《PIC技术在城域网中的应用研究》开题报告.doc

中国移动集团级重点研发项目（含联合项目）开题报告一、项目编号及名称：2012_LH_13 PIC技术在城域网中的应用研究二、项目组：三、课题背景和意义随着数据业务和传送技术的发展，面对网络IP化趋势和大颗粒业务需求，数据业务的传输广泛应用IP over WDM的方式，但传统的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这些问题。主要问题有：（1）目前采取人工布尾纤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，手工操作慢、且容易出错。业务开通时间通常为3天以上；（2）一般需要为每条IP路由预留23年的带宽，这些冗余带宽是各IP路由独占。专有带宽预留方式导致一方面有大量的波长处于闲置状态，另一方面却不得不扩容和新建网络，传输资源利用率低；（3）WDM层面的保护方式主要分为点到点线路保护和共享环网保护，由于WDM系统的永久连接性，无法灵活地保护恢复受损业务是其一个较大的劣势；（4）目前部署WDM设备的各个机房，一般也同时部署了SDH、PTN、OLT、城域网交换机等设备，业务设备扩容的同时，WDM也需扩容相应的板件和机架，大大增加了机房内的功耗。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，并实现灵活的业务保护恢复，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PIC技术应运而生。OTN+PIC的优势有：（1）没有分离的OTU，用波长带宽池的方式取代了传统DWDM支路口和线路口绑定的模式，降低设备的体积和功耗，同时消除了设备内和设备间大量的尾纤连接，降低了网络的故障率，节省了运维成本；（2）基于PIC技术的带宽池，业务和线路速率相互分离，任意速率的客户电路都可以映射到带宽池中，利用虚级联的技术将各种ODUk颗粒的带宽捆绑在一起进行传送，不仅适用现在的业务速率，而且适应未来；（3）引入具备交叉能力的节点设备后，提高光层的处理能力， 使OTN的网络中也可以实现类似于SDH的ASON，简化人工的操作，灵活地保护恢复受损业务，增强网络健壮性；（4）和光层交叉的ROADM网络相比，消除了复杂的光链路参数设计、波长阻塞、子波长交叉等问题。业务接入不用考虑网络速率、距离、色散等，在源宿两端加入客户侧单板即可，OTN网络完成其余工作。高质量的传送网是运营商业务网络的基础。建设一个大容量、高度灵活、动态、可靠、可管理的传送网成为中国移动传送网转型的关键和未来发展的重点。本课题研究城域传送网发展所需关键技术和发展策略，对代表性新技术进行研究和验证，为集团公司决策提供依据和建议。四、课题研究目标结合全业务发展需求，研究在城域OTN网络中引入PIC的关键技术和发展策略，组织设备测试和现网验证，推动新技术成熟，并促进相关成果落地，为全业务的深入开展提供有力保障。1、搭建引入PIC技术的OTN试验网，验证其软、硬件的调测难度。2、研究如何进行业务调度以满足快速、低成本开通业务的需求。3、测试验证GMPLS智能平面，结合城域网现状，提出最优的部署策略。4、分析研究OTN+PIC组网的方式，制定适应全业务的最佳保护方案。5、对接现网的SDH/PTN/PON业务进行测试，验证承载现网业务的性能。6、对项目测试中的存在问题提出改进建议，提出现网引入PIC的演进方案。五、课题研究内容（包括研究总体框架、难点及解决方案、主要技术方案和关键技术等）5.1 研究总体框架第一阶段 分析现有城域波分网络存在的问题，规划设计OTN+PIC的试验网模型和配置。 完成OTN+PIC试验网的搭建，验证硬件安装、软件调测难度（与传统OTN对比），验证引入PIC技术后在机房配置、线路需求方面的建设、维护效率提升。第二阶段 与现网比较分析，验证OTN+PIC在业务配置、告警及故障处理、性能分析方面的优势。 采用仪表模拟业务测试OTN+PIC网络的传输性能和可靠性。 对接现网的SDH/PTN/PON业务，测试其运行情况，模拟各种故障情况下的业务恢复能力。第三阶段 对后期城域OTN网络引入PIC技术的改造、建设提出实用的建议和方案，并结合试点测试当中发现的问题，给集团和厂家提出改进建议，输出总结报告。5.2 难点及解决方案难点一：目前PIC技术应用较少，几乎无任何可借鉴的经验，且厂家、产品较少，能否满足运营商网络的需求？解决方案：本项目使用华为公司推出的PID产品。通过搭建试验网，结合运营商自身网络特点和业务特点进行相关测试，结合试点测试当中发现的问题，给集团和厂家提出改进建议，督促设备厂家开发改进，加快应用进程。