[沈孝萍 陳成運]
TV視頻業(yè)務影響下PON系統(tǒng)OLT上聯(lián)組網(wǎng)方案研究
[沈孝萍 陳成運]
針對某電信運營商TV視頻業(yè)務開展情況,提出TV視頻業(yè)務模型并進行流量測算,結合現(xiàn)有網(wǎng)絡資源情況,對OLT的上聯(lián)方案進行分析研究,為運營商快速有效地進行OLT上聯(lián)建設提供借鑒和參考。
OLT TV視頻 BRAS SR
沈孝萍
山東省郵電規(guī)劃設計院有限公司,工程師,注冊咨詢工程師,工學學士(南京郵電學院),工程碩士(北京郵電大學),主要從事核心網(wǎng)的規(guī)劃研究及設計工作。
陳成運
山東省郵電規(guī)劃設計院有限公司,工程師,工學學士(重慶郵電大學),工程碩士(北京郵電大學),主要從事數(shù)據(jù)、核心網(wǎng)的規(guī)劃研究及設計工作。
在寬帶中國戰(zhàn)略和三網(wǎng)融合推動下,電信運營商大力發(fā)展TV視頻用戶,用戶規(guī)模的快速增長對承載網(wǎng)組網(wǎng)和網(wǎng)絡質量的要求越來越高。OLT作為寬帶接入網(wǎng)綜合業(yè)務承載的關鍵設備,其上聯(lián)組網(wǎng)方式變得尤為重要。承載了大量軟交換語音、視頻以及集團接入業(yè)務的OLT如何可靠地向BRAS和SR匯聚成為運營商不得不面對的問題。為保證語音、視頻業(yè)務承載質量和用戶體驗,電信運營商應結合現(xiàn)有網(wǎng)絡基礎資源、設備容量和性能指標,根據(jù)業(yè)務發(fā)展情況和流量負荷指標,選擇相應的組網(wǎng)結構,達到降低網(wǎng)絡時延及丟包、提高用戶體驗的目的。本文提出了某電信運營商的TV視頻業(yè)務模型并依據(jù)業(yè)務模型進行流量測算,進而對OLT的上聯(lián)方案進行研究分析,為運營商快速有效地進行OLT上聯(lián)組網(wǎng)建設提供參考。
TV 視頻業(yè)務是指符合國家三網(wǎng)融合政策要求,以智能機頂盒、智能電視機及智能手機等終端為載體,提供在線觀看高清晰度電視廣播視聽節(jié)目及電視增值應用產(chǎn)品的寬帶多媒體業(yè)務,是國家全面推進三網(wǎng)融合及寬帶中國戰(zhàn)略下產(chǎn)生的跨界融合業(yè)務。
TV 視頻業(yè)務定位為電信運營商戰(zhàn)略、主導、基礎業(yè)務,是加快高速光纖普及、提升寬帶客戶感知、增強寬帶客戶黏性的關鍵驅動因素。TV 視頻業(yè)務推廣,將增強電信運營商拓展家庭互聯(lián)網(wǎng)市場差異化競爭能力,加快實現(xiàn)高帶寬產(chǎn)品普及,形成新的收入增長源。
對運營商而言,傳統(tǒng)的語音、短消息、數(shù)據(jù)業(yè)務逐漸飽和甚至萎縮,但隨著寬帶提速工作的開展,視頻業(yè)務作為寬帶的殺手級應用,可降低寬帶用戶離網(wǎng)率、增加新用戶,已成為運營商提升用戶ARPU值、增強用戶粘性的又一重要基礎業(yè)務。TV視頻業(yè)務有著廣闊的市場前景,思科VNI調(diào)研報告預測從2014至2019年,IP視頻流量將增長3倍,互聯(lián)網(wǎng)視頻流量將占全部互聯(lián)網(wǎng)流量的77%,高清和超高清互聯(lián)網(wǎng)視頻將占互聯(lián)網(wǎng)視頻流量的63%。
TV視頻業(yè)務區(qū)別傳統(tǒng)業(yè)務,具有“三高”特征:高并發(fā)、高流量、高感知。娛樂節(jié)目、重大賽事并發(fā)率高、長時間在線,持續(xù)100~120min視頻業(yè)務長時間占用大帶寬;而且網(wǎng)絡丟包、時延會引起花屏、馬賽克,嚴重影響用戶觀看體驗。TV視頻業(yè)務帶來的網(wǎng)絡挑戰(zhàn)及承載網(wǎng)的網(wǎng)絡架構演進如圖1所示。
圖1 TV視頻業(yè)務帶來的網(wǎng)絡挑戰(zhàn)及承載網(wǎng)網(wǎng)絡架構演進
為規(guī)?;_展 TV視頻 業(yè)務,減輕網(wǎng)絡帶寬流量壓力,某電信運營商TV視頻業(yè)務直播業(yè)務基于組播開展,OLT作為組播復制點,上行鏈路不考慮直播單播流量。某電信運營商寬帶用戶和TV視頻用戶業(yè)務模型設定如表1所示。
根據(jù)以上業(yè)務模型,OLT上行鏈路帶寬計算公式如下:
OLT上行鏈路帶寬=(寬帶用戶流量+TV視頻用戶流量)/上行帶寬利用率
表1 寬帶用戶和TV視頻用戶業(yè)務模型
其中,寬帶用戶流量=寬帶用戶規(guī)模*寬帶用戶并發(fā)比*每在線用戶帶寬;
