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关键词 中国联通;承载网;传输技术;PTN;MSTP;微波技术
中图分类号TN915 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)92-0093-02
1 PTN不适合联通“综合业务”承载
当前,联通呈现出多业务综合承载的趋势:其中,最重要的三大业务为固网宽带业务、移动通信、大客户专线;IPTV业务、NGN业务以及其他经济附加值比较高的承载业务在未来的几年将会实现跨越式的发展。
当前基站采用E1/FE混合出口,最适合采用MSTP技术。集合了固定语音业务、2G TDM业务以及3G的TDM和IP混合业务的MSTP网络技术是目前比较成熟的技术之一。同时,PTN业务由于采用了PWE3技术,使得该项业务完成了多项业务(TDM、ATM、Ethernet等)的统一和集合。PWE3(Pseudo Wire Emulation Edge to Edge)技术的本质是端口对端口的双层承载业务技术,属于L2VPN方式的一种。在网络中,两台PE(Provider Edge)采用LDP信令对PW(Pseudo Wire)标签进行自动分发,同时采用RSVP-TE信令对LSP标签进行自动分发。
与SDH技术采用刚性VC通道利用宽带相比,PTN技术通过采用高效统计复用功能、分组化的管道,以“消峰填谷”的方式实现了带宽多重利用,能很好地提升带宽利用率。
但PTN技术存在的缺点使其不适合联通综合业务的承载,只能作为过渡性的解决方案:PTN与当前网络不能完全兼容与连接;不能完全实现VPN规划部署的端口对端口的业务;PTN无法完成动态PW分配业务;PTN技术存在着灵活性、预留量不足的问题;投资和维护成本较高。
2 如何实现MSTP的平滑演进
随着3G数据业务的发展,3G数据的呼唤成本更低,带宽能力更强的网络承载技术,其中,PTN技术是最佳技术备选之一。
目前,联通在新建的接入层上主要使用的是622M环,而之前的155M环也逐步升级为622M环。如果上述升级全部完成,基本可以实现单基站50M带宽的需求,极大的推动了3G网业务中长期跨越式发展。同时,随着接入层带宽的扩容,将导致汇聚层的带宽也需要进行全面扩容,这就需要同时对汇聚层的扩容改造。当然,如果在当前的条件,如果采用分组环和SDH环,那么汇聚层就可以实现分组环的统计复用,这样,及时不进行大规模、全方位的扩容改造,也就是在原有的SDH业务不改变的情况下,实现汇聚层的扩容改造,也就是实现了整个带宽的统计复用。
3 综合承载的新方式:微波
近几年,随着微波技术的广泛运用,使得综合承载有了更多方式进行选择。其中,微波技术的主要特点有:第一,空间传输能力强大,能够在适用各种传播介质;第二,投资回报率较高;第三,后期运行维护较低;第四,可以适用多种环境;第五,可以满足多种业务对传输质量的要求,组网选择余地较大。同时,随着微波技术的广泛使用,也暴露出如下一些问题:第一,传输时,受天气等外界自然环境影响较大;第二,容量较小,难以满足海量传输需求;第三,目前市场微波厂家良莠不齐,导致质量难以保证。正是由于上述客观缺点的存在,微波技术还无法广泛使用,只是集中在无法铺设光钎、传输量较少的地点和客户。
目前市场比较流行的微波技术主要有两种(按接口类型的不同):TDM微波技术、IP微波技术:传统2G业务和固网业务的固定传送管道;IP微波:3G和宽带业务的最佳选择,它采用自适应调制(AM)技术,提供弹性传送管道,容量最高提升4倍。IP微波又可细分为Hybrid微波和Packet微波等。
相较于传统微波,IP微波具有多种传统微波不具备的优势:统一承载性:网络更具弹性;后期维护简单。由于上述原因,采用IP技术的微波技术是联通综合传输承载的新方式。
4 Optical Transport Hierarchy技术广泛使用
由于ALL IP技术的广泛使用,使得Optical Transport Hierarchy 统一了整个传输网。
otn,新一代“数字传送体系”和“光传送体系”,也叫做OTH(Optical Transport Hierarchy),由G.872系列、G.709系列、G.798系列等ITU-T规范所要求。
