地市级城市传送网承载综合业务策略研究

　　摘要：从各种业务承载需求入手，分析了本地传送网在机房、光缆网及传输系统方面的建设策略，并从实际出发，简要介绍了网络建设方案。
　　关键词：
　　综合业务；机房；光缆网；PTN；IPRAN
　　
　　0前言
　　目前，各运营商均向移动电话、固话、大客户专线、互联网等多业务运营发展，随着市场的深入拓展，3G移动业务、宽带业务及专线业务的增长趋势明显，成为各运营商争夺的重点。
　　这些快速发展的综合业务逐渐都趋于IP化，同时由于运营费用的不断增加和逐渐降低的ARPU值，为每一种业务组织专网传送的建设方式必须要改变，因为网络建设和维护成本高、维护复杂、管理难度大。
　　未来本地传送网网络资源的趋势是融合与统一，并建设与业务发展相适应的传输系统。而综合业务另一大特点就是高带宽，仍以基于SDH内核的MSTP网络作为传送网的系统主体，显然无法满足需求。搭建结构清晰、适应未来的本地传送网网络架构，为综合业务的发展提供更优质、更安全、更稳定的传输通道，将是日后本地传送网建设的重点。本文结合某地市运营商本地传送网资源现状，对机房布局规划、光缆网的建设及应用新技术搭建传输平台等方面进行了探讨。
　　1综合业务概述
　　1.1综合业务分类及发展
　　综合业务从接入方式上，可分为移动业务和固定业务两大类。现有的移动业务主要包含2G业务、3G业务，随着3G的不断发展和受众群的逐渐增加，带宽需求进一步加大，后期LTE将成为移动网的发展方向。固定业务主要有固定语音、宽带、专线业务等，其中，固定语音基本上维持现状或者业务量逐渐降低，宽带、专线业务增幅明显，随着三网融合的推进，有可能引入IPTV业务。
　　业务从电路交换方式上，分为TDM业务、分组业务两种。在TDM业务里，固定语音发展缓慢，2G/3G语音随用户数的增长会有提高，但带宽需求不大，传统的E1专线逐步向以太网专线迁移，TDM业务总的趋势为带宽需求小、增幅低，对现有传送网络影响较小。分组业务则呈快速增长态势，特别是3G数据业务已经使现有MSTP网络出现瓶颈，随着用户数的持续提高及未来LTE的建设，MSTP网将无法满足承载需求。
　　1.2综合业务承载分析
　　1.2.1移动业务
　　a）2G移动业务
　　主要提供语音，接口为E1，单站需求1~2个E1，电信级保障，以TDM方式承载最佳。
　　b）3G移动业务
　　同时提供语音与数据接入，3GCS域要求与2G一致，3GPS域接口为FE，单站需求初期20M，开通HSPA+后可达50M，以分组方式承载最佳。
　　c）LTE业务
　　主要提供移动宽带接入，接口为GE，最高带宽可达90~150M，只有采用分组方式承载才能满足需求。作为未来的技术方向，对网络保障方面提出了新的要求。网络可靠性：承载IP化同样要求网络保证高可靠性，故障切换小于50ms。网络QoS：E2E时延要求<20ms，比2G、3G需求更严格。
　　总的来说，移动语音业务主要对网络可靠性、QoS及安全性要求较高，对带宽要求不高。移动数据业务对带宽需求大，相对于个人固定宽带业务而言，在网络保障方面要求较高。
　　1.2.2固定业务
　　a）固定语音
　　主要提供固定电话业务，带宽需求低，电信级别保障。
　　b）个人宽带
　　为个人用户提供宽带互联网业务，采用IP城域网承载，最高带宽在10M以内。
　　c）专线业务
　　为企业、政府机关等提供专线，早期多采用E1的方式，随着应用（如视频会议等）的不断增多向大颗粒的以太网专线迁移，综合采用IP、MCE、VPN、DCHP等多种方式，QoS可按照用户要求提供不同级别的保障。
　　d）IPTV业务
　　普通画质2M、高清8M、超高清50M，其抖动、丢包率及时延应满足对应的网络要求。
　　综合分析，固定语音无论是传统语音还是NGN语音其带宽需求不大，已经不是影响网络建设的主要因素，相比而言，其他业务对带宽要求高，不同的业务类型还应具备相应的保障，单纯以IP城域网承载难以满足。
　　1.2.3小结
　　经过上述分析，结合技术发展的方向，来自综合业务承载的挑战主要有：
　　a）随着分组业务、视频业务的快速发展，对带宽的需求逐步增大，基于统计复用的包交换技术成为承载的核心技术。
