宽带提速背景下OLT上联承载策略研究

田洪宁，尹祖新，刘 琦，魏汝翔，赵 广，杨婧雅（中国联通研究院，北京 100048）

0 前言

随着国家“双千兆”战略的深入落实，2022 年，中国联通提出了“聚力打造全光接入、全域千兆、全屋Wi-Fi、全天候服务的宽带精品网”方案，要求加快推进宽带网络千兆升级，打造千兆城市。近年来，宽带升速、IPTV以及FTTR等新兴业务持续发展，部分传统承载方式已无法满足宽带业务升级需求，存在用户业务体验差、测速不通过等现象，如何实现宽带业务的高效承载迫在眉睫。在详细分析OLT 上联业务需求的基础上，分析比较了光纤直驱、基于光层、IP 层等各类承载技术方案，并给出IPRAN 承载优化改造建议及OLT上联承载策略。

1 OLT上联业务需求

1.1 承载路径及保护需求

如图1所示，OLT至BNG 采用点到点固定路径，一般情况下，BNG部署在汇聚机房，OLT部署在汇聚机房或综合业务接入点机房。在城区场景下，OLT 通过承载网直连大二层交换机或BNG。在乡镇场景下，OLT存在3 种组网结构：通过承载网直连县城大二层交换机或BNG、通过乡镇交换机统一收敛后经承载网与县城BNG 连接、农村OLT 与乡镇OLT 进行级联后与县城BNG连接。

图1 不同场景下OLT上联组网示意

对于接入用户规模较大的OLT 设备，其上联链路需具备双板卡、双上联、双路由保护能力，单OLT 接入多条上联链路时，要求承载网络提供双路由或具备双路由保护能力。

1.2 承载网带宽需求

伴随千兆宽带精品网建设的推进，全面增加精品覆盖、提升业务感知、满足高品质宽带的需求逐步凸显，宽带业务端到端的高带宽、低时延、海量连接以及网络智能化等需求对承载网提出了新的挑战。一方面，业务升级促使GPON/EPON 逐步向10G PON 演进，OLT 上联带宽需求从GE 升级为10GE。另一方面，针对现存的GPON 网络，考虑客户感知，承载网客户侧及线路侧需采用GE 及以上速率且线路侧带宽利用率需低于70%，以保障流量无拥塞。当承载千兆用户时，为满足用户测速需求，承载网线路侧接口需升级至10GE以上。

2 OLT上联业务承载现状及调整策略

2.1 现网OLT上联承载方式

如表1 所示，对某运营商北方、南方各3 个典型省分网络数据进行分析，城区的上联承载方式以光纤直驱为主，乡镇则呈现多元化，其中南方采用IPRAN 方式的占比较高。

表1 OLT上联业务承载方式分析

2.2 IPRAN承载问题分析

IPRAN 网络主要定位于3G/4G 移网回传、专线以及部分场景下固网业务的综合承载，随着千兆升速、IPTV 等业务的发展，IPRAN 已无法适应业务升级需求，部分承载在IPRAN 网络的宽带用户存在业务体验差、测速不通过等现象。IPRAN 承载OLT 业务主要存在3方面问题。

a）环路利用率过高。易对业务时延、抖动等性能产生影响，严重时会出现丢包甚至断网的情况，影响业务感知。

b）端口速率偏低。普遍采用GE 端口，无法满足千兆用户测速需求。

c）端口限速。考虑对移网业务质量的保护，部分省分在承载侧进行了流量限速（见图2），限速手段主要包括IPRAN 客户侧端口限速（模式1）和接入环宽带业务HQoS 限速（模式2），端口限速比在10%～60%，影响业务速率。

图2 IPRAN限速示意

2.3 IPRAN承载优化策略

一方面应开展常态化网络利用率及变化趋势监测；另一方面，在采用IPRAN 限速时，仅通过流量监测已无法发现问题，应加强对宽带用户业务感知的跟踪与监测，当用户服务存在问题时，及时进行端到端网络问题根因诊断。

对于开启IPRAN 承载限速的环路，若发现存在影响固网业务体验的情况，应放宽或取消承载侧限速并按需升级。

对于OLT 上联带宽和IPRAN 接入环网容量能够满足业务质量要求（包括用户感知和测速要求）的网络，建议继续保持现有承载方案。

对于IPRAN 接入环网容量不能满足需求（环上忙时均值流量带宽利用率高于70%或GE 环路承载千兆用户时）的网络，应进行环路速率升级或调整OLT 上联承载方式，同时应避免业务侧与组网侧速率倒挂现象。