OTH技术的处理对象(基础)主要是长波。该项技术既不同于光电传输技术(电域)也不同于数字传送技术(光域),它成为了新时期传送领域的新标准、新规划,使得能够更好地对电域和光域进行统一管理。
4.1电域管理部分
OTN通过保留SDH技术的优势方面,例如:多进程分配、进程监视管理以及进程缺陷定位等,适应电域管理。与此同时,它还通过支持2.5G、10G、40G等大数据的传输,对原有电域管理领域和能力进行了扩展。满足了FEC以及多层次网络连接进程监视的需求,如同步传输映射和定时传送功能等。
4.2光域管理部分
OTN通过将光域进行分层,使波分系统第一次实现了多级复用的标准物理接口,极大的提高了目前市场,不同运营商之间网络连接、兼容的问题。OTN主要将光域一次性地划分为:光复用段层(OMS)、光传送段层(OTS)以及光信道层(OCH)三个层次。通过分层,使得在波长层面实现了网络多进程的管理,同时也满足了光层运行、管理、维护(OAM)的多层次的需求。如何解决管理多层次网络管理的弊端?OTN主用通过实现了带内、带外两个层面的控制管理。
4.3基于ALL IP的BTN宽带网的必然趋势
OTN在对电域和光域进行统一管理时,需要构筑新一代网络基础,创建新的传送技术,比如WDM、ROADM、100G海量传输等,而OTN可以兼容上述技术,成为基于ALL IP的BTN宽带网的必然趋势。
OTH集合了WDM的容量,具有传输距离长、灵活性大和便于管理的优势。其中,OTN支持80个通道,单个通道支持的最大波长宽带为40G,所以整个OTN标准系统的传输量为3200G。OTN系统整合了多维系统、通道无阻塞ODU以及控制平面。OTN系统优势主要体现在以下3个方面:
1)ROADM技术的广泛运用
由于采用WDM技术,OTN技术由于将光域一次性地划分为:光复用段层(OMS)、光传送段层(OTS)以及光信道层(OCH)三个层次。其中,光层的ROADM技术实现了端口到端口的迅速接入。对于电层的管理,主要是通过交叉矩阵完成本地业务交叉使用以及波长的自动变换。LAN SWITCH技术可以完成亿态业务的汇合,进一步提升了网络的利用率。
2)基于ALL IP的ADM技术
OTN技术中的ADM技术是在原GE ADM技术基础上发展而来的,它采用4路协议。其中,实际速率业务汇聚到2.5G波长上,可以实现网络所有IP服务的接入。ADM技术具有网络带宽和灵活性的接入要求,通常将OTN设备扩展到城域汇聚接入层。
3)光层智能化管理
OTN技术采用ASON控制面板,实现了光层和电层业务的统一管理,比如可以自动识别波长、自动建立波长、自动完成相关网络的运营和维护及系统恢复。与此同时,OTH网络,可以兼容leased wavelength、SLA、BOD及OVPN业务,提高了运营商的利润率。
总之,采用OTN技术的新一代宽带网络实现了端口到端口的快速传输,极大拓展了网络服务功能及市场化的能力,极大改善了传统WDM网络速度慢、容量小的问题。采用OTN技术的新一代网络极大拓展了光纤网络上相关业务的适用范围,从而减少了对网络相关设施的数量。通过OTN技术,改善了传统WDM网络投入大、运营成本高、增值服务少的问题,使得提供网络服务盈利能力得到了提升了,极大改善了运营商的投资回报率,也为OTN网络的可持续发展提供了许多机会。
5 GMPLS/ASON技术逐渐广泛使用
如果实现传统光网络中引入动态交换的概念是传送网络和传送技术的一次历史性的重大突破。自动交换光网络(GMPLS/ASON)作为一种新型网络概念,能够自动完成网络连接,它是由内外因双重因素推动产生:一方面当前的数据信息时代的蓬勃发展作为外部因素;传统传输网络自身的缺陷作为内部因素。智能光网络将会是运营商运用的下一代网络基础,它作为自动交换光网络具有高度融合型,能够实现将多种技术融合在一起同步发挥作用。其中,主要有:SONET/SDH技术的功能特性、高效的IP高效率技术、大容量的WDM/OTN的海量存贮以及具有跨时代的网路集中控制软件。同时,智能光网具有可弹性,可伸缩性,可扩展性等优点,从而在降低维护成本的基础上提高网络的运营管理能力。最后,由于自动交换光钎网络技术的广泛运用,宽带数据传输网络实现了实际运用阶段产生了巨大的经济效益。
参考文献
[1]鲁义轩.ALLIP数据通信领域显现国产力量学术期刊.通信世界,2009.
