宽带IP城域承载网及其接入网络规划与性能分析

庞椿林

摘要：随着网络增值业务的出现，对宽带IP城域承载网和接入网规划提出了更高的要求。文章以S市宽带IP城域承载网及接入网规划建设为例，探讨了承载网的具体规划和接入网规划关键点，并进行了仿真性能测试，验证了规划设计方案的可行性。

关键词：宽带；IP城域网；承载网；接入网；网络规划；性能测试 文献标识码：A

中图分类号：TN915 文章编号：1009-2374（2016）33-0044-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.33.023

我国网络IP业务发展迅猛，在宽带城域网建设上逐渐凸显出了一些局限性，随着网络增值业务的出现，对宽带IP城域承载网和接入网规划提出了更高的要求。基于以上，本文以S市为例，分析了宽带IP城域承载网及其接入网规划和性能。

1 S市有线城域网现状

S市有线城域网有单行分组环网和MSTP/SDH网络，承载有线电视传送业务、专网专线数据业务、互联网业务和固定接入业务。对S市IP城域网进行调查，发现IP骨干网存在流量不饱和情况，其路由器相关设备性能良好，Qos能力优良，扩展性较强。

出于成本角度考虑，采用IP城域网公用骨干网设备的叠加模式来进行其承载网规划建设和接入网规划

建设。

2 宽带IP城域承载网规划

通过MPLS/IP网络承载无线网络建设，利用McWiLL系统进行广电IP城域承载网的无线接入，保证无线业务的高质量、可管理性和安全可靠。以扁平化组网为原则，实现分层组网，下面来具体分析宽带IP城域承载网规划：

2.1 IP承载网无线接入层规划

由基站及用户终端等组成IP承载网无线接入层，其中移动终端和固定终端是用户终端的重要组成部分，前者有着移动性的特点，能够实现漫游功能和切换功能。McWiLL系统在开展业务的过程中可以以用户需求为基础提供不同的终端设备。在ISO网络模型第二层设置基站，能够透明转发上层的分组，其与接入层交换机相互连接，主要由以太网802.1Q中继链路实现连接功能。在基站之间建立隧道，保证三层IP可达基站之间，实现漫游功能和切换功能。将路由区域机制引入到McWiLL系统中，以此来降低基站之间建立隧道的数量。

2.2 IP承载网接入汇聚层规划

BRAS设备、汇聚交换机、汇聚路由器以及接入交换机是IP承载网接入汇聚层的重要组成部分。其中交换机的主要功能是对VLAN进行分流，划分不同的VLAN，不同的业务采取不同的处理方式，对于以动漫游类业务来说，通过二层网络将其送至BRAS中，进行业务用户的认证，对于HEV业务来说，利用SAbisl接口和无线基站将其送至SAG语音网关中，对于专网专线用户来说，利用IP/MPLSVPN网络来将其与专网系统连接，或将其与互联网出口连接。

对于用户来说，在进行互联网业务接入的过程中，以BRAS系统为基础，需要进行认证、授权以及计费等一系列的流程和操作，利用RADIUS协议实现BRAS系统与后台AAA服务器的交互，完成上述流程之后，将IP地址分配给用户。对于需要三层VPN业务的专网用户来说，BRAD系统可以对用户进行分类，根据分类结果将用户归为不同的VRF中，实现三层VPN业务的提供，进而实现接入汇聚层的业务分流。

2.3 IP承载网核心层规划

对S市现有宽带城域网核心层业务现状进行分析，结合其资源传输情况，决定采用互联方式进行组网，主要分为全互联方式组网和半互联方式组网两种。

对于全互联方式组网来说，对核心节点进行全连接，丰富了传输资源，节点处于中心区域，有着较好的辐射效应。

对于半互联方式来说，以业务量和资源传输情况为基础，采用不全连接方式连接节点，其核心节点能够实现多个设备的部署，两个节点之间存在较大流量，实现一跳可达，两个节点之间存在较小流量时则可以实现多跳可达。

利用MPLS/IP网络来承载互联网业务用户和专网业务用户，对于专网手持终端用户来说，首先需要计入BRAS系统，之后以MPLS/IP网络为基础来将其接入到专网中。不直接将大量CPE个人散户业务接入到IP骨干网中，通过IP骨干网与接入汇聚层的衔接来实现接入和承载，采用统一的MPLS VPN技术，以此来保证业务隔离能力以及QoS保障能力。

2.4 IP承载网业务层

IP承载网业务层主要由各种无线宽带业务服务器组成，例如流媒体服务器、AAA认证服务器等，在现有的IDC机房中进行以上服务器设备的部署，不同服务器划分到不同区域层面，以AAA服务器和视频服务器为例，AAA认证服务器属于互联网业务服务器范畴，应将其划分到公网路由层面，而视频服务器属于应用服务器的范畴，应当将其划分到MPLS VPN中。

3 宽带IP城域接入网规划关键点

3.1 安全策略

如果单台OLT单方向流量相对较小，则采用N×2条GE，单挂一台设备，即汇聚交换机的不同板卡之上，这对城域网有着一定的要求，需要保证汇聚交换机配置两块以上的接口板卡，同时要进行链路捆绑；如果单台OLT单方向流量较大，则需要采用N×2条GE，双挂至汇聚交换机和BRAS两种不同设备，也可以采用10GE进行双挂，以此来实现保护作用。