难点二：城域网组网、故障原因都较复杂，OTN的多种保护方式应如何配置、相互配合以最大程度提高网络安全性？解决方案：设计合理的、满足测试复杂度要求的OTN+PIC试验网，分别进行ASON、点到点保护、环网保护的单独测试和组合测试，验证多处断纤、单节点失效等各种故障场景对业务的影响。难点三：ASON标准仍存在不确定性，管线资源有限，MESH组网困难；GMPLS控制平面在大业务量的网络环境下长期性能运行情况未知，配置和运维手段尚不清晰。解决方案：搭建试验网，华为将于今年第三季度推出支持PIC的电层ASON版本，可依托现网进行业务的压力模拟和测试，并进行多种故障场景的模拟，将测试结果作为后续规划的依据。5.3 主要技术方案和关键技术子课题1：PIC技术在城域OTN组网中的应用研究（福建）1、分析及模拟现网业务需求，采用OTN+PIC搭建城域试验网，使用华为4端大容量OTN设备模拟核心层MESH网络，3端中等容量OTN设备模拟两个汇聚环，双节点上联到核心层。验证引入PIC技术后在各级机房配置、线路需求方面的建设、维护效率提升。2、通过仪表模拟业务及现网部分业务割接试运行，验证OTN+PIC组网方案在复杂组网业务调度、多业务场景接入、各种现网常见故障场景下网络可靠性等方面的应用成熟度和实用性。3、对后期城域OTN网络引入PIC技术的改造、建设提出实用的建议和方案。子课题2：PIC技术在GPON网络向用户侧延伸过程中的应用（河南）1、本项目借助现网OTN资源，部署1个4点120G PIC环形系统，试验网采用华为波分OptiX OSN 8800设备配合PID单板。2、“新航院”节点为IP城域网SR和BRAS部署节点，作为试验网业务终结节点。“河南财经职业技术学院”、“教育学院”以及“龙子湖秋实路”3个节点现网均部署有华为5680T 的OLT设备。拟通过试验网新建120G PID波分系统承载OLT上联GE电路，将OLT上联端口连接到PID设备上，传送至新航院节点落地进入IP城域网SR和BRAS设备。光电合一的PID技术（华为）PID全称Photonics Integeration Device。概括的说，PID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（System On Chip），华为当前PID为12波10Gbps容量规格。PID将传统的12路激光器、调制器、PIN接收机以及12路的光合波器、光分波器集成在一起，单器件实现了传统12个Transponder和Mux/Demux的功能。PID实现方案以12波为例，每“1*ENQ2+NPO2”为一个分带（PID组），共占用3个槽位，作为一个光方向线路侧，需要与支路板配合使用。支线路分离PID实现了40/80波应用规格，可以使用当前OTN系统的光放等器件，保证系统的兼容性。OTN线路板支持支线路分离交叉ODU0/1/2调度能力。接入低速业务信号时，系统通过交叉将ODU0/1/2信号送入PID组。整个分带所有波长均不在中间站点上下时，可以整个分带为单位进行光层穿通。分带有任意波长上下，则整个波带必须进行一次电中继，中继站点配置与源站点同等数量的NPO2和ENQ2，但无需配置支路板。PID采用分带理念，分带中有任意波长需要在交换站点上下，该分带所有信号都可以在配置了PID的站点进行终结，包括上下与穿通波长；穿通波长在本地经过电层处理后，再次上到线路，无需配置支路侧单板；适用于Mesh组网中有较大容量波长上下的场景，通过PID完成波长进行终结。电层ASON技术电层智能业务将传统波分领域的保护机制和智能领域的重路由机制相结合，以此提供抗多重故障能力。电层业务的重路由机制就是当业务中断后，利用集中交叉板或者支路板上的交叉再建立一条新的业务。电层ASON业务节点中，只关注具体的支路板和线路板的ODUk逻辑端口，支持钻石级、银级、铜级业务。电层业务支持智能业务之间的在线无损转换，即转换过程不会断业务。项目光层ASON电层ASON控制通道OSC 的（D4-D12）字节或带外使用OTN开销的RES或SM_TTI&PM_TTI字节。系统默认使用RES字节。