地市级城市传送网承载综合业务策略研究

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong456
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  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;IP RAN
  
  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,3G CS域要求与2G一致,3G PS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,單纯以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,新建汇聚层光纜以不小于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
   4.1 MSTP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。
   4.2 OTN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IP RAN为代表的路由器路线,基于IP/MPLS标准。
   4.3.1 PTN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2 PTN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
   4.3.2 IP RAN组网
   增强型路由器IP RAN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,IP RAN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3 IP RAN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IP RAN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IP RAN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IP RAN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。
   IP RAN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。但網络运行维护、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IP RAN,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,IP RAN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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