【关键词】概述;功能分析;传输技术;轨道交通
中图分类号: U45 文献标识码: A 文章编号:
引言
伴随着我国现代化经济与科技的不断发展与进步,我国的城市轨道交通在人们的出行中占据着重要作用。然而城市轨道交通通信系统是一个庞大的系统性工程,它直接为轨道的运营管理服务,是轨道交通的信息传递器和神经系统。作为城市轨道交通的一个综合性系统结构,主要由以下几个方面组成:传输系统、电话系统、视频系统、广播系统等。本论文主要对传输系统做深入剖析。轨道交通通信系统主要完成三个方面的任务:一是【确保】(必须保证)轨道交通指挥和调度有效进行;二是为广大旅客传输各种信息服务;三是维护设备和运营管理的服务。通过这三种任务和能力的完成,才能确保整个轨道交通通信系统的正常运转。
【通信系统包括专用通信系统、公安通信系统和民用通信系统三部分。】
1、通信传输系统概述
通信系统的传输子系统作为城市轨道交通通信网络的重要组成部分和信息传输载体,主要用于承载数据、语音、图像等运营管理信息。数据类信息主要包括通信系统各子系统的监控信息、时钟及网络同步信号、列车自动监控( ATS) 信息、门禁系统( ACS) 信息、自动售检票系统( AFC) 信息、计算机网络系统( EMIS) 信息、电力监控系统( SCADA) 信息、火灾报警系统( FAS)信息、环控信号( BAS) 信息、综合监控信息、乘客信息显示系统( PIDS) 信息等,语音类信息主要包括有线调度信息、无线调度信息、公务电话信息、站间行车电话信息、广播音频信息等,图像类信息主要包括视频监控信息、视频会议信息、乘客信息显示系统车载视频监视信息。
传输的运营管理信息包括语音、数据及图像三类,各类信息的内容如下:
语音信息:专用无线系统、公务电话、专用电话、站间电话、宽带广播;
数据信息:通信系统各子系统的监控信息、时钟及网络同步信号、列车控制(ATS)信息、综合监控系统(ISCS)信息(含机电设备监控(BAS)、电力监控系统( SCADA)信息)、火灾报警系统( FAS)信息、自动售检票(AFC)信息、门禁系统( ACS)、计算机网络( EMIS)信息等;
图像信息:CCTV视频监控信息,乘客信息系统,视频会议
随着通信技术的不断发展,传统的 TDM ( time division multiplex) 业务逐渐被 IP( Internet protocol) 数据业务取代,语音信息向数字化方向发展。同时,随着人们对视频图像的要求越来越高,标清视频、高清视频技术得到快速发展,传统的模拟视频监控系统逐渐被数字视频监控系统取代,城市轨道交通通信网络也呈现数字化、IP 化的发展趋势。通信业务的数字化,对通信网络提出了更高的要求,需要传输系统具有更强大、更灵活的数据处理能力,对传输带宽的要求更为迫切。
2、通信传输系统的功能分析
作为整个城市轨道交通通信系统的“神经”,各种信息都会通过这个“神经”系统的传输。在日常工作中,各种调度信息、电话语音信息、视频信息、自动检票信息等数据的传递都通过传输系统进行。而这些信息都是轨道交通正常运行的必要条件,如果一些信息的传输出现中断就会影响到轨道交通的安全。
当前,国内外所采用的传输技术一般用 SDH、OTN 等技术,可以兼顾技术的安全稳定性和先进性。这种性能的传输网络还应当具备以下几个方面的特点。第一,先进性。构成该网络的 IP 技术和 SDH 技术以及综合端口技术都处于国内外领先水平;第二,容量大。要满足整个城市轨道交通的通信系统畅通无阻必须才有 SDH 光纤技术。第三,网络自愈。在传输过程中一旦某个环节出现故障,该系统必须能够通过自身自愈功能消除故障和安全隐患。
3、传输系统的关键技术分析
当前,国内外主要传输系统有六种:OTN、SDH、ATM、宽带 IP、IPoverSDH 与 IPoverWDM、以太网技术。这六种技术的特点分别介绍如下。
1)OTN 技术。该技术是开放、传输、网络英文首字母的缩写,意为开放的传输网络。因此 OTN 技术的特点主要为:首先,能够合理利用接口模块处理各种物理接口和各种复杂环境中的通信协议。采用光纤技术,传输距离没有限制;其次对于数据、语音和视频传输具有很多优势;再次,该系统的适应性非常强,能够不断扩展适应各种标准端口的发展。
OTN系统是西门子公司依照标准的通信协议自主开发的传输网络,其特点是设备简单,网络可靠、组网灵活、扩容升级方便等。但OTN是一种企业内部规范,是一种非标准的系统,传输制式非国际标准化,很难在公网中得以广泛应用,但特别适合专网的应用,特别是城市轨道交通这样封闭网络。
2)SDH 技术。该技术是同步、数字和体系的英文缩写,意为同步数字体系。该系统广受青睐,是目前世界各国普遍采用的技术。SDH 技术除了核心网应用以外,还可以灵活的提供需要的 2Mbit/s 通道。它有非常成熟的标准和产品,安全性、适用性和可用性都非常强,是世界各国电信传输的基础,其兼容 TM、REG、DXC 等技术模式,并可以在各种模式之间灵活转换。
