林桂勇　中國信息通信研究院南方分院規(guī)劃咨詢工程師王先峰　中國信息通信研究院南方分院咨詢業(yè)務部主任

基于“寬帶中國”戰(zhàn)略下基礎承載網(wǎng)融合組網(wǎng)規(guī)劃研究

林桂勇中國信息通信研究院南方分院規(guī)劃咨詢工程師
王先峰中國信息通信研究院南方分院咨詢業(yè)務部主任

“寬帶中國”戰(zhàn)略的實施對基礎承載網(wǎng)的承載和接入能力均提出了更高的要求，本文結合某運營商網(wǎng)絡特點及其大力發(fā)展家庭寬帶業(yè)務中遇到的問題，分析基礎承載網(wǎng)融合組網(wǎng)，協(xié)同部署規(guī)劃策略，實現(xiàn)投資效益最優(yōu)化。

寬帶中國；基礎承載網(wǎng)；融合組網(wǎng)；投資效益

1　引言

近年來政府部門先后提出“寬帶中國”戰(zhàn)略，出臺“互聯(lián)網(wǎng)+”行動等指導意見。國家寬帶戰(zhàn)略的部署和實施，是繼國內通信運營商重組以來的通信行業(yè)重要變革事件。面對政府部門提出的“寬帶中國”、“提速降費”戰(zhàn)略，以及在當前傳輸網(wǎng)與數(shù)據(jù)網(wǎng)逐步融合的趨勢下，網(wǎng)絡基礎運營商應打破以往單專業(yè)規(guī)劃限制，根據(jù)用戶及業(yè)務發(fā)展統(tǒng)一進行城域傳輸網(wǎng)與數(shù)據(jù)網(wǎng)的網(wǎng)絡規(guī)劃、建設部署等?；A承載網(wǎng)網(wǎng)絡規(guī)劃方案宜采用總體投資效益最優(yōu)原則，不宜只考慮某一專業(yè)的投資效益。

2　城域傳輸網(wǎng)與數(shù)據(jù)網(wǎng)融合組網(wǎng)規(guī)劃

目前，城域數(shù)據(jù)網(wǎng)的寬帶接入服務器（BRAS）、業(yè)務路由器（SR）大部分集中部署在市區(qū)核心機房，交換機部署在鎮(zhèn)區(qū)匯聚機房。隨著寬帶提速戰(zhàn)略的實施，城域數(shù)據(jù)網(wǎng)流量規(guī)模增長將造成交換機上聯(lián)鏈路劇增，消耗大量傳輸資源，給投資、建設帶來一定壓力。因此，城域數(shù)據(jù)網(wǎng)設備下沉成為當前的主要建設策略。數(shù)據(jù)網(wǎng)下沉會對2個專業(yè)造成不同的影響：傳輸網(wǎng)方面，BRAS下沉可減少交換機上聯(lián)至BRAS/SR使用的波分、光纜等傳輸資源；數(shù)據(jù)網(wǎng)設備下沉有利于降低傳輸網(wǎng)投資和建設難度，緩解核心機房裝機空間，市電容量等壓力。數(shù)據(jù)網(wǎng)方面，BRAS下沉增加城域數(shù)據(jù)網(wǎng)設備的數(shù)量，投資和建設難度相對增加，且設備分布分散，維護難度增加。但設備分散放置相比集中放置安全性有所提高。

“寬帶中國”、“提速降費”等戰(zhàn)略要求城域數(shù)據(jù)網(wǎng)提供大帶寬承載，為實現(xiàn)快速收斂，有效節(jié)約城域傳輸資源，應實施數(shù)據(jù)網(wǎng)設備下沉規(guī)劃建設。采用融合BRAS、SR設備功能的寬帶網(wǎng)絡網(wǎng)關（BNG）設備從核心機房下沉至鎮(zhèn)區(qū)匯聚機房，實現(xiàn)全業(yè)務接入網(wǎng)OLT設備直連業(yè)務控制點，不再通過匯聚交換機收斂，實現(xiàn)城域數(shù)據(jù)網(wǎng)扁平化改造。為綜合考慮BNG設備下沉對傳輸網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)的整體投資效益影響，本文針對城域數(shù)據(jù)網(wǎng)的二（BNG設備下沉部署至鎮(zhèn)區(qū)匯聚機房）、三（BNG設備部署在核心機房）層組網(wǎng)架構分別進行分析，對OLT上聯(lián)鏈路（OLT—SW/BRAS/SR/BNG—CR）的總體投資做詳細測算。以其中一個鎮(zhèn)區(qū)為例，目前僅有1對交換機設備部署在鎮(zhèn)區(qū)匯聚機房，BRAS/SR設備安裝在核心機房，分析BNG設備下沉至鎮(zhèn)區(qū)與部署在核心機房的投資對比情況。

