城区光缆资源协同优化方式探析

杜进，卢曌

(1 中国移动通信集团陕西有限公司，西安 710119；2 中国通信建设集团设计院有限公司，西安 710077)

1 当前城区光缆网建网模式和不足之处

对各大运营商而言，城区是业务开展的重点，经过多年建设，光缆遍布大街小巷，路由错综复杂，资源纷繁浩瀚；随着信息化进程的不断深入，光纤作为廉价的高带宽媒介，正在广泛、迅速的延伸至生产生活的各个角落；而目前各项工程独立建设，缺乏协同，重复建设比比皆是，城区光缆网也因杂乱被戏称为“蜘蛛网”。因此，如何充分利用现有这些光缆资源，支撑业务开展，实现网络建设降本、增效、提速的要求越来越迫切地体现出来。

现有城区光缆网一般按照“纵向分层、横向分区”、“一张光缆网”统一承载各类业务的原则建设。具体情况见图1所示。

城区光缆经过多年建设，能够较好的支撑各项业务，但还存在一些不足，除安全性问题外，其他主要体现在资源的使用方式上，具体如下：

（1）多条中继光缆同路由敷设情况较多，对于同一系统，安全隐患较大；对于不同系统，容易引起故障扩散。部分中继光缆还存在进出局通路由情况。

图1 现有城区光缆网建网模式示意图

（2）部分重要节点间缺乏直达路由，业务连接需要多层次、多节点跳接，资源消耗量大，网络安全也受到一定影响。例如：视频监控、政企客户专线等业务跳接大量占用中继光缆纤芯，层次多、距离长、迂回大，资源消耗严重。

（3）接入主干层光缆纤芯利用率不均衡，部分系统纤芯消耗量大，主要原因有3个：一是光交覆盖范围过大，接入宽带用户过多；或是光交覆盖区域业务量大，宽带用户密集程度高。二是政企专线直接使用光纤开通，全程大量消耗主干纤芯。三是大量OLT设备设置过于集中设置，大量占用主干纤芯。

（4）除承载基站传输系统（PTN/IP RAN/MSTP）的配线光缆采用环形和链形相结合的方式建设外，其他配线光缆大多采用星形方式建设，接入距离长、纤芯利用率低。

（5）存在中继光缆和接入光缆、接入主干和配线光缆混用的情况，网络层次不清晰，纤芯消耗量大，网络安全也受到一定影响。

2 业务需求和能力评估

针对网络优化的特点，我们结合业务需求，从业务架构支撑能力、网络安全性、业务承载能力和业务响应能力4个方面入手，区分不同的网络层次，进行科学的能力评估，以求准确的检查出网络问题的症结。

2.1 业务需求

中继光缆：核心网设备连接、核心路由器连接，IP城域网设备（OLT/交换机/BRAS/MSE/SR）上行业务连接、中继传输系统（OTN、MSTP、PTN、IP RAN等）、政企专线跳接等。

接入主干光缆：接入网（PON）、视频监控（PON、MSAP等）、传输系统（OTN、MSTP、PTN、IP RAN等）、政企专线跳接等。

配线光缆：宽带接入（PON）、视频监控（PON、MSAP等）、传输节点接入（OTN、MSTP、PTN、IP RAN等）、政企专线接入、基站光纤拉远（BBU—RRU）等。

2.2 网络能力评估

2.2.1 业务架构支撑能力评估

对于中继光缆中的核心层网络，业务架构以网形和环形为主，网络能力由节点间直达路由的数量体现，至少应达到2条。

对于汇聚层、接入主干层和基站接入配线光缆，主要采用环形和链形方式组网，同时在系统节点数量、组网方式等方面都有较为细致的要求。它们对业务架构的支撑能力可以采用式（1）的方法评估，其结果越接近1，光缆系统对业务的支撑能力越强。