3)ATM 技术。该技术是异步、传输和模式的英文缩写,意为异步传输模式,该模式可以实现不同信息系统之间的传递和转换,例如电话、视频、IP 数据等。该技术可以承载各种不同业务和流量之间的划分,并对其分析,实现数据的集成处理。
4)IP 技术。IP 技术是互联网迅速普及的后果,当前比较先进的 IP 承载系统有 SDH、ATM 和宽带 IP, 其中又以宽带 IP 为最优。由于轨道通信系网络并非专业地 IP 业务,其不适合在骨干网络中传输。但是宽带 IP 将成为未来传输系统的发展趋势。
5)IPoverSDH 与 IPoverWDM。以 IP 业务为主的数据业务是当前信息传输发展的主要技术标志。目前,ATM 和SDH 均能支持 IP,分别称为 IPoverATM 和 IPoverSDH,两者各有千秋。IPoverATM 利用 ATM 的速度快、多业务支持能力的优点以及 IP 的简单、灵活、易扩充和统一性的特点,可以达到优势互补的目的。
6)以太网技术。该技术也是一个重要承载技术,但是与媒体无关,可以透明地将电缆和各种光纤对接。该技术比较适宜处理突发的 IP 数据流,采用了异步工作方式,具有很好的扩展性能,其速率可以扩展至 10Gbit/s。其最大的特点是可以在光线上以最大速度传输,减少网管开支,提高网络结构。
城域传送网是覆盖城区、郊区或者部分规模较小的市县,为城域多业务提供综合传送平台的网络,是承载城域范围内的固定、移动和数据等多种业务的基础传送网络,它一般以多业务光传送网络为基础、以多种接入技术为辅,为多种业务和通信协议提供综合传送承载平台。城域传送网向上与省际和省内干线相连,向下负责综合业务引入,完成集团用户、商用大楼、智能小区的业务接入和电路出租的任务。
2城域传送网的特点
城域传送网是非常复杂的网络,每个城市和每个城市都因现状不同而有所不同,从网络分层结构来说,城域传送网一般分为核心传送层、汇聚层和接入层。对于网络规模较小的城市,可根据实际情况简化网络层次。下面从通用角度分析城域传送网的特点。
多业务。城域传送网需要同时支持多种业务,单一平台支持多种协议和处理混合业务的特征是城域光传送网络获得足够竞争优势的关键因素,也是最重要的特点。多业务支持是城域光传送网络的基石,可为运营商带来许多竞争优势,如后向兼容性(如SDHoverWDM)、成本显著降低(减少了网络分层和设备)、网络管理简化和配置工作量减少等。
安全可命性和可增位性。城域传送网涉及到大量的客户和服务,网络的安全可靠性直接影响到客户,传送网应支持网络节点的备份和线路保护,提供网络安全措施,同时多种生存性有利于运营商向用户提供更好的业务定义。同时城域传送网应当要充分考虑业务扩展能力,能针对不同的用户需求提供丰富的宽带增值业务,使网络可持续赢利。
动态性。与骨干传送网相比,城域传送网的动态性较强,多种数据业务的动态性和不可预见性使得城域传送网的相关需求加强,目前的发展趋势是越来越多的客户需要带宽更灵活的业务。他们需要快速的业务配置、更短期的、可灵活增加的服务合同和基于QoS的价格,将来还可能出现对带宽按需分配等新业务的需求。
网络扩展性。由于受用户需求和地理分布动态变化的影响,城域的数据业务具有多变性,城域传送网要建设成完整统一、组网灵活、易扩充的弹性网络平台,留有充分的扩充余地,能够随着需求变化,可允许运营商不断地按照业务需求增加带宽,而不需要进行网络整体升级。
3城域网中的相关技术分析
SDH多业务传送平台。SDH多业务传送平台(MSTP)是目前广泛应用的产品。为了适应城域网多业务的需求,SDH从单纯支持2Mb/s,155Mb/s等话音业务接口向支持以太网和ATM等多业务接口演进,将多种不同业务通过YC或VC级联方式映射入SDH时隙进行处理。SDH多业务平台将传送节点与各种业务节点融合在一起,各厂商只是融合程度不同。
MSTP的出发点是将2层或3层的功能作为SDH附加功能来完成的,其对2层或ATM层的处理都是与SDH处理相分离的,但都可以映射到SDH的VC时隙进行重组。从功能上看,MSTP除了具有SDH功能外,还具有2层、MAC层和ATM功能。
MSTP比较适合于已经敷设大量SDH网的运营公司,它可以方便有效地支持分组数据业务,实现从电路交换网到分组网的过渡,适合支持混合型业务特别是以TDM业务为主的混合型业务,同时可以保证网络管理的统一性。
弹性分组环技术。正在由IEEE802.17工作组制定的弹性分组环(RPR)技术,吸收了吉比特以太网的经济性、SDH系统50ms环保护特性。RPR采用类似以太网的帧格式,结合丝丝标记,基于MAC高速交换,简化IP前传。RPR技术可以支持更细的带宽粒度,网络成本较低,可以承载具有突发性的IP业务,同时支持传统语音传送,有比较好的带宽公平机制和拥塞控制机制。RPR环是在整个环上实现公平机制而不是在单独链路上,容易实行全局的公平机制。服务供应商可以利用源节点发送数据包的速率来控制上游节点和下游节点的速率。带宽策略允许在无拥塞的情况下,把环上任意两个节点之间所有的带宽分配给这两个节点,没有SDH那种固定电路系统的不灵活性,同时又比点到点的以太网更加有效。
