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        全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商傳送網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)趨勢(shì)

        2011-02-06 03:38:02郭棟李偉強(qiáng)
        移動(dòng)通信 2011年21期

        郭棟 李偉強(qiáng)

        【摘要】全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的驅(qū)動(dòng)下,移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的各層網(wǎng)絡(luò)都面臨著巨大的變革。作為傳輸網(wǎng)下游的無(wú)線接入和上游的核心網(wǎng)都在逐步實(shí)現(xiàn)融合,配合這一發(fā)展方向,傳送網(wǎng)也需要梳理現(xiàn)在多系統(tǒng)疊加的混亂,朝向統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),依區(qū)域細(xì)分,匯聚層下沉的趨勢(shì)演進(jìn)。

        【關(guān)鍵詞】全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)傳送網(wǎng)演進(jìn)區(qū)域中心

        1移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商傳送網(wǎng)發(fā)展介紹

        1.1早期面向語(yǔ)音業(yè)務(wù)的SDH網(wǎng)絡(luò)(1994~2008)

        光傳送網(wǎng)剛出現(xiàn)時(shí),主要面對(duì)的仍是固話和移動(dòng)電話回傳的需求,這些語(yǔ)音業(yè)務(wù)需要的是一種可靠的專有傳輸通道,而SDH技術(shù)迎合了這一需求。

        (1)SDH/MSTP多業(yè)務(wù)承載平臺(tái)

        SDH全稱為同步數(shù)字傳輸體制,是一種基于TDM幀結(jié)構(gòu)的同步傳輸技術(shù)。它具有國(guó)際統(tǒng)一的數(shù)字傳輸標(biāo)準(zhǔn)STM-N,采用同步復(fù)用方式和靈活的復(fù)用映射結(jié)構(gòu),擁有豐富的開(kāi)銷比特用于網(wǎng)絡(luò)的操作管理和維護(hù),具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)光接口和各速率系統(tǒng)間完美的技術(shù)兼容性,因此被運(yùn)營(yíng)商廣泛采用。從2002年開(kāi)始,面對(duì)初步升溫的IP業(yè)務(wù)需求,SDH網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始進(jìn)行MSTP設(shè)備改造,通過(guò)映射方式實(shí)現(xiàn)分組化業(yè)務(wù)在SDH網(wǎng)絡(luò)上的承載。

        (2)WDM對(duì)于長(zhǎng)途傳送的補(bǔ)充

        一干、二干的長(zhǎng)距離傳輸對(duì)SDH系統(tǒng)一直是難題,20世紀(jì)末引入的WDM技術(shù)解決了這類長(zhǎng)距離、大容量業(yè)務(wù)的傳輸難題,而WDM只能完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)靜態(tài)通道傳輸,缺少數(shù)據(jù)交換和調(diào)度能力的缺點(diǎn)由承載于其上的STM信號(hào)彌補(bǔ),最終形成目前龐大、成熟的SDH+WDM網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

        1.2傳送網(wǎng)向IP化轉(zhuǎn)變(2008~2012)

        3G普及使IP業(yè)務(wù)終于成為傳送網(wǎng)不可忽視的重要需求,以時(shí)分同步技術(shù)為基礎(chǔ)的MSTP網(wǎng)絡(luò)用于傳輸IP業(yè)務(wù)效率低的先天缺點(diǎn)再也無(wú)法掩蓋,因此,SDH+WDM的傳送網(wǎng)架構(gòu)讓位于能夠良好兼容TDM和分組業(yè)務(wù)的PTN+OTN傳送網(wǎng)架構(gòu)。

        (1)使用PTN承載3G回傳業(yè)務(wù)

        PTN技術(shù)基于分組的架構(gòu),繼承了MSTP的理念,融合了Ethernet和MPLS的優(yōu)點(diǎn),是下一代分組承載的技術(shù)。3G/LTE業(yè)務(wù)的帶寬需求主要來(lái)源于移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有流量不確定和突發(fā)等特性,因此需要傳輸網(wǎng)具備業(yè)務(wù)的收斂匯聚能力,有效利用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源,節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資。

        (2)WDM向OTN升級(jí)

        OTN技術(shù)由WDM技術(shù)演進(jìn)而來(lái),初期在WDM設(shè)備上增加了OTN接口和ROADM(光交叉),實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)級(jí)別調(diào)度,起到光配線架作用;在初期OTN基礎(chǔ)上,后期又增加了電交叉模塊,引入了波長(zhǎng)/子波長(zhǎng)交叉連接功能。為各類速率客戶信號(hào)提供復(fù)用、調(diào)度功能。

        1.3ASON和向全光網(wǎng)演進(jìn)(2012~)

