城域传送网县到乡OTN系统建设策略浅析

2019-09-09

广东通信技术 2019年8期

1 引言

有线宽带是中国移动城域传送网所承载的一种重要业务。有线宽带一般包括上网业务和视频业务，视频业务正在由标清、高清将向4K、8K、VR/AR方向发展，单户接入带宽需求逐步提升，引起PON网络接入带宽由几十M向几百兆、千兆发展。同时，新视频业务对网络时延要求也越来越高，比如4K、8K视频业务，要求的网络时延不超过20 ms，VR、AR要求的网络时延不超过15 ms。低时延业务会要求信源至终端距离越来越短，以及网络中减少设备转接次数，从而降低业务端到端时延。大带宽、低时延是有线宽带业务的主要承载诉求。面对这一诉求，城域传送网如何打造高效、可靠的县到乡汇聚网络，是当前网络规划中需要考虑的重点问题。

2 县到乡OTN系统的网络定位

2.1 必要性分析

县到乡汇聚层面可选择PTN技术和OTN两种技术来部署。PTN系统是一个弹性的网络，数据转发时延与PTN设备负载率有较大关联，若PTN系统负载率越大，PTN设备带来的数据转发时延就越高。面对突发的数据流量，会带来PTN设备负荷较大，引起端到端时延增加，从而影响用户感知。OTN提供基础传输管道，业务通过OTN光路一跳直达目的地，传输路径持续时延相对较小。因而县到乡层面建设OTN系统不仅能解决县到乡传输系统的大带宽需求，而且能降低县乡层面的传输时延。

2.2 网络定位

县到乡OTN系统应根据分层网络架构的思路，与市到县OTN系统、PTN以及SDH系统相对独立，做到网络层次分明，系统容量能满足较长时期内业务承载需要。网络架构参考如图1所示。

图1 县乡OTN网络定位图

与PTN网络的协同：县到乡PTN系统主要承载无线基站接入和GE以下小颗粒专线接入业务，OTN和PTN网络有不同的业务承载定位。光缆距离较长的路由段落，不适宜搭建PTN系统，可采用OTN波道开通PTN直达通道。

与SDH网络的协同：SDH网络目前主要承载TDM接口的专线接入业务，为减少运营成本并降低设备能耗，可逐步将客户从SDH网络迁移到PTN或OTN网络，但应降低用户感知。

根据县到乡的业务需求分类，县到乡OTN系统主要承载PON网络OLT上联业务和GE以上专线接入业务，同时也应用于光缆纤芯资源不足场景。

3 建设原则及策略

3.1 节点选择

3.1.1 县局节点

选择自有机房，作为全县业务调度、汇聚的重要节点。为保障传输网电路安全，应考虑县局设置双节点；县局节点机房与市到县OTN节点为同一局址，与CMNET网络数据交换机、BRAS节点设置同局址，是全县业务出口的重要节点机房。机房可利用面积较大，电源等配套条件较好。

3.1.2 乡镇节点

（1）为了全业务接入的需要，一个乡镇设置为一个综合业务接入区，综合业务接入区内设置OLT收容和汇聚该乡镇有线宽带业务，乡镇OTN节点的选取与OLT节点应保持一致；对较大的乡镇，若设置有多个OLT机房，可考虑机房条件、光缆路由较好的机房作为OTN节点，其余OLT节点可以通过PTN系统或光纤直连方式接入OTN系统。

（2）对有线宽带用户等业务较密集的非乡镇节点，比如乡镇工业园、开发区及新农村聚集区，若OLT上联需求超过4个GE，同时有线宽带发展潜力较大，可考虑设置为OTN节点。

（3）对于未来具有较大业务发展潜力的区域，可以考虑作为OTN规划预留节点，随着业务发展和接入需要，后期纳入县乡OTN系统。

3.2 网络系统配置

网络结构：县到乡OTN系统应依托县局双节点和乡镇节点搭建，网络结构以环形为主，光缆路由不具备的乡镇节点可以采用支链接入。县乡OTN环上为4～8个乡镇节点为宜。

网络容量：乡镇节点3年内业务需求不超过50G，考虑到建网成本，初期可建设40波×10G系统，但应具备平滑升级到80波×100G系统的能力；若三年内业务需求超过50G，可规划初期建设80波×10G系统或80波×100G系统。