目前RPR标准尚未完成,其中的一个重要问题是对时钟的透明传输,RPR同步机制与SDH不同,必须确保TDM时钟可以透明传输到对端。第二个挑战来自RPR定义的是一个环网结构下的技术,无法工作在复杂的网络环境下(甚至是环间互联),而实际的城域网络环境则是十分复杂的。
RPR技术适合于以数据业务为主、TDM业务为辅的网络,其应用范围将逐渐扩大,适合于新建网络。
城域WDM光网络。WDM技术不仅提高了光纤利用率,而且在业务信号复杂多变的城域网中对信号具有透明性,它可以对从不同设备出来的信号不进行速率和帧结构调整,直接进行透明传输。这可给用户、特别是租用波长的用户以最大的灵活性。同时,不同波长间的信号互不干涉,每个波长都可以自己灵活上下。WDM技术主要应用于城域骨干网。
城域OADM环网可以承载大量客户的多种协议和多种速率的业务,每个波长承载一种业务的方式将很快耗尽波长,为提高每个波长的带宽利用率,应尽量避免低速率业务单独占用一个光波长通道。一种新兴的经济有效的方法是将多个低速率客户信号复用到一个波长信道中,该技术被称为子波长复用,从而实现了每个波长携带多种业务。这种子波长复用器降低了城域网WDM系统的应用门槛,可以直接容纳低速率信号,给组网带来了灵活性。WDM环网解决了两个重要问题:光纤短缺和多业务的透明传输。成本是限制其应用的重要因素,目前它主要用来保护那些SDH还无法保护的业务,如ESCON,FiberChannel等。
在目前的光网络中,数据业务的提供需要经过4层处理:首先将业务映射进IP包,并以ATM信元封装,然后将ATM信元映射进SDH帧,最后转换为光信号在光网络上传送(采用WDM/DWDM方式)。随着IP业务的飞速发展,这种结构的缺点日益暴露.人们开始研究将ATM层和SDH层从4层结构中剥离出去,将其功能融合到IP/MPLS层和WDM/OTN(光传送网)层中,将IP业务直接在WDM光路上传送(即IPoverOptical,目前主要为IPoverWDM/DWDM)。在传统的光网络中引入信令控制和动态交换功能,将IP层和光网络层置于同一控制平面下,对光网络实施配置连接管理,在此思想下,一种能够自动完成网络连接的新型网络ASON(自动交换光网络)应运而生。
自动交换光网络。ASON是在IPoverDWDM基础上发展起来的,底层仍为OTN,主要的不同就是在OTN上引入了控制平面。控制平面通过信令交换完成对传送平面的动态控制。控制平面的引入带来了以下好处:迅速实现业务提供,允许网络资源动态分配路由和带宽;容易管理,业务提供者无需为新的传输技术系统的配置管理而开发维护操作支持系统软件;具有扩展的信令能力,增加了补充业务;在出现故障时可实现快速的保护与恢复,比通常的传送网节省了冗余容量和资源;控制平面的协议比管理平面的协议有更丰富的原语组,可用于各种传输技术。
4通用标签交换(GMPLS)技术
为了使MPLS适应时分复用、波分复用等不同的应用环境,以支持在电路交换网中建立连接,IETF对MPLS中标签的概念和形式进行了相应的扩展,将时分系统和空间交换系统涵盖了进来,推出了通用标签交换--GMPLS。其具有许多新功能:
时隙、虚通道和波长等均可作为标签。GMPLS所管理的对象不仅是分组,还可以是FR.ATM,SDH和WDM等,且这些设备上的接口还可以细分为PSC(分组交换功能)、TSC(TDM交换功能)、LSC(波长交换功能)和FSC(光纤交换功能)等多种类型。
可以为离散单位分配带宽,因为时隙、波长和光纤等都是离散单位。
具有下行按需标签分配和使用上行标签的双向LSP建立能力,并且可以通过从上游节点向下游节点传送建议标签来简化倒换过程、减少双向LSP的建立时延。
可以设置标签组,以缩小下游标签的选择范围。当然,在引入GMPLS控制平面后,对传统数据通信网络(DCN)也提出了新的要求,特别是电路交换网络。首先,DCN必须保证能为控制器之间提供控制信息的传送,能够直接或间接地为两个LSR提供交换控制信息的信道:其次,所提供的信道必须是可靠的、安全的:最后,DCN必须支持IP,且必须具有较高的可靠性和QoS,以避免用户数据业务出错而影响控制数据,确保控制信息的顺利发送。
参考文献
[1]韦乐平《光同步数字传输网》人民邮电出版社2002
[2]Palais,《光纤通信》第五版,电子工业出版社
【关键词】全业务承载 传输网 机房下沉 接入层裂化
doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2016.05.015 中图分类号:TN915.02 文献标识码:A 文章编号:1006-1010(2016)05-0069-06
引用格式:钟嘉健,张华荣. “全业务承载传输网”建设思路及策略探讨[J]. 移动通信, 2016,40(5): 69-74.
