城域传送网核心层OTN系统规划策略①

2018-12-27

佳木斯大学学报（自然科学版） 2018年6期

(1.国脉科技股份有限公司，福建福州 350015；2.福州理工学院移动通信和物联网福建省高校工程研究中心，福建福州 350506.)

0 引言

各地市运营商城域传送网经过多年的建设，均已形成较完善、灵活、安全的网络结构，为通信业务提供着传送通道。随着IP 承载网，宽带业务，移动前传业务，专线业务等业务网络大规模建设，将出现大量的100GE/40GE/10GE业务需求，对城域传送网提出前所未有的挑战，现有城域传送网核心层OTN系统的空闲资源无法满足以上业务网的承载需要，需要对现有网络进行优化调整，提高利用率，提升安全性，使之高效灵活地适应未来多业务发展需求。

构建一个城域网参考模型，主要研究基于100G OTN技术在城域传送网核心层上的应用，从分析现状和存在的问题着手，结合实际业务需求，提出城域传送网核心层OTN系统的规划建设方案。

1 现状及存在问题分析

区域基本信息概况：某城市地处沿海，全市辖10个市县，地区土地总面积: 10000km2，其中市县中心城区面积：2000km2，市政道路长度：1000km。乡镇数量150个，行政村数量:2300个，全市常住人口：600万人，其中，城区常住人口280万，家庭户数：190万。为该地市进行通信网络建设的有三家运营商，现以其中一家运营商A为例，进行城域传送网核心层OTN系统的规划。

1.1 业务接入现状

截止2018年6月，该地市业务接入现状如下：

基站接入：共实现6000个2G基站、 3000个3G基站、14000个4G基站的接入，其中采用C-RAN模式接入的4G基站110个。

有线宽带：共覆盖驻地网4800个，其中行政村750个，覆盖家庭住宅数90万，覆盖率为55%；配置端口数80万个，FTTH端口占比60%。

集团专线：共接入集团广域网专线9000条，其中PON专线6500条，SDH专线1740条，PTN专线755条，OTN专线5条。

WLAN：共覆盖WLAN热点2700个，接入AP 39500个。

1.2 基础资源现状

该地市基础资源主要统计现有各层面机房数量，具体如下：核心机房5个，骨干汇聚机房40个，普通汇聚机房200个，BBU池机房110个。

1.3 线路资源现状

(1)管道、杆路资源现状

该地市城域传送网光缆，主要以管道方式进行敷设，辅以直埋或杆路等其他敷设方式，共计建设管道：4700km，杆路：11000km。业务密集的核心城区管孔占用率高，不同全业务区间差异较大。该地市政道路管道覆盖率为65%，管道管孔占用率为40%。

(2)光缆资源现状

仅针对该地市城域传送网核心层OTN系统进行规划，因此以下仅分析核心层光缆资源情况。目前该地市城域传送网核心层建有光缆2500km，190000芯公里，纤芯利用率35%，管道化率为50%。核心层光缆结构现状如下图1所示：

存在的主要问题分析：

①核心层光缆路由不够丰富，如BE、CD节点之间未达到异构双路由，制约后期组网向“mesh”演进。

②纤芯使用不平均，原有核心光缆使用较满，比如AD节点之间两条光缆均将消耗殆尽。另外，新建高速高铁光缆未能及时启用。

以上问题需结合业务发展需求以及未来5G站点接入需求进行补缆扩容。

1.4 系统资源现状

(1)核心层OTN网络总体情况

该地市城域传送网核心层共有2个OTN系统平面，分别为第一平面80×10G OTN系统、第二平面80×100G OTN系统。具体网络结构如下图2：

各系统波道及电路使用情况汇总如下表1所示：

表1 某地市城域传送网核心层OTN系统波道及电路使用情况汇总表

各系统电路配置及使用情况具体如下表2和表3所示：

表2 某地市城域传送网核心层10 OTN系统电路情况表

表3 某地市城域传送网核心层100 OTN系统电路情况表

由上表分析该地市城域传送网核心层OTN系统现状存在问题如下：

(1)现有80×10G OTN系统，波道使用率达99%，无法再承载新增业务电路需求；

(2)现有80×100G OTN系统，波道使用率达14%，目前核心环部分主要局向电路冗余电路配置不足，无法满足突发业务需求。

2 业务需求分析

业务部门所提的需要由城域传送网核心层OTN系统承载的业务有：IP承载网、城域数据网、基站业务(包括2G/3G/4G)、专线业务以及省网业务需求等，共新增100G电路46条，40GE电路12条，10GE电路113条，GE电路11条。其中需要OTN系统提供保护的业务有：IP承载网、IDC、省网；不需要保护的业务有：城域数据网、基站业务，将业务需求按照需要保护和不需保护进行分类汇总如下表4和表5：

