通信传输网络整体规和建设方案研究

2021-06-08张壹

中国新通信 2021年3期

张壹

【摘要】传输网络是运营商通信网络的基础网络，是业务长久可持续发展的基础保障。网络规划建设应按照面向未来、统筹需求、整体规划、分步实施的原则，坚持网格化、IP化、差异化的规划思路，弥补基础资源短板、优化系统部署、着力提升网络承载能力，推动传输网向大容量，低时延的未来目标网络平滑演进，建立具有发展性、延展性、适应性的传输网络。基于此，文章从业务需求、网络规划、建设方案等方面分析，指导建立具有发展性、延展性、适应性的传输网络，更好地促进通信传输网络的发展与创新。

【关键词】通信传输网络业务需求发展规划传输技术

一、传输网络的介绍

传输网是通信网络中用以传送业务的网络，一般架构在交换网、数据网和核心网之下，用来提供信号传送和转换，属于基础网络系统。传输网系统一般包括微波系统、PDH、SDH、WDM/OTN、PTN/SPN、ASON等多种网络形式。

对于运营商传输网络，常用的传输网络主要有SDH、PTN/SPN、OTN等网络模型。随着业务和技术发展，SDH网络基本不再发展，PTN/SPN和OTN网络则由于其独特的大带宽、低时延等特性以及完善的兼容、保护机制，能更好的满足无线、专线等业务需求，将持续得到发展。

二、业务对传输网络的需求

2.1无线业务

无线业务主要从无线技术演进和基站规模规划着手，逐步向4.5G、5G业务演进，与无线规划规模结合，进行传输网络模型预测，测算无线接入基站对传输网接入层，汇聚层需求容量。

业务发展趋势传输预测：

2020年-2024年：接入环接入点数量保持为8，汇聚环带接入环数量保持20;接入环承载2G站点数量保持为8;接入环承载4G/5G宏站数量起始为8，每年保持增量为2;接入环承载4G/5G室分/微站数量起始为4，每年保持增量为2;全网汇聚环数量起始为50，每年增量为2。

无线业务带宽预测：

2020-2024年：4/5G宏站峰值从440M达到2G以上，均值从80M达到600M左右;4/5G基站室分及微站均值从40M到300M左右。

传输网各层次的带宽可按照如下公式计算（以2020年为例计算）：

2.2集客业务

集客业务是通信公司在信息化时代可持续发展的重要基础，提升集客业务覆盖率和客户体验是捆绑集客业务的重要手段。集客业务颗粒从2M到GE，业务需求由单一用户需求到多元化用户需求最终朝着定制化用户需求发展。集客业务的接入具有灵活多变性，需要根据客户的需要进行组网，承载业务应用朝着多元化发展。目前集客业务主要以2M、10M、20M、50M为主，后期业务发展将升级为50M、100M及100M以上带宽，同时对业务安全要求更高，时延更低。

2.3家客业务

截止到2020年底家客业务已经以200M、500M为主，预计2021年底200M以下的带宽将全部升级为500M和1000M，2022年底主要以1000M带宽为主（预测70%以上比例）业务。视频业务发展，对网络带宽和服务质量要求逐渐提高，家宽业务高流量、高并发、高感知的特性，对传输网提出更高的要求。

伴随用户侧带宽的提速，必须同步考虑OLT设备的上联带宽的扩容及城域汇聚层网络的扩容。以每用户500-1000M带宽考虑，每套OLT设备按照64个PON口计算，每个PON口按照1：32分光比计算，OLT上联带宽需9.6G-19.2G，同時也要考虑OTL双上联链路组网安全性，保证用户体验。