可服务业务类型OCh波长级别业务ODUk级别业务（k=1，2）支持的SLA银级、铜级钻石级、银级、铜级硬件配置要求FIU、SC1/2、WSS器件交叉板，相应的业务支线路板重路由机制当业务中断后，在首节点发起，通过ROADM交叉再建立一条新的路径当业务中断后，利用集中交叉板或者支路板上的交叉再建立一条新的业务重路由触发条件光层SF、SD告警电层SF、SD告警表1光层ASON和电层ASON功能对照项目钻石级银级铜级保护恢复策略保护与恢复恢复无保护、无恢复实现技术ODUk SNCP、重路由重路由技术体现只要有网络可用带宽，就提供永恒保护实时计算，不用预先设置保护通道带宽利用率低高极高功能支持路径预计算支持支持支持路径优化及业务返回支持支持传统与智能业务转换支持支持支持不同SLA业务转换支持支持支持预置恢复路径支持支持业务关联支持支持波长可调重路由光学参数表2电层ASON不同SLA等级功能明细六、专利检索情况光子集成及OTN技术相关专利（截至2012.05.21）1、 200810056429.7 基于FP激光器注入锁定的光生微波单片光子集成器件2、 200680022591.6 用于多通道光子集成电路（PIC）的波长锁定和功率控制系统3、 200910033251.9 基于布喇格光纤的纳米光子集成芯片用耦合结构4、 200910258549.X 用于多通道光子集成电路(PIC)的波长锁定和功率控制系统5、 201010586996.0 基于光子集成电路的粗波分装置及系统6、 200610142656.2 一种对光电集成设备进行保护的方法和光电集成设备当前技术所申请的专利主要是设备实现方面，因本课题研究主要关注系统和设备相关功能要求，没有详细要求具体的实现细节或技术的算法，而是将实现技术作为为中国移动提供设备的厂家的私有技术看待。本项目非业务类项目，无企标计划，本身并不与相关专利存在侵权风险，只涉及应用层面，不涉及具体设备实现等相关，因此不会涉及到上述专利的使用。七、已有的研究工作积累和取得的研究成果2011年福建移动完成了集团重点联合项目子课题关于OTN网络波长调度研究的相关研究、测试工作，制定OTN网络不同应用场景的光、电层波长调度原则，不同波长调度方式下的保护机制，研究OTN支持光层ASON控制平面的功能。2011年河南移动完成了集团重点联合项目子课题多厂家MSTP分组业务的互通以及PTN网络与MSTP/GPON网络的互通测试和研究的相关研究、测试工作，通过验证多厂家PTN与MSTP/GPON网络业务互通，解决了业务开通时间长和网络资源合理利用的问题。八、本课题的创新点和专利点创新点一：面向全业务承载，提出城域OTN+PIC网络结合现网SDH、PTN、PON的业务调度方案。创新点二：针对现网业务和运营要求，研究、测试得出城域OTN+PIC网络点到点、环网保护、ASON等各种保护方式的最佳组合方案。创新点三：通过PIC+GPON的组网思路，一并解决了OLT上行遇到的带宽问题和部署难题，更有效推动GPON向末端延伸。九、 外部合作伙伴委托方案本课题未涉及相关合作伙伴的委托问题。十、预期研究产出10.1 研究成果（研究报告、形成的软硬件平台）： 10.2 标准成果（形成的企业标准及标准化组织成果）：10.3 专利成果（专利申请计划）：10.4 试验成果（开展的相关试验室及外场测试工作中形成的试验报告）：项目研究产出预期产出内容承担单位研究成果：包括研究报告、形成的软硬件平台PIC技术在城域网中的应用研究总结报告福建移动PIC技术在GPON网络向用户侧延伸过程中的应用研究报告河南移动试验成果：开展的相关试验室及外场测试工作中形成的试验报告城域OTN+PIC网络传输性能及可靠性测试、结合现网SDH/PTN/PON的业务测试等测试报告福建移动、河南移动十一、课题研究分工单位分工内容研究产出负责人福建移动PIC技术在城域OTN组网中的应用研究PIC技术在城域OTN组网中的应用测试、研究报告沈铭河南移动PIC技术在GPON网络向用户侧延伸过程中的应用PIC的光口指标、保护能力、业务测试等测试报告谢晓芬十二、项目研究计划进度十三、项目关键技术决策点及完成时间计划项目关键决策点决策点简要描述研究完成时间计划PIC在城域OTN网络中的应用是否可引入PIC？何时引入PIC？2012.10电层ASON的应用什么样的场景下启用OTN ASON功能？光层ASON和电层ASON如何选择？2012.10十四、项目企业绩效贡献情况预测项目对企业绩效贡献的量化路径图项目特征指标（PAV）指标名称项目应用前指标现状值：PAVc项目应用1年后指标预期值：PAVe1此项目带来的指标变动量：PAV缩短故障处理时间72小时2小时-70小时企业特征指标网络及生产类（EAV-PS）指标名称项目应用前指标现状值（EAVc）项目应用1年后指标预期值（EAVe）此项目应用带来的指标变动量（EAV）缩短业务开通时间100天30天-70天企业特征指标市场及财务类（EAV-MF）指标名称项目应用前指标现状值（EAVc）项目应用1年后指标预期值（EAVe）此项目应用带来的指标变动量（EAV）建设投资（河南）全省18个地市现网有OLT节点944个，实现同等功能情况下，PID比传统OTN共节省26432万元节省资本开支26432万元-26432万元企业绩效指标（EPV）