城域數(shù)據(jù)網(wǎng)投資分析依據(jù)其承載用戶數(shù)及流量進行規(guī)劃預測，合理安排投資。而城域數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)內鏈路主要承載OLT設備上聯(lián)流量。下文建立OLT設備上聯(lián)流量模型，并結合城域數(shù)據(jù)網(wǎng)二、三層組網(wǎng)架構分析不同組網(wǎng)結構下的投資效益。

OLT設備上聯(lián)流量計算模型：

公式（1）中：L為OLT設備上聯(lián)流量；B為業(yè)務分配帶寬；α為流量占空比，亦稱作數(shù)據(jù)并發(fā)比。即每單位時間占用流量的比例；β為業(yè)務滲透率，即簽約該業(yè)務的用戶比例；η為并發(fā)比，即該業(yè)務用戶同時在線比例；N為用戶數(shù)；δ為設備收斂比。

結合各類業(yè)務特征及各業(yè)務發(fā)展規(guī)劃，對上網(wǎng)業(yè)務流量占空比取值50％，IPTV業(yè)務流量占空比取值100％（即α1=50％、α2=100％）；家寬業(yè)務滲透率取值100％，視頻業(yè)務滲透率取值35％（即β1=100％、β2= 35％、）；并發(fā)比取值均為65％（即η=65％）?？紤]OLT設備按用戶端口帶寬按照1：4～1：8收斂，故設備收斂比取值25％（即δ=25％）。

利用上述計算模型可知OLT設備上聯(lián)流量，通過按照不同業(yè)務發(fā)展模型設定相關因素，輸入用戶數(shù)、單用戶業(yè)務分配帶寬即可知道各網(wǎng)絡層次所承載流量。為了業(yè)務的穩(wěn)定性，OLT設備采用雙上聯(lián)至城域數(shù)據(jù)網(wǎng)設備的組網(wǎng)架構。故OLT設備上聯(lián)端口數(shù)量計算模型為：

N1≥L÷（L1×M）（2）

公式（2）中：L1為OLT設備上聯(lián)端口可用帶寬；L 為OLT設備上聯(lián)流量；M為OLT設備上聯(lián)鏈路利用率，依據(jù)現(xiàn)網(wǎng)現(xiàn)狀一般取值50％；N1為OLT設備上聯(lián)端口數(shù)量，若L÷（L1×M）的值為偶數(shù)，則N1=L÷（L1×M）；若L÷（L1×M）的值為奇數(shù)，則N1=L÷（L1×M）+1。

利用公式（1）、（2），通過輸入用戶數(shù)、單用戶業(yè)務分配帶寬、綜合造價等參數(shù)后即可得出不同組網(wǎng)模型下的綜合投資。

（1）城域數(shù)據(jù)網(wǎng)設備組網(wǎng)及投資分析

在“寬帶中國”、“提速降費”的政策環(huán)境下，要求2017年全國所有設區(qū)市城區(qū)和大部分非設區(qū)市城區(qū)家庭具備100Mbit/s光纖接入能力，以及IPTV4K視頻平均比特率要求達到30Mbit/s以上。故本文對上網(wǎng)業(yè)務分配帶寬設置為100Mbit/s，IPTV業(yè)務分配帶寬為30Mbit/s，由此可得出不同用戶數(shù)規(guī)模下二、三層組網(wǎng)架構所需投資情況，主要投資內容包括城域數(shù)據(jù)網(wǎng)的設備新建及端口擴容，傳輸網(wǎng)的端口擴容以及這些新增建設規(guī)模所需的維護成本、電費成本等。由圖1可見，當用戶數(shù)達到較大規(guī)模，用戶帶寬大幅增加，交換機的收斂作用逐漸弱化，BRAS下沉的優(yōu)勢更加明顯。長遠來看，對于用戶規(guī)模大、業(yè)務發(fā)展好的區(qū)域，OLT直連BRAS的扁平化二層組網(wǎng)架構是城域數(shù)據(jù)網(wǎng)的發(fā)展趨勢。