随着4K和VR等新技术的发展，用户对带宽需求越来越高，根据业务带宽预测模型，扩容10G上联和升级XGPON势在必行，远期网络将引入NGPON2技术。

三、传输网络整体规划研究

3.1传输系统规划

（1）PTN/SPN网络

PTN/SPN网络从核心、汇聚、接入三个层面分析带宽、分析每个层面是否满足下带业务需求，分析PTN汇聚层忙时流量是否超标、是否存在带宽利用率过高环路，合理优化网络结构，对槽位利用率过高站点进行设备替换升级。

（2）PON网络

演进方向：新建优选GPON，扩容控制EPON，按需引入XG-PON。

结合业务发展分析模型，分析PON网络上下行带宽和流量，通过设备资源利用率指导设备的升级。

用户数：单台OLT实装百兆用户超过300户时，升级为10GE上联。

利用率：设备槽位利用率控制在70%以下，槽位利用率超70%，需要新增设备。

流量： OLT设备单口上联口峰值流量利用率超过50%，设备上联带宽扩容1个GE。

上联流量超70%，需要新增10GE上联板卡;上联流量超90%，需要新增10GPON设备。

（3）OTN网络

演进方向：考虑业务带宽需求，扩容至100GE或N*100GE组网，使用小型OTN设备，OTN下沉至边缘，满足业务时延需求。

建设：应选择100G或支持100G平台的设备为主。

容量：当已配置波道数超过系统可配置波道数的70%时，可考虑新建波分平台。核心层的OTN系统应冗余波道数量不宜超过总配置波道数的20%。

扩容：老OTN系统选择增加100G扩展子架提升设备承载能力。

结构：逐步推进OTN网络的下沉，完成OTN全覆盖，满足长远的业务发展需要。

3.2传输技术应用

（1）超100G OTN技术

随着新兴业务的不断发展，业务流量急剧增长。作为基础承载网络，100G系统已规模部署，并从骨干和城域核心层向汇聚、接入层延伸，同时业界在超100G方面也已经展开了广泛的研究，相关标准完成了正式版本的发布。

目前商用的100G产品都是基于相干探测的单载波极化复用的QPSK调制码技术，频谱效率为2bit/s/Hz，单根光纤传输容量为8Tbps。超100G光网络传输频谱效率可以达到4bit/s/Hz或更高，单纤容量可达16Tbps以上。超100G的应用，在骨干网应用于容量的扩容，具备充足的带宽容量，以支撑5G业务量快速增长对PTN/SPN的高带宽需求;同时，现阶段超100G的传输距离可以满足城域网需要，考虑到DC互联成为未来城域网业务流量的主要增长点，因此可以考虑在城域或省干的核心层部署超100G平面实现DC互联。

（2）SPN技术

5G业务的差异化特性，需要基于统一的基础网络设施，针对具体场景需求进行功能剪裁及资源分片，并在其上进行各自的业务应用和控制，实现面向业务场景的按需适配，从而满足5G多样化场景的差异化需求。

SPN解决方案强化了控制面的功能，实现全网资源统一管理、业务统一编排与運维，解决了传统PTN跨域业务运维效率低下、网络抗多点故障的自愈能力较差等问题。

在网络架构上通过L3部署至边缘，提供灵活的转发调度，满足低时延应用的需求;另一方面可以满足5G网络部分核心网元功能有可能下沉至接入层的需求（如MEC边缘计算）。L3到边缘考虑引入动态路由协议，IP任意方向可达，实现mesh网络连接，满足4G、5G、NBIOT的规模横向流量。

网络结构将更加扁平化，一方面，随着业务发展驱动及DC下沉，5G核心网将在控制面集中的同时转发面向城域下沉，需要网络扁平化;另一方面，网络扁平化可以更好满足5G大量横向流量的调度和业务端到端的低时延的要求。

四、结论

随着通信技术的进步，通过科学合理的规划与建设，传输网络会进一步得到技术的升级和结构的优化，数据的传输更加快捷、高效和安全，从根本上解决大颗粒、大容量、低时延、高可靠等业务对通信网络的基本需求，促进移动通信行业向着稳定的方向发展。

参考文献

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