传输网络承载农村家庭宽带的优化方案概述

史召

宁夏通信规划设计院（有限责任公司） 宁夏 银川 750011

引言

如今，互联网已经成为社会和经济发展的重要推动力，互联网在我们的生活、生产、工作、学习中无处不在。2013年8月17日，中国国务院发布了“宽带中国”战略实施方案，意味着发展宽带网络是国家战略性公共基础设施。

2016年我区进行了电信普遍服务试点建设工程，对于区内农村区域进行了宽带业务覆盖及接入，随着家庭宽带业务接入量的日益增加，对于承载其业务的传输网络提出了更高要求。本文就宁夏移动对于农村家庭宽带的接入方案及带宽需求进行分析、阐述其对承载业务的传输网络的挑战，同时提出解决方案。

1 农村宽带业务建设方式及带宽需求

1.1 建设方式

宁夏移动农村宽带接入选用GPON技术标准的FTTH覆盖，各行政村建设主干光缆接入就近局端基站，上联至农村基站新增安装的小型OLT设备，新增OLT设备以2*GE光口接入基站PTN设备，利用PTN系统接入层、汇聚层、核心层网络将宽带业务传送至核心机房的CMnet交换机，接入移动CMnet网络，为农村居民提供20M有线宽带服务，同时为驻地村委会、中小学、卫生所、电商服务点、农资商店等公共服务机构提供有线宽带接入服务。

目前，宁夏移动农村宽带接入网络结构图如下图所示：

图1 宁夏移动农村宽带接入网络结构图

1.2 带宽需求测算

1.2.1 PTN系统接入环网带宽需求。按照上述上联链路图，农村家庭宽带上联电路自接入层基站PTN设备开始占用城域网传输系统资源，计算业务带宽需要自基站PTN设备承载带宽起至核心层PTN设备落地止[1]。

假定现网某个接入环上所有基站节点PTN设备均下挂OLT设备，计算此接入环上承载的业务带宽可依据此环覆盖的总家庭宽带用户数进行计算，公式如下：

PTN接入环占用带宽=覆盖用户数×实装率×单用户平均带宽×用户并发率×数据并发率。

取定测算参数如下：

1.2.1.1 用户签约带宽=20M，带宽利用率为50%（集团预测2020年的取值），则：每用户平均带宽=20×100%×50%=10M。

1.2.1.2 取定用户并发率=57%；数据并发率=40%。

1.2.1.3 取定实装率2018年=20%，2019年=30%，2020年=40%。

根据以上取值及设定，我们以单接入环网覆盖用户数为2000户及4500户两个界限计算基站带宽，可以得到下面2组数据：

表1 接入环承载家庭宽带业务带宽需求表

综合上述计算结果，同时考虑现有PTN接入环以GE容量为主，以2018年为例，对PTN接入环网承载能力分析如下：

当某接入环覆盖用户数少于2000户时，带宽需求约为1个GE容量，此时在原有GE接入环的基础上叠加GE容量可满足家宽需求；

当某接入环覆盖用户数大于2000户小于4500户时，带宽需求约2个GE容量，此时就需要叠加2个GE容量，通常此种情况由于占用PTN设备GE光口数量及本地网光缆纤芯较多，更倾向于直接将环网升级为10GE容量；

当某接入环覆盖用户数大于4500户时，带宽需求超过2个GE容量，考虑直接将接入环网升级为10GE容量。

1.2.2 PTN系统汇聚/核心环网带宽需求。根据宁夏移动某本地网现网数据，单个汇聚环网平均接入8个承载农村家庭宽带业务的接入环网，结合以上对接入层环网的带宽需求分析，截至2018年底的预测值，平均单个汇聚环网承载家庭宽带业务带宽需求最少为8个GE，而现网汇聚/核心层普遍为10GE容量，承载家庭宽带的能力均需要提升，即叠加10GE容量或升级100G容量。

2 传输网络应对策略

2.1 传输网络瓶颈

农村家庭宽带初期部署时，接入用户数量规模较小，PTN接入环网均采用叠加GE容量的方式进行承载，随着接入用户数逐渐增大，部分接入环2个GE环网容量已不能满足带宽需求，必须对接入环网进行10GE容量升级，同时对相应流量越限的汇聚环网进行10GE容量叠加[2]。

综上PTN系统承载模式，在业务中后期，大量农村家庭宽带用户接入引起的数量多、颗粒小、集中爆发的突发业务使得PTN传输网络产生了如下瓶颈：

2.1.1 大量接入环网升级10GE造成汇聚节点PTN设备需要提供大量的10GE端口。

2.1.2 接入环网升级10GE需要替换现网中不支持10GE能力的基站PTN设备，提高宽带接入成本、延长接入周期。

2.1.3 集中的大带宽业务上传对汇聚节点PTN设备能力带来压力。

2.1.4 随着BRAS设备下沉至县级机房，基站PTN上传业务至县级BRAS设备需要业务来回调度，大量占用基站接入环网及相应汇聚环网资源。

2.2 承载模式转变

针对以上网络瓶颈，结合BRAS下沉方案，仍由PTN系统来承载农村家庭宽带业务，凸显出了传送效率低、带宽瓶颈、不易扩容等缺点，已不能满足快速增长的家庭宽带业务，必须选择一种能够承载大颗粒业务且易于扩容的传输系统来承载，在这种背景下，OTN系统则更适合传输农村家庭宽带业务。

在农村各大乡镇基站/汇聚机房部署OTN系统，与县级机房即BRAS节点组建OTN环网，各基站OLT设备由原上联基站PTN设备改为占用裸光纤（局内或跨局）上联就近乡镇OTN系统（下挂交换机），利用OTN系统将电路传送至BRAS设备。承载模式发生了如下改变：

2.2.1 承载农村家庭宽带业务的传输网络由PTN系统转变为OTN系统，另有少量距离乡镇OTN节点较远的OLT设备，仍采用PTN系统承载，不会对PTN网络带来很大网络冲击。

2.2.2 家庭宽带业务电路终点由地市核心局转变为区县BRAS机房。

承载模式转变后的农村家庭宽带接入网络结构图如下图所示：

图2 承载模式转变后的农村家庭宽带接入网络结构图

随着农村家庭宽带业务继续扩大接入规模，后期流量增加时，仅需随之扩容OLT上联链路及其相关乡镇OTN系统至BRAS节点的10GE电路，即可以满足宽带业务需求[3]。

3 结束语

随着人们生活水平的提高，今后的宽带家庭将是一个个网络化和信息化的家庭，外部有高速互联网相连，内部有家庭网络控制着各类智能家电，也可以使各种家用设备之间进行信息传输，这些丰富的应用场景都需要建立在足够大的带宽基础上，因此，承载家庭宽带的传输系统在建设之初就必须具备良好的可扩展性，才能更安全、高效、可靠的承载灵活、高速的家庭宽带。

传输网络作为通信支撑系统，是一个公共的传送平台，为满足各种业务的需求，必须面向未来、统筹需求、整体规划、分步实施，应及时对传输系统中不能满足业务需求和安全保障的设备进行扩容或更新换代，才能保证全网的安全性，并在接入能力上满足各类业务发展的需要。