　　b）P2P的业务模型成为固定、移动业务未来的发展方向，终端间可路由、可寻址将成为必然需求，因此要求承载网络具备三层路由能力。
　　c）实时性业务、关键型业务对网络的QoS和可靠性要求严格，承载网络必须能够保障这些业务的承载要求，同时能够实现对业务和用户的精细化管理。
　　d）为保障业务的安全性，将高附加值业务、分组业务与个人固定宽带业务隔离是未来的趋势。
　　2某地市运营商传输系统现状
　　a）城域OTN系统。采用OTN设备建设有一个核心层MESH系统，并建设有3个汇聚层环路，80x10Gbit/S制式，核心层及汇聚层设备均启用电交叉，主要为IP城域网上行提供传输通道。
　　b）县乡OTN系统。在4个县采用分布式OTN设备共建设8个接入层主干波分环路，40x10Gbit/S制式，能提供GE、10GE、622M等多种业务接口。主要为乡镇OLT提供上行通道，也可承载MSTP接入环电路。
　　c）MSTP系统。采用两个厂家的设备，分别建设了两张网络，一个主要承载PSTN语音、大客户租线等业务，另一个主要承载2G/3G移动业务，随着3G数据业务的发展，系统资源紧张。
　　3传送网物理层建设策略
　　对于传送网络而言，物理层面的机房、光缆资源是基础，传输系统是上层建筑，可以形象化的描述为：机房是信息站，完成信息的装填、中转及卸载，光纤是信息通路、光缆网形成信息交通网，无路就不能抵达，传输系统是车辆，不同的车具备不同的信息承载能力。要满足综合业务的承载需求，首先要做的就是信息站（机房）的布局规划及信息交通网（光缆网）的搭建，然后选择合适的技术来组建传输系统。
　　3.1机房布局规划
　　机房根据其所具备的功能，一般可分为核心机房、汇聚机房及接入层机房。为满足综合业务的承载需求，对接入层机房细化为接入主干机房、接入末端机房，业务驱动的机房的融合与统一主要是在汇聚层面和接入层主干层面。
　　3.1.1核心机房
　　主要是指通信网核心节点，包括移动网交换局、PSTN汇接局、软交换TG局、城域网IP核心路由器所在节点、长途干线节点等。核心机房的规划、建设要综合考虑各个方面长远的需求，在综合业务的承载上也没有特别的要求，本文不做重点论述。
　　3.1.2汇聚机房
　　早期因不同网络承载的需要，传输汇聚机房与IP城域网汇聚机房分别建设。传输汇聚节点安装MSTP设备，通过下挂接入环路，对覆盖区域的移动网电路进行汇聚并上传至核心机房。IP城域网业务控制层设置SR路由器、BRAS，一般定义为一级汇聚节点，二级汇聚节点设置高端三层汇聚交换机下挂在一级汇聚节点下，实现对覆盖区域内的业务进行收敛和汇聚。面对综合业务需求，汇聚机房设置原则如下：
　　a）对现有传输汇聚、IP城域网汇聚机房进行梳理，实现整合与统一，利用条件优越的机房放置传输和IP城域网汇聚设备，“精简数量、强化覆盖能力”，以实现对综合业务的有效承载，共同使用汇聚层光缆或OTN系统波道传输资源。
　　b）机房产权为自有，可使用面积应不少于50平米，光缆至少有两个方向的稳定路由。
　　c）为保障网络的安全性，每个县市至少应具备两个汇聚机房，实现业务的分担。
　　结合该运营商现状，按照汇聚机房设置原则，建议做如下优化：
　　i）融合方面。在现有汇聚机房中挑选出条件优越的作为今后网络建设的基础资源，通过设备的搬迁和替换，将传输网汇聚节点和IP城域网一级汇聚节点逐渐融合，为光缆网的统一建设、统一承载提供条件。对于租用机房，逐步将为接入机房使用或者退租。
　　ii）布局方面。根据每个汇聚机房的地理位置以及周围区域的潜在用户数量、发展潜力、覆盖范围等对汇聚机房的数量进行合理优化，并适当增加汇聚机房数量，以实现业务分担，提升网络安全性。
　　iii）改造方面。对面积较小的汇聚机房进行搬迁或者改造，并优化电源系统。
　　3.1.3接入层主干机房
　　在接入层机房中，选择条件较好，具备一定范围辐射性，放置基站设备、OLT及汇聚交换机等设备，来实现综合业务的接入，定义为接入层主干机房，其设置原则如下：
　　a）机房产权自有，可使用面积不小于30平米，光缆进出局方便。
　　b）机房可安装OLT、汇聚交换机、集中放置BBU等业务网设备，如有实际需要也可建设为边缘层波分节点。