3.2 链路保护

如果单台OLT需要对接多个边缘网关设备，此时单台OLT的每一个方向的流量都比较小，这就大大降低了链路的利用率。此外，如果采用裸纤进行承载，必然会较大的消耗光缆资源，为了避免这种情况的发生，需要利用OTN进行承载，以此来实现对链路的保护。

3.3 带宽类型

对于电信运营商来说，其单台OLT覆盖宽带用户数量不同，则OLT单方向流量也会不同，如果覆盖超过5000个宽带用户，此时单台OLT单方向流量将会超过6Gbps，为了有效节省电信运营商的光缆资源，可以采用10GE链路上行。对S市原多GE链路进行改造，将其扩充为万兆GE链路则能够实现光缆资源的释放，大概能够释放光缆资源60%。这对IP城域网业务控制层提出了更高的要求，应当与投资相结合，对与其匹配的10GE端口进行预留，保证能够与OLT10GE链路进行对接，此外，需要以OLT直挂业务控制层为基础，根据其规模弱化特点进行交换机的汇聚。

3.4 接入网络与OTN协同

对于汇聚层OTN覆盖的节点来说，如果将PTN二层汇聚设备或IPRAN B类设备部署在这些节点上，则需要利用OTN承载IPRAN/PTN上联。如果汇聚设备节点没有OTN资源，考虑到IPRAN/PTN链路较少，则应当采用裸纤进行承载，不需要建设OTN来部署IPRAN/PTN。

4 性能分析

以S市无线网络规划为例，对无线接入部分进行性能仿真，测试单基站覆盖能力和容量。

4.1 基站覆盖容量分析

将建筑物之间距离设置为20m，以PlanetEV为主要工具，对S市规划区域内的站点修正模型进行性能仿真，得出覆盖预测效果图。其覆盖预测接收电平分布如表1所示。

由表1可知，在S市规划区域大部分地区之内，其覆盖点评能够达到-85dnm以上，站点能够连续覆盖S市室外部分，对于市中心城区密集区域来说，其室内部分出现电平较差的情况。

通过实际覆盖测试，在无线环境下，S市站点覆盖半径能够达到3.5km，最远可以达到4.2km，在测试路线的过程中可以得出，室外CPE接收功率基本上在-90dbm以上将理论推算值与实际测量值进行比较，发现二者符合度良好，实测结果的覆盖距离稍远一些，但在可控范围之内。

总的来说，仿真测试环境与实际无线环境之间不可避免的有着一定差异性，仿真结果与实际测量结果有着微小差异，但CRC预测模型基本能够真实反映实际情况。通过仿真分析可知，基站覆盖容量相对较好，一些地区在发展过程中实际无线环境与地图信息描述有着一定的差异性，这也是这些地区仿真结果与实测结果存在偏差的主要原因。

4.2 容量能力分析

选择S市4号基站作为单基站容量测试站点，基站采用定向天线，测试点与站点之间的距离为700m左右，中间相对开阔，少有建筑遮挡。对于McWiLL系统来说，其频率利用率会受到调制方式的影响，因此所提供的系统容量有着一定的差异性。当采用16QAM进行调制的时候，单基站使用1兆赫兹频宽的时候，其上下行速率的理论值为1Mbps。

对系统容量进行实测分析，采用16QAM调制方式，如果只开一个载波组，在这个载波组配置所有公共控制信道，去除此部分信道开销，测得其下行速率的最大值为998.9kbit/s，测得其下行平均速率为959.6kbit/s。从测试结果可知，采用1部CPE和5部W160手持终端进行并行测试，对于CPE来说，测得其下行平均速率为618.8kbit/s，对于W160手持终端来说，采用高效语音的基础上，其带宽占用为320kbit/s。

对两个CPE进行测试，在初始阶段，两个CPE用户等级相会相互争抢带宽资源，下行速率稳定，经过一段时间，争抢达到平衡，两个CPE下行速率稳定，一个在530kbit/s左右，一个在330kbit/s左右。

通过以上测试表明，McWiLL基站高度适中的时候基站覆盖半径在3km以上，能够良好的覆盖室外路面，在基站覆盖范围之内，有90%左右的是外路面区域信号达到了-90dbm以上。采用QAM16调制方式，如果只开一个载波组，下行的最大速率能够达到1Mbit/s，推算出单基站吞吐率和上下行吞吐率分别为10Mbit/s和5Mbit/s，能够提供语音业务和相关数据传输业务。

通过以上性能测试可知，S市宽带IP城域承载网及其接入网络规划方案性能良好，有着实际可行性。

5 结语

综上所述，随着各种网络增值业务的出现，在宽带IP城域承载网和接入网规划的过程中应当把握运营商和城市需求，合理规划承载网，注重接入网规划协同，以此来保证良好的性能。

参考文献

[1] 邵艳清.宽带IP城域承载网及其接入网络规划与性能 分析[D].重庆大学，2010.

[2] 郝群.宽带接入网关BRAS的功能及其在宽带IP城域 网优化建设中的实现[D].山东科技大学，2005.

（责任编辑：蒋建华）