        ASON全稱為自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò),是一種控制平面技術(shù)。通過(guò)統(tǒng)一的接口、路由、信令協(xié)議實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)通路的快速自動(dòng)建立、維護(hù)、拆除、保護(hù)/恢復(fù),以及業(yè)務(wù)的SLA及全網(wǎng)的流量工程(TE)。電層的ASON技術(shù)已經(jīng)在SDH、PTN網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn),未來(lái)只要解決OXC的技術(shù)困難,結(jié)合ROADM的應(yīng)用,就能夠?qū)崿F(xiàn)光層的自動(dòng)波長(zhǎng)路由分配,將一直延續(xù)至今的靜態(tài)路由環(huán)形網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)最終進(jìn)化成動(dòng)態(tài)分配路由的網(wǎng)狀網(wǎng)架構(gòu),實(shí)現(xiàn)全光的IP傳送網(wǎng)。

        2現(xiàn)有傳送網(wǎng)分析

        2.1SDH/MSTP

        經(jīng)過(guò)十余年建設(shè),國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商都擁有大規(guī)模成熟的SDH/MSTP網(wǎng)絡(luò),廣泛應(yīng)用于一干、二干和城域網(wǎng),承載著固話、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、寬帶接入、專線、數(shù)據(jù)調(diào)度等業(yè)務(wù)。

        SDH/MSTP定位于承載GSM回傳業(yè)務(wù),同時(shí)承載少量集團(tuán)專線業(yè)務(wù)。在啟動(dòng)PTN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)后,中國(guó)移動(dòng)已明確提出采用分組化傳送設(shè)備取代SDH/MSTP設(shè)備。現(xiàn)有SDH網(wǎng)絡(luò)基本停止新建SDH網(wǎng)絡(luò)。只通過(guò)少量新建站點(diǎn)和擴(kuò)容板卡方式滿足GSM承載需求。但由于現(xiàn)有2G業(yè)務(wù)規(guī)模龐大,SDH網(wǎng)絡(luò)仍將存在很長(zhǎng)時(shí)間。

        2.2PTN

        中國(guó)移動(dòng)擁有目前世界唯一的大規(guī)模商用PTN網(wǎng)絡(luò),以其作為面向3G乃至未來(lái)LTE大帶寬IP化回傳需求的承載平臺(tái)。

        PTN網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)階段主要定位于承載3G移動(dòng)回傳業(yè)務(wù),既保證高質(zhì)量的電信級(jí)傳送(電信級(jí)的保護(hù)倒換和帶寬保證),又能對(duì)分組業(yè)務(wù)提供統(tǒng)計(jì)復(fù)用,提高帶寬利用率和轉(zhuǎn)發(fā)效率。

        為區(qū)別傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡(luò),PTN網(wǎng)絡(luò)采用獨(dú)立組網(wǎng)原則,在現(xiàn)有SDH傳統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)上疊加PTN網(wǎng)絡(luò),骨干層采用10GE系統(tǒng),用于機(jī)樓間電路調(diào)度。匯聚層采用10GE系統(tǒng),接八層引入GE PTN設(shè)備,現(xiàn)階段主要滿足TD基站的承載需求。

        2.3OTN

        OTN網(wǎng)絡(luò)被廣泛部署在一干、二干中用于各類業(yè)務(wù)的調(diào)度。在城域網(wǎng)中,OTN通過(guò)OTN接口實(shí)現(xiàn)多種客戶信號(hào)的封裝和透明傳送,如以太網(wǎng)、白定義速率數(shù)據(jù)流等,因此城域波分系統(tǒng)是一個(gè)大顆粒業(yè)務(wù)的統(tǒng)一傳送平臺(tái),主要用于核心層骨干機(jī)樓間大顆粒IP業(yè)務(wù)的調(diào)度;同時(shí)在部分一、二類地市建設(shè)有波分匯聚環(huán)用于骨干節(jié)點(diǎn)至骨干節(jié)點(diǎn)間的業(yè)務(wù)傳送,滿足大顆粒IP電路匯聚、接入以及長(zhǎng)距離傳輸需求。近期,OTN網(wǎng)絡(luò)定位于寬帶接入等大顆粒(GE以上)業(yè)務(wù)的傳送,后期將逐步考慮分組傳送設(shè)備PTN至骨干節(jié)點(diǎn)的透明傳送等需求。

        新建城域OTN主要采用40*10G系統(tǒng),部分業(yè)務(wù)量大的地市采用80*10G系統(tǒng),同時(shí)在核心機(jī)樓間少量部署40*40GE系統(tǒng)用于骨干層業(yè)務(wù)調(diào)度。

        3面向全業(yè)務(wù)的傳送網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)