　　c）城区设置在业务密集区，如城市CBD、行政分布圈、大型工业园及小区集中区域。
　　d）乡镇设置。每个乡镇镇区应建设至少1个接入层主干机房，来满足业务接入需求，发达乡镇可根据实际需要设置。
　　3.1.4接入层末端机房
　　主要指室外站、直放站、RRU拉远站、接入间等，多为简易机房或室外站点，直接面向用户接入，建设原则以业务需求为导向，本文亦不做讨论。
　　3.2光缆网
　　光缆网是本地传送网的一个重要组成部分，属于基础资源，是各类业务快速拓展和良好发展的前提。该运营商光缆网可分为移动网光缆和固定网光缆，移动网光缆分为核心层、汇聚层和接入层，建设围绕基站来进行，主要满足移动业务的回传需求，虽然光缆皮长在万公里以上，已实现乡镇的全覆盖以及40%左右的行政村，但集中在基站侧成端的方式并不能充分满足其他业务的接入。固定网光缆存在光缆层次不够清晰、覆盖规模偏小、总体纤芯资源等不足问题。经过近年的优化，核心汇聚层已初步实现统一，但在接入层特别是主干层面仍缺乏一致的思路和行动，宽带网在开通业务时缺乏规划大量的使用移动网光缆纤芯，反而带来了接入光缆纤芯资源不足、管理维护较困难的被动局面。为满足综合业务发展需求，优化配置基础光缆资源，采用统一的思路规划建设，搭建适应业务、结构清晰合理和容量充足的本地光缆网，已成为当务之急。
　　光缆网应按垂直分层的原则进行建设，完善核心、汇聚、接入层的清晰层次架构，对接入层细分为主干层、配线层及引入层，以增强接入光缆网的覆盖能力和多业务接入能力，最终形成核心、汇聚、接入主干统一建设、规范使用，接入配线层各项业务能够充分利用，引入层面向业务的整体格局。
　　在实现目标架构的过程中，应充分利用现有资源，不能采用推到重建的方式，就目前而言，该地市核心层光缆已经完全融合并形成网格结构，接入层配线、引入光缆与业务关联密切，下面主要介绍汇聚层、接入层主干光缆的规划建设思路。
　　3.2.1汇聚层光缆
　　定义为连接汇聚机房和核心机房以及汇聚机房之间的光缆，汇聚层光缆的总体思路为：
　　a）围绕融合后的汇聚机房规划建设汇聚层直达光缆，满足现有的MSTP/OTN环路、IP城域网及未来分组传送网的组网需求，结构以环网为主，因业务或网络安全需要，特别是位于地理枢纽位置的汇聚机房，应建设两条以上的光缆路由，并逐步向网状网发展，来增强网络弹性。
　　b）新建的汇聚光缆路由应选择比较稳定的主要道路，遵循安全、可靠、就近直达的原则，减少不必要的迂回路由。现有汇聚层光缆不稳定的路由应该进行迁改，或建设第二安全路由。
　　c）汇聚节点原则上至少具备2个光缆进出局方向、拥有2个独立物理路由连接。
　　d）目前已经建成的城域汇聚层OTN系统可有效节省汇聚光缆芯数，系统覆盖的机房间的光缆利旧即可，新建汇聚层光缆以不小于72芯为宜。
　　3.2.2接入层主干光缆
　　接入层主干光缆是指从汇聚节点出发，连接接入层主干机房或主干光交的接入光缆，满足移动基站、宽带及专线等各项业务的需求，按照区域可分为城区主干和县乡主干光缆。接入层主干光缆的总体思路为：
　　a）接入层主干光缆网络架构应以环形为主，围绕接入层主干机房建设，城区在适当的区域可设立光交，来强化多业务接入能力。城区主干节点以6个左右为宜，县乡主干节点以10个左右为宜。
　　b）光缆芯数的取定。城区结合主干光缆覆盖基站数量、宽带/专线业务开展情况测算，选择96芯~144芯环路。县乡主干环路采用48/72芯、链形接入采用24芯。
　　c）纤芯规划及使用。接入层主干光缆在建设时要进行环路纤芯规划、确定使用原则，尽量避免T接。采用这种方式建设的光缆一旦不规范使用，就不能达到应有的效果，反而会造成纤芯资源的浪费。
　　4传送网系统层建设策略
　　传输系统总体上应以满足业务需求、适度超前的原则进行建设，充分利用现有资源、适宜引入新技术，做好每一张网络的承载业务定位。从目前的发展趋势看，挖潜现有MSTP系统资源、OTN建设下沉至边缘主干层面、引入分组传输网，是较为稳妥的选择。目标网络模型如下：
　　
　　图1传输系统目标架构图
　　4.1MSTP传输系统
　　该运营商MSTP网络规模庞大、覆盖完善，目前主要作为2G/3G移动回传网使用，建设和使用策略为：