表4 电路需求矩阵表(需要保护汇总)

注：“W”表示100G,“X”表示40GE,“Y”表示10GE/10G POS接口,“Z”表示GE。

表5 电路需求矩阵表(不需要保护汇总)

注：“W”表示100G,“X”表示40GE,“Y”表示10GE/10G POS接口,“Z”表示GE。

3 工程建设方案

根据以上业务需求分析，有较多100G以及40GE等大颗粒业务承载需求，OTN系统的扩容建设方案按应用场景分以下两种：

方案一，若原城域传送网未建设100G OTN系统，可新建纯100G OTN系统，可配置ROADM，配置上采用支线路分离的方式解决多业务传送；也可将现有10G/40G OTN系统平滑升级至100G OTN系统，但应对现有10/40GOTN系统进行评估，若满足100G传输要求，可直接在原OTN系统上扩容100G波道，以解决100G业务需求，波道配置应注意10G和100G混传需要一定数量的隔离波道，这样比较浪费波道资源，使得整个系统的传输容量下降，适用于现网波分系统空余波道较多，且业务链路又将以100G为主的区域；

方案二，若原城域传送网已有100G OTN系统，且剩余资源可以满足新增业务需求，则直接在该系统上进行扩容建设。

文中的地市城域传送网核心层现有2个OTN系统平面：第一平面80×10G OTN系统，波道使用率达99%，无法再承载新增业务需求；第二平面80×100G OTN系统波道使用率为14%，可满足新增业务需求，因此采用上述方案二，即根据以上业务需求扩容建设第二平面，提供100G/40GE/10GE/GE业务通道，业务需求满足至2019年底，并且为未来5年的业务需求提前储备OTN网络容量。建设方案如下：

图1 某地市城域核心层光缆现状图

图2 城域传送网核心层OTN系统网络结构

(1)系统结构优化调整

将第二平面80×100G OTN系统的网络结构进行调整，新增A-E，B-E之间的链路连接，形成端到端网络，局楼间组成100Gfull-mesh调度网络，调整后的网络拓扑结构如下图3所示：

(2)配套资源扩容

①配套光缆资源

为实现上述网络结构，并针对原BE、CD节点间未达到异构双路由和AD节点之间光缆即将消耗殆尽的问题，在这次规划中进行补缆扩容，并启用CD节点间的高速高铁光缆，使规划期内光缆路由达到mesh结构。光缆扩容建设方案如下图4所示：

规划在BE之间新建一条144芯G.652光缆，长度35KM；AD之间新建一条144芯G.652光缆，长度26KM，并启用CD之间刚新建好的高速高铁光缆，合计共建设光缆61公里，合8784芯公里。

②其他配套资源

OTN系统建设之前应事先调研OTN系统设备所在机房的资源配套情况，包括电源配套、机房承重、散热等问题，若不能满足要求，应提前报相关部门进行整改。

图3 城域传送网核心层100G OTN系统扩容建设网络结构图

图4 某地市城域核心层光缆扩容建设方案图

(2)波长规划及业务开通

①传送网一般是分步建设的，初期使用的波长资源较少，应优先分配长波长资源，即频率较低的波长。建议在波长使用时从第一波开始使用，之后使用第二波，逐波往后递推。一方面是波数较少时长波长通道性能相对短波长通道性能而言较佳；另一方面是扩容后长波长通道的功率预算更稳定，不易受影响；

②为保护业务和工作业务分配相同的波长资源。对于基于单波道的光通道1+1保护，工作业务和保护业务要求分配相同的波长资源，这样可以保证整个环上的同一个波长资源都被该业务所占用。如果为被保护业务分配不同的波长资源，那么长路径和短路径都会出现部分波长资源空闲，而其它业务在分配波长资源时就容易与该业务产生波长冲突。

③对于长距离业务的开通，或是OSNR值比较临界的业务，建议使用共享波道来完成业务的中继，即在波道配置时可将相同局向的较小颗粒业务(如10G/40G颗粒)交叉整合，共享局间100G波道至目的节点，100G颗粒点对点直接穿通至目的节点，以此节约中继投资。

(3)保护方式

OTN 保护方式的主要采用光线路保护OLP、光通道保护、SNCP保护三种，该规划中仍沿用这几种保护方式，并根据业务需求对不同业务采用不同的保护方式。

(4)设备配置

根据实际业务需求，并适当预测其他未知电路(可按照前一年已知需求总电路数*0.85进行估算)，配置相应数量的设备板卡，配置中应注意支路侧板卡避免严格配对，可多个光方向共享，以减少槽位的占用；另外，应提高子架利用率，缓解局楼空间和动力资源紧张。