P表示对业务架构的支撑能力，D表示节点数量，S代表光缆系统数量， A代表单业务系统节点参考值，C%代表成环率。

宽带和政企接入配线光缆主要采用星形方式建设，其自身接入组网简单，但需要从全网考虑，合理设置上层网络的接入层面，以降低建设成本，提高响应速度。

2.2.2 网络安全性评估

考察网络安全可以先采用成环率体现概况，具体方法见式（2）。

P%表示成环率，D表示环路节点数量，Dm表示节点总数。

对于同一系统的安全性，可以采用式（3）的方法评估，安全指标能力越低网络安全性越差。

对于不同系统间的影响，可以采用式（4）的方法评估，安全指标能力越低，故障波及的范围越大。

S表示网络安全能力，P表示路由总数量，Pk表示重合路由的数量，Lk表示重合路由的长度，L表示系统路由总长度，Dn表示重合节点的数量，D表示系统节点总数量。

此外，在网络层面衔接处，需要考察衔接点的数量，一般双节的连接较为适宜。

2.2.3 业务承载能力评估

对于中继光缆、配线光缆主要调研纤芯使用数量和利用率，分析纤芯使用是否合理，是否可以通过优化方式释放纤芯，是否需要新建其他路径的光缆优化结构，具体方法见式（5）。

C表示纤芯总数，P表示业务种类，N表示某类业务占用的纤芯数量，R%表示某类业务占用的纤芯占比。

接入主干光缆是城区业务接入的主力，除以上要求外，还需要评估主干系统、节点的数量和容量是否可以满足业务需要，为网络优化提供依据。系统、节点数量可以按照式（6）的方法评估。

B表示节点数量，P表示业务种类，N表示某类业务占用的纤芯数量，CI表示单系统纤芯参考容量，CB表示单节点平均配置容量。

2.2.4 业务响应能力评估

按照不同的业务类型（例如宽带业务接入光交，基站间互联，政企客户接入模块局或基站等）考察相应业务接入上游节点的覆盖面积，接入距离越小，越利用业务响应。接入半径可以按照式（7）方法计算。

d表示某业务接入距离，S表示上游节点覆盖面积，B表示节点数量。

3 资源优化的总体思路

光缆网易受城市发展、道路规划等因素制约，服务年限长，系统扩容、改造困难且一次性投资大，因此保持总体结构长期稳定是光缆网建设的前提；又因为业务发展变化快、不可预测性很强，特别是贴近用户的区域尤为明显，因此保持区域建设的灵活、便捷、快速对适应用户需求至关重要。网络建设和优化需要将二者结合，在业务需求不断变化的情况下，仍能够有步骤、有指向性、有目标的进行光缆网建设。

目前城区“纵向分层、横向分区”的建设模式在整体架构方面适应业务和光缆网自身发展的要求，优化主要是在这种框架下，协同其他网络优化业务承载，整理光纤使用方式，并适当配置光缆资源优化网络，提升业务架构支撑能力、网络安全性、业务承载能力和业务响应能力。

4 优化措施

4.1 管理实施优化措施

优化光缆资源首先要从管理方面做起，理清理顺建设流程和思路并严格执行，具体实施方法如下：

（1）贯彻先优化、后建设的思路，落实后评估，明确网络能力；考虑是否能够优化释放出网络资源，充分利用既有投资。同时，每年应设定专门的优化工程，解决其他项目需要进行建设前优化的投资。

（2）将网络优化详细体现在规划中，便于有组织、有步骤、有计划的实施。

（3）资源管理准确、及时。不但要对光缆分层、分区管理，还要注重分系统、分用途管理，因为从中能够清晰的看到光缆的使用方式，更有利于发现网络问题，提出解决方案。

（4）不但要做好前后端联动，精确配置资源；还要做好与业务和传输系统联动，协同优化承载方式和网络结构，使各类资源达到最优配比。

4.2 业务承载及网络结构优化措施

目前城区光缆网总体架构合理，能够支持业务发展；在存在的各类问题中，由于地理、路由和市政限制，引起的网络组织、安全性等方面不足，并非可以由建设单位独立、主观的完成优化改造；但在资源配置和使用等方面的一些问题，是主观可控的，可以自主或协同其他网络完成优化，进而全面、迅速的提升全网各项性能。具体可以采用方法如下：