　　a）在3G前中期未引入分组网时，作为2G/3G移动回传网的主体，进行必要的扩容建设。
　　b）在3G后期至LTE时代引入分组网后，网络规模保持现状，主要定位于承载2G及E1租线业务和3G的语音业务。
　　4.2OTN传输系统
　　基于WDM技术发展起来的OTN是相对处于下层的网络，其优点主要有节约光纤资源、提供海量带宽、为所承载的网络提供保护、具备SDH/以太网等多业务接入能力、为业务设备提供透明传输超越距离限制等，IP城域网、MSTP网及分组网都可以承载在上面，是发展综合业务不可缺少下层网络，该运营商建设和发展策略为：
　　a）核心汇聚层。网络结构保持现状，结合业务发展需求进行波道扩容，定位于承载IP城域网、分组传送网上行电路。
　　b）县乡OTN系统。对于已经建设县乡OTN系统的区县，网络结构保持现状，进行波道扩容；五个区县结合接入主干机房和接入主干光缆的规划建设，搭建县乡OTN系统。
　　4.3分组传输系统
　　分组传输技术主要有两条演进路线，一条是PTN路线，现阶段基于2011年完善MPLS-TP标准，一条是以IPRAN为代表的路由器路线，基于IP/MPLS标准。
　　4.3.1PTN组网
　　PTN组网基本上与MSTP类似，在网络层次上，可以分为核心层、汇聚层和接入层，网络结构以环网为主，系统容量核心汇聚层采用10GE、接入层依据业务量大小可选择GE或10GE。作为新技术带来的网络结构的变化主要有，特别适合双节点接入即相切环，在汇聚点至核心局的通路搭建上也可以采用路由器树形组网模式，基本模型如下图：
　　
　　图2PTN组网模型图
　　目前3G网的发展周期可以认为正处于中期，移动数据业务迅速发展，热点区域HSPA+已经引入，单站开通了50M的带宽，PTN组建时的策略为：
　　 首先组建PTN核心汇聚环
　　 开通HSPA+的区域建设PTN接入环
　　 其他区域根据业务开展情况适时建设
　　4.3.2IPRAN组网
　　增强型路由器IPRAN在网络层次上，也分为核心层、汇聚层和接入层，网络结构相对灵活，可以结合业务特点及带宽大小选择网状、环形、树形及链形等。相对于PTN网络，IPRAN在多业务承载上能力更强，建设之初应充分考虑到未来的需求。基本模型如下图：
　　
　　图3IPRAN组网模型图
　　该运营商分组传输网建设的主要驱动力是移动网业务回传，虽然IPRAN设备与路由器具有良好的互通性，可以选择与IP城域网共网，但业务特点的不同及网络质量的差异性要求，建议采用IPRAN设备单独组网，搭建IP城域承载网，采用轻载及差分服务的策略，在首先满足移动网业务回传的基础上，后期可综合承载以太网专线、IPTV及视频监控等业务，其建设策略与PTN相同。
　　4.3.3两种技术比较
　　PTN和IPRAN在承载分组业务上，都比MSTP具有优势，但两者也分别具有各自的特点。
　　PTN能适合L2分组业务占主导阶段的业务传送。可以很好地满足整个3G生命周期的移动回传，并解决LTE时期的回传。但在全业务接入上能力不足。主要问题：不同年度的PTN产品基于不同的标准生产，已建网络面临升级风险，MPLS-TP标准基本完善，但大规模网络应用、管理、维护的经验需要积累。
　　IPRAN更适合L3业务占较大比重时的业务承载。能够满足3G、LTE时期的移动回传。但网络运行维护、网络保护等存在一定不足。能较好地实现全业务接入。主要问题：OAM功能较弱，管理难度大，大规模网络应用尚需验证。
　　选择何种技术组网，最终要看业务发展的需要。无论是采用PTN还是IPRAN，都能解决现阶段3G（HSPA+）业务回传MSTP网带宽不足的问题，若考虑到后期综合业务的承载，IPRAN会更有优势，但由于很多业务的承载并不需要IP网络复杂的三层协议，IPRAN+PTN的建设方法也在考虑中。
　　5结束语
　　面对综合业务承载的需求，本地传送网要建设与之相适应的平台。首先要做好机房、光缆网等基础资源的布局规划，然后综合考虑业务承载需要、技术标准的完善及设备的成熟度等各种因素，选择合适的技术建设传输系统。
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