1 背景――“全业务承载传输网”理念的
提出
随着全业务运营牌照的发放,运营商之间的业务竞争进入白热化阶段。如何站在全业务的视角,进行传输承载网的规划与设计,成为运营商的关注焦点。一个高效的全业务承载传输网成为了运营商“降本增效”以及最大化获取利润的关键因素之一。
全业务承载传输网理念的出现有其特有的历史原因[1]。以中国移动为例,早期仅有移动业务的经营牌照,为此中国移动构建了一张完备的基站传送网。随着2013年底中国移动取得宽带数据业务的营业牌照,中国移动又另外建设了一张宽带传送网,两张传送网分别承载不同业务。而对于中国电信而言,其情况则是大致相反,全业务承载传输网的理念正是针对上述情况而提出的。为实现全业务统一承载的目标,三大运营商针对各自网络现状提出了相应的规划发展战略:中国移动提出一张光缆网的改造与融合[6];中国电信则以夯实光网基础作为规划重点,全面支撑宽带、基站等业务承载;中国联通以满足固定网和移动网业务为目标,力求打造结构合理、容量充足的本地光缆网。
直观而言,部署全业务承载传输网的优势显而易见,所有业务通过同一套传输网络进行承载,能有效利用资源,实现资源的最大化利用。然而传输网体量大且涉及范围广,要实现现网架构向全业务承载传输网架构转型,是一个涉及全网各层次的重大调整。因此,对运营商而言,理清全业务承载传输网部署的总体思路、明确部署的具体措施,具有非常重要的参考意义。
2 “全业务承载传输网”核心思路
2.1 全业务光缆网
为实现全业务承载传输网的部署目标,首先无法绕开的是基础资源,即在光缆网络层面实现业务的统一承载。现阶段并存的两张网络,基站传输网及宽带传输网,其最大差异在于二者的光缆网络架构不同[1,4]。如何实现基站光缆网与宽带光缆网的融合,是构筑全业务承载传输网的关键第一步。
图1是某运营商某地区的基站光缆网和宽带光缆网示意图。可以看出,现有的基站光缆网,其覆盖范围较大较宽泛(或者说覆盖范围的概念相对模糊),基站接入环的上联点位于汇聚机房,离末端接入点较远;而对于现有的宽带光缆网,其覆盖范围则相对较小较明确(明确覆盖相邻的若干个小区),宽带环的上联点位于OLT机房,离末端客户较近。由于现网基站光缆网和宽带光缆网在覆盖范围差异较大,导致二者的拓扑形貌差异较大。如何通过融合的手段,构建一张全业务光缆网,抑或避开融合的困难,而采用新建的方式建设全业务光缆网,这既是全业务光缆网构建的关键点,亦是其困难点。这将作为全业务光缆网演进的具体举措,在下文重点论述。
2.2 机房下沉及片区化覆盖
全业务承载传输网的部署要求构筑一套全业务光缆网,而全业务光缆网的部署,则又会进一步导向机房下沉及片区化覆盖。机房下沉及片区化覆盖是全业务承载传输网思路体系的重要一环,其根源同样来自于现网基站光缆网和宽带光缆网在覆盖范围与网络拓扑上的差异。
现有的基站光缆网覆盖范围大,汇聚机房离末端接入点远;而现有的宽带光缆网则覆盖范围小,OLT机房离末端接入点近。由于这一差异,要实现同一段光缆同时承载基站以及宽带数据,唯有要求机房进行下沉,从而使该段光缆的末端成端下沉至现有OLT机房的深度。形象地说,即汇聚机房向OLT机房的下沉深度“看齐”[7]。
下沉后的机房,在地理位置上与原来的OLT机房相当,参照OLT机房明确覆盖若干小区的思路,下沉后的机房应明确其覆盖范围,只是覆盖对象从宽带用户拓展到基站、宽带数据的全业务范畴。而从另一个容量的角度而言,既然基站、宽带数据等所有业务均由同一段光缆承载,由于光缆的纤芯资源有限,它所管辖的范围必然局限于某一片区。这也必然会导向片区化覆盖的理念。
为下文叙述方便,现对机房统一定义如下:对于现有的位于网络较核心位置的机房,仍然称之为汇聚机房;因机房下沉而新设的机房,则统称为接入机房。对于现有的OLT机房,其功能定位则应趋于接入机房。
2.3 接入层裂化[2]
全业务光缆网会导向机房下沉,而机房下沉则又会导向接入层裂化。整个全业务承载传输网体系是光缆、机房、设备等传输网元素有机结合的一个整体,每个环节相互关联。
从直观上看,接入层裂化与整个通信网络扁平化的思路背道而驰。但对于传输网而言,各个运营商的现网汇聚节点层面较高,离客户接入较远。因此,扁平化反而会加大业务建设难度、增大投资及基础资源消耗。有见及此,在传输网的层面,演进方向似应以继续靠拢业务节点为宜(即机房下沉),同时通过逐层收敛(即接入层裂化),缩短末端业务接入距离。