对于OLT 上联带宽利用率过高的网络，可根据业务需要捆绑GE或升级为10GE链路。

3 OLT上联业务承载技术方案分析

当前主流承载方案主要包括光纤直驱、WDM/OTN、智能城域网3类，其中WDM/OTN、智能城域网方案可基于不同的设备配置及组网结构进一步细分为7个子方案。

3.1 光纤直驱

采用县乡或城区主干光缆承载时，OLT 至BRAS/SW 节点应在80 km 以内，新建县乡主干光缆环纤芯一般不少于48 芯，城区主干光缆不少于144 芯，乡镇及以下场景可在乡镇OLT 节点配置一级大二层交换机进行纤芯收敛。该方案为城区及近郊的主要承载方式，纤芯丰富时开通便捷且无带宽限制，其缺点在于传输距离受限，长距（超80 km）时需增加中继设备，且新建光缆施工周期长，同时缺少有效的保护手段，维护不便。

3.2 WDM/OTN

WDM/OTN 承载方案主要包括传统WDM 和PeOTN 两大类方案，每类方案根据收敛情况及波道分配方式可进一步细分为两小类共4 种方案（见图3）。其中，方式1 为传统波分，配置支线路合一板卡，各OLT 独享10G 波道，采用OLP 保护方式；方式2 为传统波分+SW，配置支线路合一板卡，各乡镇节点独享10G波道，各OLT 通过下沉的SW 收敛汇聚接入波分；方式3 为PeOTN 独享波道，各乡镇节点独享10G 波道，各OLT 通过以太汇聚板卡接入波分；方式4 为PeOTN 共享波道，每2～3个乡镇节点共享10G 波道，各OLT 通过以太汇聚板卡接入波分，该方案需要逐点分配带宽，规划复杂，每节点均需业务交叉，承载效率低，具有一定程度的性能损失，一般不建议采用。

图3 WDM/OTN承载方案

WDM/OTN 传输距离长，占用光纤资源少，OAM 强大，安全性高。采用独立波道时为刚性管道，业务质量有保障，采用PeOTN 线卡时可进行带宽、端口汇聚。但该方案建设成本偏高。

3.3 智能城域网

智能城域网为面向5G时代固移融合、云网一体的新型城域网络，现阶段可看作是IPRAN 网络的替代演进。IPRAN 网络已于2022年停止投资，未来将逐步融合至智能城域网。短期内IPRAN 与智能城域网仍为共存状态，为保障固网业务体验，需对现网部分承载OLT 业务的IPRAN 网络进行优化改造。根据网络演进趋势以及IPRAN 设备能力情况，新增OLT 业务不宜再通过传统IPRAN网络承载。

智能城域网承载OLT 业务时，根据收敛方式不同，可细分为3类方案，如图4所示。

a）MER 收敛至BNG。OLT 以QinQ 方式接入智能城域网MAR/MER，外层VLAN 标识业务及OLT，OLT上联MAR/MER 到BNG 互联的MER 之间配置EVPN VPWS，实现业务流量的承载。OLT 上联MAR/MER 可使用单条10GE 链路或者2 条10GE 链路捆绑上联，单台MER 与BNG 同局向互联链路至少为2 条，根据OLT 数量，上联MAR/MER 的链路带宽与MER 上联BNG之间的链路带宽收敛比为3倍及以上。采用该方案时，需专业合理规划外层VLAN，避免VLAN 标签重叠。

b）MER 与BNG 之间加大二层交换机收敛至BNG。MER 通过大二层交换机接入BNG 设备，通过EVPN VPWS 二层通道将OLT 所有VLAN 透传至大二层交换机，由交换机完成带宽的收敛，大二层交换机和BNG 设备根据流量带宽按需配置链路。该方案可避免VLAN重耕，但增加了网络层级。

c）MER至BNG之间不收敛。MER与BNG之间的端口和链路与接入OLT 一一对应，通过EVPN VPWS二层通道将OLT 所有VLAN 透传至BNG 设备，OLT 上联MAR/MER 的端口与MER 和BNG 间互联的端口数一致。每新增1 台OLT 需对应新增MER 和BNG 之间的端口和链路。该方案无需调整VLAN，但会大幅增加智网及BRAS端口规模。