调度能力：县到乡OTN系统位于汇聚层面，乡镇节点主要是小颗粒的业务接入，县局节点主要是大量小颗粒业务的汇聚和调度，因此县到乡OTN系统应配置ODUk电层调度，县局节点宜具备光层级别的波长调度能力，便于与不用网络层面之间对接。

波长转换器选择：县局节点采用支线路分离OTU，便于业务的交叉调度；乡镇节点可采用支线路合一OTU，节省设备槽位，支路侧提供FE/GE/10GE等多种接入端口，便于接入多类型业务。

波道配置：乡镇与县局双节点之间开通点对两点的直通波道，业务需求较小的乡镇可以共享一个波道，但不建议采用环上所有节点共享波道方式，原因是多节点共享波道导致乡镇节点配置的带宽减少，但OTN设备槽位并没有减少占用，而且环上单个节点业务割接调整，整个系统所有节点都会受到影响。网络建设初期乡镇节点波道原则上按照不超过3年的业务需求进行配置。承载的业务通过东西向波道直达县局两个节点。

监控能力：由于县乡汇聚层光缆架空路由段落较多，线路故障率较高，可采用具有eOTDR功能的监控板卡，便于管理维护衰耗、OSNR等指标。

3.3 业务对接方案

若BRAS及数据交换机已下沉至县局，乡镇OLT上联电路直接在县局终端，县乡OTN系统与数据交换机可以采用如下两种方式：(1) 10GE/GE业务端口对接；(2)分组化支路板卡对接。采用第一种方式，数据交换机与OTN系统端口需要一一对应，配置的端口较多，而且随着业务升级，会造成大量端口浪费；采用第二种方式，分组化支路板卡起到端口收敛汇聚的作用，节省较多的低速率端口，也可以与BRAS设备直接对接，省去数据交换机这一层面。实际应用中可根据设备选型和集采结果，选择分组化支路板卡进行业务对接。

若BRAS仍在市局核心机房，县乡波分系统与市到县波分系统需要对接，同上分析，可采用分组化端口与市到县OTN系统层面对接，或采用光层级别的波长调度。

对于大多数乡村OLT的承载，由于业务量较小，OLT上联链路带宽多为N＊GE，可以采用PTN收敛汇聚后通过OTN承载。

县乡OTN系统业务承载方式如图2所示。

3.4 保护方式选取

OTN系统可以采用ODUk-SNCP保护、客户侧1+1保护和光线路侧保护(OLP)等多种保护方式。

ODUk-SNCP保护：保护配置比较简单，不需要倒换协议，倒换时间短，不会影响后期扩波，维护方便，但线路侧OTU板卡使用较多，成本相对较高。

客户侧1+1保护：在支路侧使用工作和保护两个OTU，双发选收，实现重要业务的保护，倒换速度快，稳定可靠。

光线路侧保护(OLP)：在系统光层外设置光开关器件，配置两条光缆路由，光通路双发选收，实现光缆层面的保护。

图2 县乡OTN业务承载示意图

县到乡OTN系统对承载业务一般不采用保护，但对于安全性较高的路由段落、特殊的业务承载需求，县到乡OTN系统可以从业务特点、成本造价以及管理维护便利等方面，选取最优保护方式。

3.5 设备选型建议

县局节点的光通道较多，需要处理大量的业务调度和终端，机房面积、电源条件较好，应采用光电分离的大容量OTN设备，具备大容量的交叉调度能力；乡镇一般只有2个光通道方向，终端的业务较少，而且乡镇节点机房面积、电源条件较差，可以采用容量较小的紧凑型OTN设备，业务板卡集成度高，电源功耗小。OTN系统可以根据业务需求以及机房条件灵活选择设备类型，但为了管理维护需要，设备类型不宜超过两种，不同设备类型应支持混合组网。

县局节点可以采用以下两种光电调度配置策略：(1)不共电交叉方式，波道业务交叉不跨机架，缺点是机位占用较多；(2)共电交叉方式，波道业务需跨机架调度，可以减少机架数量，节省机房空间。如图3所示。

根据以上两种配置策略，参考某厂家设备类型，可得出参考模型表1。县局、乡镇节点可以根据机房空间、配套条件以及管理维护需要，选择一种光电调度配置策略进行设备部署。