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數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸方式最初為IPoverATM，到IPover SDH，再到目前廣泛應(yīng)用的IP over WDM結(jié)構(gòu)。IPoverWDM可以應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)IP化趨勢，簡化傳送網(wǎng)絡(luò)，但是去除了SDH層面的調(diào)度和保護(hù)后，傳統(tǒng)的WDM網(wǎng)絡(luò)在業(yè)務(wù)開通、資源調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)保護(hù)上還存在一些滯后性，需要引入新的技術(shù)解決上述問題。
現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
在整個IPoverWDM網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，數(shù)據(jù)（IP）網(wǎng)絡(luò)邏輯路由的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本上呈現(xiàn)Mesh狀，要求光傳送網(wǎng)的波長/子波長與數(shù)據(jù)（IP）業(yè)務(wù)邏輯路由一致。光網(wǎng)絡(luò)物理光纜格局一般非常簡單，但是與IP路由的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)差別很遠(yuǎn)，目前采取人工的方式將各條光纜里的波長進(jìn)行轉(zhuǎn)接，使之適應(yīng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
此外，在對業(yè)務(wù)提供的保護(hù)方式上，WDM層面的保護(hù)方式主要分為點(diǎn)到點(diǎn)線路保護(hù)和共享環(huán)網(wǎng)保護(hù)。WDM環(huán)網(wǎng)保護(hù)分為光復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)、光通道共享保護(hù)環(huán)，保護(hù)機(jī)制與SDH環(huán)保護(hù)相似。
雖然WDM保護(hù)在保護(hù)時(shí)間上、業(yè)務(wù)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(hù)恢復(fù)受損業(yè)務(wù)卻是其一個較大的劣勢。采用IPoverWDM時(shí)，如果僅采用WDM恢復(fù)業(yè)務(wù)，則需要考慮線路的連通度，保證工作通道與保護(hù)通道無關(guān)。只有在引入具備交叉能力的節(jié)點(diǎn)設(shè)備后，提高光層的處理能力，才能實(shí)現(xiàn)真正意義上光層面的保護(hù)恢復(fù)，彌補(bǔ)光層保護(hù)的劣勢。
光傳送層能快速、靈活地進(jìn)行波長調(diào)度，根據(jù)業(yè)務(wù)量的實(shí)際需求來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的帶寬分配，而不是按流量預(yù)測來進(jìn)行分配，這就是業(yè)界一直追求光傳送網(wǎng)的動力所在�；谶@些需求，OTN和光子集成技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
光子集成技術(shù)
是通過材料生長技術(shù)和光刻技術(shù)將不同功能的光器件，例如激光器、檢測器、光調(diào)制解調(diào)器集成在單個稱底上，構(gòu)成單片集成電路。這種光子集成技術(shù)器件結(jié)構(gòu)緊湊小巧，性能可以滿足大多數(shù)光纖通信系統(tǒng)的需求。
光通信技術(shù)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(diào)制器和其他器件都集成到芯片中，這就是光子集成技術(shù)。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(diào)制器，10個陣列波導(dǎo)使得10路光信號進(jìn)入到一個復(fù)用器，同樣接收端會有同樣數(shù)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(zhì)層上進(jìn)行反復(fù)沉淀和蝕刻。光子集成技術(shù)芯片的處理首先從磷化銦晶片開始，這些晶片在生產(chǎn)線上經(jīng)過一種光刻膠的漿狀化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行包裹，紫外線光穿過一個鏤空設(shè)計(jì)的模板照射到光刻膠上，產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)，其中一些半導(dǎo)體材料就粘在了晶片上，一些就被蝕刻掉了。當(dāng)晶片從生產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)設(shè)備上進(jìn)行運(yùn)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(shè)備就形成了一個大的波長帶寬池，對接入進(jìn)來的業(yè)務(wù)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(yīng)問題。
