城域骨干OTN 系统组网研究

2021-11-08宋珍珍王强

广东通信技术 2021年10期

［宋珍珍王强］

1 引言

随着精品专线、超清视频、5G 等全业务的承载需求，电信网络加速向大带宽、动态化、多连接及低时延的方向演进。基于此出现的OTN 新技术，主要有以下3 个方向：一是单波道速率由100 G 提升至400 G 实现带宽提速，二是ROADM（可重构光分插复用）、OXC（光交叉连接）等光交叉技术助力灵活调度[1]，三是客户侧支持多种业务类型，支持OSU（光业务单元），政企专线业务端到端开通。根据实际网络需求，如何在城域骨干OTN 系统上进行网络结构优化调整及新技术应用，更加高效满足业务承载需求，具有重要意义。同时高带宽、强交叉带来的高能耗问题也是实际建设中需要考虑的重点问题之一，本文提出了根据不同业务需求，兼顾绿色节能，节省用电成本的方案。

2 网络现状分析

目前某地市城域骨干OTN 系统建设有核心层、骨干汇聚层、普通汇聚层OTN 三级环网结构，其中核心层、骨干汇聚层为100 G OTN 系统，普通汇聚层为10 G OTN系统，均为电交叉OTN 设备。对现网承载业务情况进行分析，目前主要业务承载需求为OLT 上联、移动互联网、CDN（内容分发网络）、集客专线等。对不同层级的业务需求进行分析，可以得出结论。

（1）核心层目前为环网结构，环路节点数2～4 个，承载业务的75%左右均为视频业务流量引起的移动互联网、CDN 业务需求，以100 G 带宽为主，局向、带宽比较固定。

（2）骨干汇聚层为环网结构，环路节点数一般为4～8 个，上面承载的业务，一部分为BRAS（宽带接入服务器）设备上联的需求（占比65%），一部分为PTN 承载链路需求（占比26%），都需要到核心层进行流量终结或流量疏导。

（3）普通汇聚层业务，95%以上需求为OLT 上联需求。此外还有少量的集客专线承载需求。

各层级业务承载流量占比分析如图1 所示。

图1 城域骨干OTN 系统业务承载流量分析

Omdia 机构预测未来个人业务数据如图2 所示，在2018～2024 年期间，来自蜂窝网络和消费者固定宽带网络的总数据流量将以28.7%的复合年增长率增长，视频业务带宽流量仍然会处于主导地位[2]。另一方面，随着5G +、云计算、大数据推动政企业务的迅猛发展，专线全面转型提速，原来通过OLT/PTN 承载的部分专线业务会转为直接通过OTN 承载，以达到大带宽、低时延的要求，这部分业务局向随机，带宽颗粒不定，且需要快速开通，需要OTN 具备灵活的业务调度、端到端快速开通的能力。

图2 个人业务数据流量预测

3 组网分析

3.1 核心层

根据以上业务分析，核心层大部分业务需求来自于核心机房之间移动互联网设备、CDN 设备等的互联需求。这部分业务的特点为带宽大、站点少、局向固定，可通过定期预测性扩容解决，期间需要动态调整的可能性小。OTN 大颗粒电交叉高能耗问题一直是制约工程建设的问题，大量现有机房的配套电源和机房装机方式均无法满足工程装机需求[3]。本文建议采用支线路合一板卡的波分设备（WDM 设备）组网，以降低设备功耗。WDM 设备采用环路形式或者点对点形式组网，通过合分波板与OTU板的配合，以类似裸光纤直连的方式进行业务承载，如图3 所示。WDM 设备与OTN 设备相比，可省去交叉单元的配置，且业务单元板卡数量减少50%，单机架功耗可降低约32%，单100 G 带宽功耗可降低约110 W。WDM 系统的缺点是会失去一部分业务配置和调度的灵活性，但考虑到大量的基本不需动态调整的业务承载，本文认为WDM设备既可以满足业务需要，又可以有效地降低功耗需求。

图3 核心层400 G WDM 环路

另外一部分业务需求为政企专线及其它网络引起的突发扩容，尤其是政企专线业务，要求调度灵活、开通迅速。针对这部分业务需求，建议使用电交叉+OXC 方式组网。核心节点采用OXC全光交叉技术增强光层调度的灵活性，加上集群技术扩展单节点无阻塞调度能力，业务上下仍然使用电交叉，做到所有连接网管可配置。OXC 技术适用于多维度节点的调度，核心层组建MESH 网络，使调度更加灵活，增强网络安全性。系统采用单波道200 G/400 G，满足业务灵活调度、大容量快速疏导，网络结构见图4。

3.2 汇聚层

根据以上业务分析，骨干汇聚层的业务流向91%以上均为骨干汇聚节点至核心节点的需求，而来自于普通汇聚层业务流量95%以上均至骨干汇聚节点终结，只有少量需要通过骨干汇聚节点转接。因此目前来看，现网的电交叉+FOADM（固定光分插复用）设备可以满足业务需求。随着政企业务的迅猛发展，骨干汇聚节点的多维度业务调度功能会越来越重要，如果波道利用率达到70%，需要新建系统，建议设备配置为电交叉+ROADM 设备，与核心层网络一起组建统一的网管可控的光、电交叉系统，增强业务的快速开通能力。环路单波道带宽配置为100 G/200 G。组网结构上，骨干汇聚环上联至核心层就近的两个核心节点，在核心节点上进行业务的终结或转接，如图4 所示。