，能夠解決一部分問題，但帶來投資的浪費，運維的復雜性，以及能源的消耗。
圖1 采用光子集成技術部署帶寬池
如圖所示，業(yè)務側和網絡側分離，業(yè)務接入不用考慮網絡速率、距離、色散等；在源宿兩端加入客戶側單板即可，OTN網絡完成其余工作。
和固定帶寬池相比，采用光子集成技術的帶寬池，首先是沒有分離的OTU，降低設備的體積和功耗，同時消除了設備內和設備間大量的尾纖連接，降低了網絡的故障率，節(jié)省了運維成本。其次，基于光子集成技術的帶寬池，業(yè)務和線路速率相互分離，從1G～100G，任意速率的客戶電路都可以映射到帶寬池中，利用虛級聯(lián)的技術將基于ODU0/ODU1/ODU2顆粒的帶寬捆綁在一起進行傳送。虛級聯(lián)技術使得網絡不僅適用現(xiàn)在的業(yè)務速率，而且適應未來。再次，支持實現(xiàn)類似于SDH的ASON，OTN的網絡中也可以實現(xiàn)ASON，簡化人工的操作，增強網絡健壯性。最后，和光層交叉的ROADM網絡相比，消除了復雜的光鏈路設計、波長阻塞，子波長交叉等問題。