（1）对于中继光缆被政企专线跳纤大量占用的情况，可以通过统计专线的起止点，选择互通业务量大、相距较短的中继节点建设系统间直连光缆，减少跳接层次和距离，提高网络安全性和业务支撑能力。具体方式见图2所示。

（2）对于覆盖范围过大，容纳用户多引起接入主干纤芯消耗量大的情况，应补充设置光交，分割环路，调整组网结构，新建综合业务接入区。具体方式见图3所示。

（3）对于一些繁华区域，大量OLT在汇聚节点集中设置，部分局站甚至达到40台以上。PON系统的这种建网方式对接入主干光缆产生了巨大的压力，即便敷设288芯光缆也未必能够满足OLT的纤芯需求。因此在这种情况下，应协同PON系统，将部分OLT下沉至一些业务量大的住宅小区、商务楼宇等用户群周边，将相关的ODN网络压缩在接入主干层以下，从而减轻主干消耗压力，提高网络承载能力。

（4）对于政企专线接入距离上游节点距离长，或就近接入基站安全性不足的情况，应与传输系统（PTN/IP RAN/OTN）协同，选择一些局房条件好、网络安全性高、地理位置适合的节点，作为政企专线的上游接入点，就近接入附近业务；当政企专线业务量大时，也可以与基站业务分离，独立建设传输系统。

（5）配线光缆有目标、有计划的向用户推进，有条件的应采用环形方式建设。这种方式便于给基站光纤拉远、宽带和政企专线接入提供纤芯资源并提高响应速度，防止配线和主干光纤混用，同时避免星形组网造成的资源利用率低、网络安全隐患大的问题，是后期建设需要重要关注的方向。

（6）有计划的归并小芯数光缆，整合资源，减少管孔消耗或杆路附挂压力。

（7）在繁华区域推广使用微管微缆，提高管道容量和承载效率。

4.3 新技术应用优化

在光缆网建设中，一些与光缆相关或不相关的新技术，可以明显对建设、维护产生促进作用，具体可以采用的一些技术如下。

（1）扩大智能ODF的部署范围，提高维护效率和资源调用速度。

（2） 在光纤资源特别紧张的区域，若BBU集中设置，需建设RRU拉远时，可以采用光纤无源扩展器，克服资源瓶颈，提高纤芯容量。该方案需要BBU配置彩光接口。具体方式见图4所示。

（3）在光缆敷设受限的区域，采用IP微波接入业务或为光缆网提供保护路由，提高业务响应速度和网络安全性。

图2 系统间直连光缆建设方案示意图

图3 环路分割组网方式示意图

图4 无源波分器件应用方式示意图

（4）采用4G路由器，为政企专线提供保护，可以应对突发事故，降低建设成本。

（5）对于OLT集中设置的场景，在网络和业务条件具备的情况下，可以在PON口和分光器之间配置光纤聚合拉远设备，将PON口信号映射到OTN帧结构中传送，压缩光纤用量，减少接入主干纤芯消耗。具体方式见图5所示。

5 未来建设和优化的方向

图5 光纤聚合拉远设备应用方式示意图

目前产业互联网、NB-IoT已经逐步开展，提速降费继续深入，5G的部署也提上日程，这些业务将大大拉动经济发展；光缆网作为开展各项业务的基础承载网络，其覆盖范围、部署密度和承载业务将不断增加，也会与用户的进一步贴近。业务的丰富和互动的频繁，对科学有序使用光缆资源、发挥既有投资效能的要求愈加重要，因此后期光缆网优化将会更倾向于资源使用方式的优化，更注重多网协同和多项技术配合使用，从而提升总体网络性能，更好的为各项业务发展提供有力的支撑。