        3.1全業(yè)務(wù)場(chǎng)景下傳送環(huán)境的改變

        (1)接入側(cè)的四網(wǎng)融合

        在全業(yè)務(wù)背景下,業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)空前復(fù)雜,WLAN、2G、3G乃至LTE四種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將在密集市區(qū)同時(shí)存在;而且集團(tuán)客戶專線和分散的家庭客戶業(yè)務(wù)的目標(biāo)客戶群也覆蓋著同一片區(qū)域。如此高密度的網(wǎng)絡(luò)疊加,意味著二十平米的接入機(jī)房須同時(shí)容納BTS、NodeB、ONU、SDH、PTN四套設(shè)備,機(jī)房空間和電源供應(yīng)十分緊張;而且疊加的網(wǎng)絡(luò)都有各自獨(dú)立的纖芯需求,這將榨干市區(qū)有限的管線資源。

        為了應(yīng)對(duì),中國(guó)移動(dòng)一方面推進(jìn)BBU和RRU分離技術(shù)及部署C-RAN,簡(jiǎn)化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。降低無(wú)線設(shè)備對(duì)機(jī)房資源的需求;另一方面,推動(dòng)2G、TD、LTE、WLAN四網(wǎng)在接入側(cè)實(shí)現(xiàn)融合,通過(guò)統(tǒng)一的接入釋放現(xiàn)有接入網(wǎng)SDH、PTN、PON三網(wǎng)相互疊加下占用的機(jī)房與纖芯。

        (2)核心網(wǎng)的演進(jìn)

        核心網(wǎng)演進(jìn)朝接口IP化、接入端POOL化和架構(gòu)扁平化方向發(fā)展,引入CM-IMS網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有IMS融合,將現(xiàn)有固網(wǎng)SS、移動(dòng)SS、移動(dòng)TDM交換,PSTN統(tǒng)一至CS域和PS域,實(shí)現(xiàn)ABits和lu-CS接口IP化,部署MSC POOL,PS域演進(jìn)至SAE架構(gòu),部署SGSN POOL,HLR和HSS逐步融合,實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的用戶數(shù)據(jù)管理和語(yǔ)音、數(shù)據(jù)接口。

        3.2區(qū)域中心建設(shè)必要性

        (1)應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)資源的壓力,提高網(wǎng)絡(luò)效率

        現(xiàn)網(wǎng)采用SDH、PTN匯聚環(huán)相互獨(dú)立,疊加建設(shè),各自上聯(lián)至核心機(jī)樓的建設(shè)方式。這種建設(shè)方式造成的

        結(jié)果是現(xiàn)在核心機(jī)樓普遍下聯(lián)數(shù)十個(gè)匯聚環(huán),各匯聚環(huán)路由長(zhǎng),覆蓋范圍大,在密集市區(qū)相互交叉重合,接入混亂。全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)下,網(wǎng)絡(luò)流量將十倍于現(xiàn)有業(yè)務(wù),如果繼續(xù)維持現(xiàn)有建設(shè)方式,通過(guò)拆環(huán)加點(diǎn)方式不斷擴(kuò)容,機(jī)房、電源、管線等基礎(chǔ)資源勢(shì)必?zé)o法負(fù)荷。

        為梳理混亂的匯聚環(huán)網(wǎng),釋放基礎(chǔ)資源,在現(xiàn)有匯聚層上添加一層大容量調(diào)度網(wǎng)絡(luò)十分必要。將城市分割為相互獨(dú)立的業(yè)務(wù)區(qū),通過(guò)區(qū)域中心匯聚區(qū)域內(nèi)各種傳輸業(yè)務(wù),將現(xiàn)有路由長(zhǎng),覆蓋范圍大的SDH/PTN匯聚環(huán)從核心機(jī)樓剝離,退化為以區(qū)域中心為上聯(lián)目標(biāo)的小匯聚環(huán)。區(qū)域范圍內(nèi)匯聚環(huán)通過(guò)合理規(guī)劃,各自覆蓋相應(yīng)范圍,避免重合,基礎(chǔ)資源從而得到解放。

        (2)統(tǒng)一的核心網(wǎng)接口的需求

        CM-IMS下的核心網(wǎng)融合大大簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)邊緣接口,WLAN、GSM、TD、LTE、集團(tuán)客戶專線、家庭客戶等業(yè)務(wù)將從現(xiàn)在多樣分散的接口統(tǒng)一匯聚至POOL化的MSC和S-GW內(nèi)。統(tǒng)一接口要求對(duì)應(yīng)傳送網(wǎng)鏈接的穩(wěn)定,不斷拆環(huán)加點(diǎn)的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)顯然無(wú)法滿足要求,而區(qū)域中心結(jié)點(diǎn)通過(guò)OTN上聯(lián)核心機(jī)樓,因?yàn)閰^(qū)域劃分的固定和OTN巨大的傳輸容量,新增城域調(diào)度環(huán)可以維持相對(duì)的穩(wěn)定。