（2）城域數(shù)據(jù)網(wǎng)設備下沉覆蓋區(qū)域策略

圖1　二/三層組網(wǎng)架構投資分析

城域數(shù)據(jù)網(wǎng)規(guī)劃建設二層組網(wǎng)架構，需合理規(guī)劃下沉的BNG設備覆蓋區(qū)域，主要分為BNG設備跨鎮(zhèn)區(qū)及單獨鎮(zhèn)區(qū)組網(wǎng)覆蓋兩種模型。用戶規(guī)模少的區(qū)域合并采用BNG設備跨鎮(zhèn)區(qū)覆蓋組網(wǎng)時，可節(jié)約下沉設備建設投資及規(guī)模，但OLT跨鎮(zhèn)區(qū)上聯(lián)BNG鏈路需消耗傳輸波分等資源；用戶規(guī)模大的區(qū)域采用BNG設備單獨鎮(zhèn)區(qū)覆蓋組網(wǎng)時，利用光纖直連滿足OLT上聯(lián)鏈路需求，但增加了設備規(guī)模及建設難度。城域數(shù)據(jù)網(wǎng)BNG設備下沉至各鎮(zhèn)區(qū)，可以一次性滿足接入網(wǎng)OLT上聯(lián)需求，但對傳輸網(wǎng)的波分資源、機房資源等卻提出了更大的需求。所以，針對BNG下沉覆蓋區(qū)域策略需統(tǒng)籌數(shù)據(jù)網(wǎng)、傳輸網(wǎng)投資建設情況，采取最優(yōu)化的方案，使投資效益最大化。由圖2可知OLT跨鎮(zhèn)區(qū)10GE波分上聯(lián)成本較高，當鎮(zhèn)區(qū)有8臺以上OLT且上聯(lián)流量需升級為10GE時建議采用BNG設備單獨覆蓋區(qū)域的下沉策略。

圖2　BNG設備不同覆蓋模型下投資分析

3　城域傳輸網(wǎng)資源需求統(tǒng)籌分析

傳輸網(wǎng)是實現(xiàn)網(wǎng)絡和業(yè)務長久可持續(xù)發(fā)展的基礎保障，應按照面向未來、統(tǒng)籌需求、整體規(guī)劃的原則部署。傳輸網(wǎng)應全面滿足全業(yè)務下LTE/TD/GSM、集團客戶、家庭寬帶等各種業(yè)務的綜合承載需求。在“寬帶中國”、“提速降費”的政策環(huán)境下，近期城市寬帶用戶平均速率將超過30Mbit/s。依據(jù)OLT設備上聯(lián)流量計算模型可知，當寬帶用戶數(shù)達到1.2萬戶時，其流量達到了100Gbit/s級別，對傳輸網(wǎng)波分承載需求劇增。所以需統(tǒng)籌結合家寬業(yè)務、IPTV業(yè)務、VoLTE商用部署等對傳輸網(wǎng)的大量承載需求，提前傳輸網(wǎng)10GEOTN系統(tǒng)升級改造至100GOTN傳輸系統(tǒng)，以及對波道利用率較高的OTN系統(tǒng)疊加新建環(huán)路，以滿足全業(yè)務、三網(wǎng)融合發(fā)展承載需求。

傳輸網(wǎng)匯聚機房改造需統(tǒng)籌OTN、PTN以及城域數(shù)據(jù)網(wǎng)BNG、OLT等設備的安裝需求，提出電源等配套設備的建設改造方案，避免匯聚機房外電擴容、蓄電池替換等建設任務重復建設，浪費機房空間及投資。同時，對裝機面積、電力資源緊張的機房要盡快搬遷改造及優(yōu)化調整，以滿足城域傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)設備安裝需求。

4　結束語

隨著全業(yè)務時代的到來及全網(wǎng)IP化的逐步深入，隸屬基礎承載網(wǎng)的城域傳輸網(wǎng)、城域數(shù)據(jù)網(wǎng)，其間存在著融合發(fā)展的需求和趨勢。完善三網(wǎng)融合發(fā)展，需更加科學地規(guī)劃分配業(yè)務承載，更加有效地利用網(wǎng)絡資源，更能綜合地提升網(wǎng)絡價值，降低網(wǎng)絡建設投資。本文通過統(tǒng)籌分析城域數(shù)據(jù)網(wǎng)設備二、三層組網(wǎng)模型下基礎承載網(wǎng)投資對比情況，得出用戶規(guī)模大、業(yè)務發(fā)展好的區(qū)域，OLT直連業(yè)務控制點的扁平化二層組網(wǎng)架構是城域數(shù)據(jù)網(wǎng)發(fā)展趨勢的結論。并針對城域網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)設備下沉覆蓋區(qū)域進行了投資分析對比，合理規(guī)劃城域網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)設備下沉覆蓋區(qū)域。對于傳輸網(wǎng)OTN、匯聚機房等建設規(guī)模則需統(tǒng)籌基礎承載網(wǎng)的OTN、PTN以及城域數(shù)據(jù)網(wǎng)BNG、OLT等設備安裝需求，整體規(guī)劃全面滿足?；A承載網(wǎng)規(guī)劃不宜只考慮某一專業(yè)的投資效益，應充分考慮用戶及業(yè)務的發(fā)展趨勢，全網(wǎng)規(guī)劃整體部署。

［1］國務院辦公廳.關于加快高速寬帶網(wǎng)絡建設推進網(wǎng)絡提速降費的指導意見［Z］.北京：國務院辦公廳，2015.

［2］葉亞偉.寬帶提速下的GPON/EPON網(wǎng)絡流量測算及改造方案研究［J］.中國新通信，2015（23）：130-131.

［3］張傲，程淑玲，楊柳.三網(wǎng)融合下的FTTx網(wǎng)絡［M］.北京：人民郵電出版社，2011.

（2016-06-20）