OTN技術(shù)
光傳送網(wǎng)(OTN)是由光通路接入點(diǎn)作為邊界的光傳送網(wǎng)絡(luò)，是由OTN設(shè)備和網(wǎng)管系統(tǒng)組成的。OTN設(shè)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(wǎng)考慮到客戶特征信息、客戶/服務(wù)器層關(guān)聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜头謱泳W(wǎng)絡(luò)功能，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是子網(wǎng)內(nèi)全光透明，而在子網(wǎng)邊界處采用O/E/O技術(shù)，目標(biāo)是支持突發(fā)型大帶寬業(yè)務(wù)的應(yīng)用，以及數(shù)據(jù)和語音業(yè)務(wù)。
OTN設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方式可以沿襲以往SDH設(shè)備架構(gòu)，設(shè)置一個集中交叉矩陣，對接入進(jìn)來的業(yè)務(wù)進(jìn)行ODU1/ODU2的交叉，也可以采用分布式交叉的技術(shù)，將交叉連接功能分布在各個線路板卡上。分布式架構(gòu)下每個線路板卡可以對板卡接入的各個信號進(jìn)行充分的交叉，對不同線路板卡之間的業(yè)務(wù)也能夠做一定的交叉。采用集中交叉方式，基本可以實(shí)現(xiàn)對接入的業(yè)務(wù)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(wù)進(jìn)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(wù)的增加而增加，擴(kuò)容相對靈活。
光子集成技術(shù)
和OTN設(shè)備的結(jié)合
在SDH網(wǎng)絡(luò)中，客戶側(cè)和線路側(cè)是完全分離的，也就是我們所熟悉的支路口和線路口。SDH網(wǎng)絡(luò)解決了客戶信號的封裝、映射和交叉，同時(shí)解決了線路側(cè)的傳輸。傳統(tǒng)的DWDM技術(shù)，客戶側(cè)和線路側(cè)是在一起的，只有當(dāng)有需求時(shí)，要同時(shí)配置支路接口和線路接口。OTN的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)解決了以大顆粒IP為特征的客戶信號的封裝、交叉、保護(hù)等問題，其應(yīng)用驅(qū)動力來自于當(dāng)業(yè)務(wù)網(wǎng)IP化以后，傳送網(wǎng)要從SDH網(wǎng)絡(luò)向適應(yīng)IP的方向發(fā)展。
DWDM技術(shù)和OTN設(shè)備的結(jié)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(cè)一樣，節(jié)點(diǎn)之間的帶寬是預(yù)先存在的。傳統(tǒng)的DWDM網(wǎng)絡(luò)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(nèi)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(cè)，還是利用分離的OTU來解決白光到彩光的調(diào)制。這種結(jié)構(gòu)的局限性是，線路帶寬資源不能滿足OTN的靈活調(diào)度的需要。如果預(yù)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(fèi)，運(yùn)維的復(fù)雜性，以及能源的消耗。
圖1 采用光子集成技術(shù)部署帶寬池
如圖所示，業(yè)務(wù)側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)分離，業(yè)務(wù)接入不用考慮網(wǎng)絡(luò)速率、距離、色散等；在源宿兩端加入客戶側(cè)單板即可，OTN網(wǎng)絡(luò)完成其余工作。
和固定帶寬池相比，采用光子集成技術(shù)的帶寬池，首先是沒有分離的OTU，降低設(shè)備的體積和功耗，同時(shí)消除了設(shè)備內(nèi)和設(shè)備間大量的尾纖連接，降低了網(wǎng)絡(luò)的故障率，節(jié)省了運(yùn)維成本。其次，基于光子集成技術(shù)的帶寬池，業(yè)務(wù)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(shù)將基于ODU0/ODU1/ODU2顆粒的帶寬捆綁在一起進(jìn)行傳送。虛級聯(lián)技術(shù)使得網(wǎng)絡(luò)不僅適用現(xiàn)在的業(yè)務(wù)速率，而且適應(yīng)未來。再次，支持實(shí)現(xiàn)類似于SDH的ASON，OTN的網(wǎng)絡(luò)中也可以實(shí)現(xiàn)ASON，簡化人工的操作，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)健壯性。最后，和光層交叉的ROADM網(wǎng)絡(luò)相比，消除了復(fù)雜的光鏈路設(shè)計(jì)、波長阻塞，子波長交叉等問題。
