解析光子集成技术在光传送网(otn)中的应用

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1、解析光子集成技术在光传送网（OTN）中的应用1.前言　　随着数据和传送技术的发展，数据业务的传输方式最初为IPoverATM，到IPoverSDH，再到目前广泛应用的IPoverWDM结构。IPoverWDM应对网络IP化趋势，简化传送网络，但是去除了SDH层面的调度和保护后，传统的WDM网络在业务开通、资源调度和网络保护还存在一些滞后，需要引入新的技术解决上述问题。　　2.现有网络架构　　在整个IPoverWDM网络架构下，数据(IP)网络逻辑路由的拓扑结构基本上呈现Mesh状，要求光传送网的波长/子波长与数据(IP)业务逻辑路由一致。光网络物理光缆格局一般非常简单，但是与I

2、P路由的拓扑结构差别很远，目前采取人工的方式将各条光缆里的波长进行转接，使之适应数据网络逻辑拓扑结构。　　由于手工操作很慢、且容易出错，为了保证能在3天左右开通业务，一般为每条IP路由预留2～3年的带宽，这些冗余带宽是各IP路由独占，即使自己不用也不能被其它有需要的IP路由用。这种建立在预测基础上的专有带宽预留方式，使得网上一方面有大量的波长处于闲置状态，另一方面却不得不量扩容和新建网络，使得整个传输资源利用率低。除非预测得非常准确才能解决问题，但IP业务的方向和流量不确定性，理论上是不能准确预测的。　　此外，在对业务提供的保护方式上，WDM层面的保护方式主要分为点到点线路保护

3、和共享环网保护。点到点线路保护采用端到端保护机理，主用通道和备用通道必须经过不同的光纤物理路由，通过发端并发，收端选收的方式实现对业务的保护，设备可选的判别原则可为光功率门限、LOS告警信号等。主要有1+1光线路保护、1+1光波长通道保护和子波长交叉连接保护等。WDM环网保护分为光复用段共享保护环、光通道共享保护环，保护机制与SDH环保护相似。　　虽然WDM保护在保护时间上、业务影响度上有很大优势，但由于WDM系统的永久连接性，无法灵活地保护恢复受损业务却是其一个较大的劣势。采用IPoverWDM时，如果仅采用WDM恢复业务，则需要考虑线路的连通度，保证工作通道与保护通道无关。

4、只有在引入具备交叉能力的节点设备后，提高光层的处理能力，才能实现真正意义上光层面的保护恢复，弥补光层保护的劣势。　　光传送层能快速、灵活地进行波长调度，根据业务量的实际需求来进行网络的带宽分配，而不是按流量预测来进行分配，这就是业界一直追求光传送网的动力所在。基于这些需求，OTN和光子集成技术应运而生。　　3.光子集成技术　　光子集成技术是通过材料生长技术和光刻技术将不同功能的光器件，例如激光器、检测器、光调制解调器集成在单个称底上，构成单片集成电路。这种光子集成技术器件结构紧凑小巧，性能可以满足大多数光纤通信系统的需求。　　传统的WDM系统是采用分离器件组合的方式，端站设备包

5、括单个波长转换器(OTU)，复用器，解复用器等等，通常一个线路速率为10G的OTU在客户侧可以接入8个GE信号或者4个2.5G信号或者是1个10G信号，目前基本上是实现点到点的透明传输。如果要传送10个10GPOS或10GE信号，就需要10个发送OTU调制为10G线路信号，并且分别连接到合波器上，经过线路传输到达对端再由10个接收OTU将线路信号转换回来。　　光通信技术的发展是在向着集成化、智能化的方向发展，将分离的器件集成在一个小的芯片上，将激光器、检测器、调制器和其他器件都集成到芯片中，这就是光子集成技术。目前已有的规格是4对OTU、10对OTU和40对OTU的集成芯片。每

6、个OTU的速率为10G，甚至为40G。以10对OTU的集成芯片为例，如果每个OTU支持40G的速率，那么一个芯片就具有400G的容量。400G的芯片集成了80个器件，包括发送端10个激光器、10个光电检测器，10个调制器，10个阵列波导使得10路光信号进入到一个复用器，同样接收端会有同样数量的器件。　　集成的过程需要在砷化镓、磷化铟等材料组成的多个薄膜介质层上进行反复沉淀和蚀刻。光子集成技术芯片的处理首先从磷化铟晶片开始，这些晶片在生产线上经过一种光刻胶的浆状化学物质进行包裹，紫外线光穿过一个镂空设计的模板照射到光刻胶上，产生了化学反应，其中一些半导体材料就粘在了晶片上，一些就

7、被蚀刻掉了。当晶片从生产线下来以后，它们可以被切成几百个芯片。这些芯片和一些电的芯片合在一起放置在线路卡的板卡上，然后安装在光网络设备上进行运输。　　配置了这种芯片的线路板卡形成了一个波长带宽池，配置了这种多个板卡的设备就形成了一个大的波长带宽池，对接入进来的业务可以指配到其中的任何一个波长，初步解决了线路资源的供应问题。　　3.1OTN技术　　自1999年开始ITU-T制定OTN相关标准，到目前对OTN技术的期望和重视是越来越强，主要基于以下原因：一是在传送网骨干层通过实施节省中间的SDH