对于接入层裂化的必要性,从网络架构而言,机房下沉后,新增的接入机房层级覆盖管理最末端的一个片区,即末端片区的基站环、宽带环上联至接入机房后即会终结。此时接入机房下挂的基站环、宽带环,与处于网络核心位置的汇聚机房之间存在着一个架构真空地带,也就要求在最末端的接入环上层新增一层架构,起承上启下作用。
而从承载容量而言,机房下沉后,新增的接入机房与原来的汇聚机房相比,覆盖片区缩小,环规模(如基站节点数)也必然随之缩小,原来的一个大基站环将会被拆分成众多小基站环。因此,从容量上来说也有必要引入一个中间层级,在末端接入环与汇聚环之间起向下收敛、向上汇聚的作用。
接入层裂化后,对于作最末端业务接入的层级,下文统称为二级接入层;针对二级接入层作初步收敛的层级,则统称为一级接入层。全业务承载传输网架构转型示意图如图2所示:
3 全业务承载传输网演进措施
3.1 光缆网演进措施
(1)主干光缆网建设
光缆网络向全业务承载传输网架构的演进主要有两种方式:一是建设连通光缆,连接现有基站光缆网及宽带光缆网这两张网络[4];二是按全业务承载传输网的思路规划,重新布局、新建既面向基站业务又面向宽带数据的全业务光缆网。
直观上,建设方式一“新建连通光缆”成本较低,且能利旧现有资源。但事实上,由于现网基站光缆网和宽带光缆网的拓扑形貌差异较大。简单地通过新建连通光缆连接两张光缆网络并不能完全做到面向全业务承载传输网的统一融合。
另一方面,建设方式二“全盘新建方案”表面上投入较大,且对现网改动多。但根据实际运维经验,同时考虑现有的业务增速,正常而言一段主干光缆的纤芯在1~2年内基本会被消耗完毕(正好为1~2个网络规划建设周期)。因此,全盘重新新建的方式实际上并不会对现有网络架构进行大调整。
上述两种方式各有其适用场景。方式一适用于现有主干剩余纤芯较多的场景;除此之外,似应采取方式二“全盘新建”为宜。此时,存量的主干光缆纤芯(基站主干、宽带主干)用于过渡时期。剩余纤芯消耗完后,原有的两张光缆网变成存量自然消亡。
(2)主干光缆纤芯分配
全业务承载传输网的基本思想之一在于一套光缆网络进行全业务承载。因此,光缆中的纤芯分配是演进措施里的重点。
在全业务承载传输网体系下,接入主干光缆的纤芯分配方式总体需基于“共享+独享+备用纤芯”的原则。其中业务开通方式有“独享纤芯开通”、“独享纤芯+共享纤芯开通”、“共享纤芯开通”这3种,具体如图3所示[5]。
从图3中可以看出,不同开通方式的选择主要考虑业务的密集程度。对于业务较密集的区域,一个分纤点覆盖的片区已有多个物理点,则采用独享纤芯的开通方式;对于业务相对稀疏的区域,各个物理点较为分散,由不同的分纤点对应进行覆盖,则采用共享纤芯的开通方式;而“独享+共享”的方式,则是上述两者的折衷情况。
3.2 机房网演进措施
(1)新架构下的机房定位及配置建议
在全业务承载传输网的新体系下,原有的机房将分化成汇聚机房及接入机房两类。二者在新体系中将各自存在其不同的功能及定位。
接入机房:在现有的传输网架构下,机房距离末端业务点过远。故在全业务承载传输网架构下,需要作机房下沉。新建的下沉机房所产生的机房层级即定义为接入机房,其作用在于单个片区内所有业务的接入。基于其末端业务接入的功能定位,建议接入机房主要配置小容量PTN/IP RAN、OLT/盒式OLT、PID波分等一级接入层设备。
汇聚机房:向下对接入机房实现业务收敛,向上对核心机楼实现互联的机房节点,基于其向下收敛/向上汇聚的功能定位,建议汇聚机房主要配置中容量PTN/IP RAN、OLT、小容量OTN等汇聚层设备。
(2)片区化覆盖的具体演进探讨[3]
如上文所述,对于下沉后的机房(即接入机房),从地理及光缆容量的角度考量,都要求转向片区化的覆盖思路。接入机房的作用在于满足一个片区内基站、WLAN、集团专线、家庭宽带等各类业务接入需求。因此,片区范围大小的确定,须以区域内业务密集程度及客户分布作为主要考量因素,同时结合行政区域、自然区划等综合考虑。覆盖面积可作为参考指标,但不建议作为首要考虑因素。基于安全考量,建议设置两个或以上的接入机房辐射同一片区的全业务接入点,从而实现双归上联,提高网络安全性。