智能城域网覆盖广泛，OLT 接入智能城域网较方便，具备较强的端口和带宽收敛能力，可实现业务综合承载，成本较低。但OLT 经智能城域网至BNG 设备会增加跳数、额外占用设备端口，同时需结合业务综合承载发展，合理规划网络带宽。

3.4 各承载方案比较

从业务需求的角度，各技术方案均能满足OLT 上联业务的基本需求，但各有优劣。各技术方案比较如表2所示。

根据全国OLT 部署情况及千兆用户上联需求，设计典型计算模型，县乡环路节点按5个估算（不含县城汇聚节点），每乡镇架构节点约1 个，每节点承载OLT设备规模按2 端考虑，单OLT 设备上联链路需求按2×10GE考虑，各方案建设成本如表3所示。

表3 各方案成本测算

由表3 可知，短距（环长<30 km）且纤芯资源丰富时采用“SW 下沉收敛纤芯+利旧光缆”建设成本最优，长距时10GE智能城域网建设成本最优。

采用传统波分方案时，通过SW 下沉进行端口收敛可显著降低承载成本，但仍高于智能城域网的建设成本，为100GE 智能城域网的1.15 倍以上、10GE 智能城域网的2倍以上。

4 交换机部署策略

宽带接入网逐步加快10G PON OLT 新增覆盖及GPON OLT 的10GE 上联改造，OLT 的上联10GE 链路规模大且链路带宽利用率普遍不高（现网约10%），对OLT 上联链路进行收敛后再接入BNG，一方面可减轻BNG 扩容压力，另一方面，下沉收敛也可大幅节省承载网资源。

SW 单端口造价低，通过SW 收敛后可有效降低网络成本，根据现网测试情况，合理部署大二层SW，不会降低网络质量或用户体验。但由于SW 缓存能力有限，流量拥塞时易出现丢包，影响业务质量，因此需根据业务流量合理控制收敛比。同时，SW 级联会产生收敛效率低、增加故障点以及专业界面交叉等多种问题，故通过交换机收敛时，应采用一级汇聚扁平化组网方式。

5 OLT上联业务承载策略

OLT承载方案涉及交换机、IP城域网、WDM/OTN、承载网等多张网络的建设，且专业界面存在交叉，因此，方案选择及建设时应保持专业间协同联动。

对于城区及近郊乡镇/农村区域，纤芯资源丰富、上联距离短，OLT上联应采用光纤直驱方式，经大二层SW 一级汇聚后接入BNG。对于远郊乡镇/农村区域，需结合本地县乡主干光缆纤芯、县乡波分、智能城域网覆盖及环网容量、利用率等资源现状，选择承载方案。不同典型场景下OLT上联承载策略建议如下。

a）场景1：县乡主干光缆纤芯资源充足且距离较短。OLT应采用光纤直驱方式承载，按需将大二层SW下沉到乡镇综合业务接入点对OLT 上联端口进行收敛，减少纤芯资源占用，大二层SW 上联的多条链路应实现不同物理路由的光缆保护。选择此方案时，乡镇大二层SW至BNG的光缆传输距离应小于80 km。

b）场景2：县乡波分已覆盖且有冗余资源。OLT可利旧波分资源进行承载，按需将大二层SW 下沉至乡镇综合业务接入点进行端口收敛，减少波分端口占用，大二层SW 上联链路可采用OLP 保护。若县乡波分已支持PeOTN，也可通过PeOTN 配置以太汇聚板卡对OLT上联端口进行收敛。

c）场景3：光纤、县乡波分等传输资源不足。考虑TCO 最优，OLT 可就近或新建接入智能城域网MAR 环网，通过智能城域网综合承载实现OLT 上联BNG。采用此方案时，智能城域网须配置成端口收敛模式，同时需宽带专业统筹规划OLT 外层VLAN，避免VLAN标签重叠，MER 进行端口收敛后直连BNG，减少额外端口占用及业务跳数。

6 结束语

OLT 作为宽带业务的核心节点，其上联链路承载质量对业务感知具有直接影响。同时，作为接入层网络，其链路规模达数十万级，不同的承载模式对运营商建网成本影响巨大。通过详细分析OLT 业务需求变化，针对现有承载技术多样化的状况，从技术体制维度梳理归纳了各技术方案，并从服务质量、成本预算等角度进行分析，提出了现有承载方案精准优化建议及上联承载策略，规范了OLT 上联承载模式，对提高承载网建设效率和投资效能具有重要意义。