        3.3網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的選擇

        (1)OTN下沉面臨的問(wèn)題

        面對(duì)迅速增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)流量,OTN下沉至匯聚層是一勞永逸的方案,即使采用高密度集成的mini OTN系統(tǒng),也能夠提供120G以上的數(shù)據(jù)帶寬,能滿足相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)需求。但OTN用于匯聚環(huán)也存在問(wèn)題:

        ◆高成本。相對(duì)于PTN設(shè)備價(jià)格,40*10G OTN價(jià)格仍較貴,若規(guī)模部署OTN匯聚環(huán),投資規(guī)模將十分龐大。

        ◆調(diào)度和維護(hù)。OTN系統(tǒng)不具備PTN靈活的通道創(chuàng)建、管理能力。在四網(wǎng)共存下,仍將長(zhǎng)期存在大量小顆粒業(yè)務(wù)和低速率通道,OTN數(shù)量有限的子通道難以應(yīng)對(duì)這類需求。

        ◆缺乏收斂能力。OTN系統(tǒng)依靠透?jìng)髂J匠休d接入,采用全OTN架構(gòu)的匯聚環(huán)無(wú)法收斂帶寬,會(huì)造成巨大帶寬浪費(fèi)。

        ◆時(shí)間同步。OTN目前仍無(wú)法做到1588V2信號(hào)的透?jìng)?,這意味著區(qū)域內(nèi)的時(shí)間同步無(wú)法通過(guò)匯聚層解決。

        (2)PTN+OTN架構(gòu)的部署優(yōu)勢(shì)

        PTN最大的不足是容量有限,在現(xiàn)有大面積覆蓋的情況下,PTN匯聚環(huán)10GE的帶寬會(huì)迅速被寬帶接入榨干;但采用按區(qū)域分割的小匯聚環(huán)建設(shè)模式,單匯聚環(huán)覆蓋面積大大減小,同時(shí)OLT不需再依靠PTN回傳而直接接入OTN城域調(diào)度環(huán),匯聚環(huán)單環(huán)承載壓力將大大減輕。

        解決容量問(wèn)題后,PTN+OTN的模式可表現(xiàn)出雙系統(tǒng)互補(bǔ)的顯著優(yōu)勢(shì):

        ◆PTN匯聚環(huán)低成本高密度建設(shè)與OTN大容量的互補(bǔ):PTN匯聚設(shè)備成本低,功耗低,匯聚環(huán)可以深度下沉,提高接入環(huán)的承載效率。而OTN的大容量又保證了下沉后大量PTN環(huán)的承載。

        ◆PTN匯聚環(huán)完成區(qū)域業(yè)務(wù)收斂功能:對(duì)于潮汐效應(yīng)明顯的移動(dòng)業(yè)務(wù),匯聚環(huán)的業(yè)務(wù)收斂是有效提高網(wǎng)絡(luò)利用率的手段。四網(wǎng)融合帶來(lái)統(tǒng)一的PTN接入,而PTN匯聚環(huán)可以對(duì)接入層帶寬進(jìn)行收斂,提高系統(tǒng)傳輸效率。

        4傳送網(wǎng)節(jié)點(diǎn)部署建議

        在具體實(shí)施PTN+OTN區(qū)域分割的傳輸網(wǎng)部署時(shí),應(yīng)當(dāng)考慮以下幾點(diǎn):

        (1)區(qū)域中心機(jī)房和核心機(jī)樓的定位關(guān)系,匯聚層PTN不必都與核心節(jié)點(diǎn)組環(huán)。

        (2)在業(yè)務(wù)密集區(qū)域適當(dāng)考慮組建10GE接入環(huán)。

        (3)OTN覆蓋節(jié)點(diǎn)和沒(méi)有OTN覆蓋節(jié)點(diǎn)的對(duì)接。

        5結(jié)束語(yǔ)

        和以往相比,全業(yè)務(wù)背景下的傳送網(wǎng)絡(luò)需要承載多種業(yè)務(wù),包括基站、集團(tuán)專線、家庭客戶、WLAN等,部分業(yè)務(wù)的帶寬需求也隨著客戶需求和業(yè)務(wù)的多樣性而呈爆發(fā)式增長(zhǎng),因此在這個(gè)背景下的傳送網(wǎng)規(guī)劃顯得更為重要。選擇合適的承載方式、引入策略以及如何考慮和現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡銜接,成為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)者要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)者應(yīng)根據(jù)客戶業(yè)務(wù)需求,結(jié)合自身網(wǎng)絡(luò)資源現(xiàn)狀,在保護(hù)已有投資和前提下綜合各種因素,以便靈活選擇合適的組網(wǎng)方案,建設(shè)滿足全業(yè)務(wù)需求安全可靠的傳送網(wǎng)絡(luò)。

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