而对于现有的位于网络较核心位置的机房(即汇聚机房),在全业务承载传输网部署后,汇聚机房不再直接面向末端接入业务,因此传统意义上业务覆盖的概念将被弱化。在全业务承载传输网体系下,汇聚机房的作用是对接入机房实现业务收敛,因此汇聚机房的覆盖意义将主要针对接入机房。根据现有业务及其增速估算,同时考虑到安全因素,建议每4~6个接入机房设置两个或以上的汇聚机房进行辐射,从而实现双归上联,提高网络安全性。
3.3 设备网演进措施
(1)一级接入层的引入
引入一级接入层的作用在于对二级接入层进行初步收敛。由于二级接入环终结于接入机房(通过接入机房上联),因此一级接入环的搭建目的就在于对若干接入机房进行串接,并部署设备实现组环。
一级接入环搭建完成后,通过下挂的业务接入环(或链)接入业务,组成二级结构。综合容量及安全性进行考虑,对于每个一级接入环所带二级接入环/链的数量应作一定限制,建议每个一级接入环下挂的二级接入环/链不宜超过3个。
从容量上而言,由于客户侧(即二级接入环/链)以配置GE PTN/IP RAN设备为主,因此,一级接入环宜采用大容量的接入层设备进行组环(如10GE接入设备),从而在容量上满足二级接入环/链的收敛需求。
(2)二级接入层下的全业务接入
1)基站接入
基站接入的思路主要以接入端是否设置传输接入设备为界限而分成两类:对于基站侧设置有接入传输设备的情况,传输设备通过接入光缆接入至主干光交后,利用主干光缆纤芯双边连接组环,上联至接入机房;对于拉远站(BBU/RRU拉远)的情况,无线拉远设备通过接入光缆接入至主干光交后,通过主干光缆的独享纤芯单边连接至拉远源端,实现站点的开通。
2)数据业务接入(集团专线、家庭宽带)[9-10]
对于数据业务而言,其接入思路基本统一,即接入点通过接入光缆接入至主干光交后,通过主干光缆的独享纤芯单边上联。唯一的区别点在于接入点的上联归属:对于接入点设置有传输设备的情况,设备上联至接入层网络;对于接入端为设备拉远的情况(如ONU、光口拉远),则上联至拉远源端。
4 全业务承载传输网部署效能
从部署效能的角度而言,由于传输网络体量大、涉及范围广,因此任何传输网络架构的改变,在初期都必然需要较大的启动投入,全业务承载传输网的部署亦不例外。但从长远而言,全业务承载传输网的部署可对业务接入起到节能增效的作用。
全业务承载传输网改造初期的投入,与上文光缆网、机房网、设备网的演进举措一一对应。此外,考虑到建设难度等因素,其中又以新机房选点所引起的资源投入(包括投资、人力等资源投入)最大。
从长远而言,部署全业务承载传输网所起到节能增效作用主要体现在两个方面,即投资增效及业务开通效率增效。
投资增效主要反映在后续城域传输网络的建设上。所有业务通过同一套光缆网进行承载后,实际上减少了光缆的重复投资;进而,由于光缆建设量的减少,又节约了管孔的消耗,从而间接降低了管道投资。
业务开通效率增效可直接反映在客户满意度上。机房的下沉缩短了末端接入距离,一方面降低了接入光缆及管道的投资;而更为重要的是,从客户体验上而言,末端接入距离缩短意味着业务开通时间缩短,从而提高了客户满意度。
5 结束语
在“提速降费”的国家政策指引下,如何以低成本进行通信网络的建设已经成为各运营商最为关心的话题之一。结合现阶段全业务运营的形势及挑战,构筑全业务承载传输网,无疑是各通信运营商降本增效的其中一个重要方向及思路。全业务承载传输网的构建,在部署初期涉及光缆、机房、设备等一系列建设举措,投入较大;但从长远而言,可在投资及业务开通效率两个方面实现降本增效的效果。
参考文献:
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[3] 何培鹏,程东洋. 一张光缆网规划建设策略[J]. 中国新通信, 2015(10): 19-20.
[4] 刘佳兴,王月定,储浩然. 关于中国移动“一张光缆网”融合策略的研究[J]. 中国新通信, 2014(12): 54-55.
[5] 张志勇. 全业务接入背景下的光传送网建设方案[J]. 山东通信技术, 2011(3): 20-23.
[6] 张兰,曹桓. 基于网格化的“一张光缆网”融合规划方法研究[J]. 通信与信息技术, 2015(4): 53-56.
[7] 曾振林. 面向全业务运营的城域传送网的建设[J]. 电信工程技术与标准化, 2009(8): 71-74.
[8] 汪莉君,陈君. 全业务城域传送目标网发展策略分析[A]. 第九届中国通信学会学术年会论文集[C]. 2012: 5-8.