TV視頻用戶流量=點播流量+直播流量。
其中,點播流量=寬帶用戶規(guī)模*TV視頻用戶滲透率*TV視頻用戶開機并發(fā)比*在線用戶的點播并發(fā)比*每用戶的點播折合流量;
組播復制點在OLT設備,直播流量和頻道數(shù)量有關,與用戶無關。點播流量和用戶規(guī)模、點播節(jié)目(標清、高清、4K)占比有關。
根據(jù)OLT上行鏈路帶寬計算公式,可以推算出不同帶寬下承載的用戶規(guī)模如表2所示。
表2 不同上聯(lián)帶寬可承載的寬帶用戶數(shù)
為保證軟交換語音、視頻業(yè)務承載質量和用戶體驗,寬帶網(wǎng)絡應向低負載、扁平化演進,有效控制各層級間鏈路帶寬利用率。OLT上聯(lián)方案應結合現(xiàn)有網(wǎng)絡基礎資源和投資規(guī)模、設備容量和性能指標,根據(jù)業(yè)務發(fā)展情況和流量負荷指標,選擇合適的組網(wǎng)結構,達到降低網(wǎng)絡時延丟包、提高用戶體驗的目的。
根據(jù)OLT部署位置和網(wǎng)絡負荷情況,可以分為以下幾種組網(wǎng)場景:
(1)OLT上聯(lián)組網(wǎng)場景一
場景一:OLT就近上聯(lián)綜合業(yè)務接入點次匯聚交換機,匯聚收斂后上連匯聚機房大二層交換機,業(yè)務分流后分別上連BRAS和SR設備。場景一的組網(wǎng)方式如圖2所示。
圖2 OLT就近上聯(lián)次匯聚交換機
場景選擇建議:本場景適用于單臺OLT設備承載寬帶用戶規(guī)模小于1300戶,上連峰值流量在3Gbit/s以內(nèi)、上連帶寬在4*GE以下,優(yōu)先采用GE顆粒電路上行。綜合業(yè)務接入點匯聚交換機及匯聚機房大二層交換機上連帶寬利用率應控制在60%以下。由于農(nóng)村用戶分布廣泛,OLT接入用戶規(guī)模較小,此場景組網(wǎng)主要適用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)。
建設原則建議:建議OLT設備與綜合業(yè)務接入點次匯聚交換機采用GE鏈路互連,次匯聚交換機可采用全千兆中低端交換機設備,端口容量不足時可采用具有擴展能力可插卡的高端匯聚交換機,設備應支持組播功能。
(2)OLT上聯(lián)組網(wǎng)場景二
場景二:適度扁平的方式組網(wǎng),OLT就近上連綜合業(yè)務接入點次匯聚交換機或匯聚機房大二層交換機,業(yè)務分流后分別上連BRAS和SR設備。場景二的組網(wǎng)方式如圖3所示。
圖3 OLT就近上聯(lián)次匯聚交換機或大二層交換機
場景選擇建議:本場景適用于單臺OLT設備承載寬帶用戶超過1300戶,上連峰值流量超過3Gbit/s,上連電路可采用10GE顆粒,考慮到網(wǎng)絡安全需配置2條10GE電路。綜合業(yè)務接入點匯聚交換機及匯聚機房大二層交換機上連帶寬利用率應控制在60%以下。此場景組網(wǎng)主要適用于市區(qū),及規(guī)模達到以上門限的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。
建設原則建議:OLT設備采用10GE鏈路上連,綜合業(yè)務接入點匯聚交換機宜采用擴展能力可插卡的高端匯聚交換機,并按照設備能力和端口需求配置高密度10GE接口板卡。
(3)OLT上聯(lián)組網(wǎng)場景三
場景三:完全扁平的方式組網(wǎng),OLT分別直接上連業(yè)務控制層BRAS和SR設備。場景三的組網(wǎng)方式如圖4所示。
圖4 OLT直連BRAS、SR
場景選擇建議:本場景適用于單臺OLT設備承載寬帶用戶超過7000戶。上行流量超過10Gbit/s,在本地傳送網(wǎng)承載條件允許的情況下,上行組網(wǎng)采用直接上連BRAS和SR設備。其中承載互聯(lián)網(wǎng)及視頻流量的鏈路可采用10GE顆粒,承載語音業(yè)務的鏈路可采用GE顆粒。此場景組網(wǎng)主要適用于市區(qū)。
建設原則建議:OLT應上連200G平臺或以上能力的BRAS設備,并按照設備能力和端口需求配置高密度10GE接口板卡。
隨著光改的進行,軟交換、IMS、IPTV應用等語音、寬帶、視頻業(yè)務都集中接入到OLT上,部分專線用戶也逐步通過PON接入,因此OLT的上連中繼安全變得尤為重要。為提高OLT上聯(lián)中繼健壯性,提升網(wǎng)絡質量和用戶感知,需考慮OLT上連中繼保護方案。
OLT上聯(lián)中繼設置的總體原則是按客觀需要實現(xiàn)多中繼多路由上連或有傳輸保護(當多于2條跨局中繼時至少要求存在2個物理路由);上連匯聚二層設備以單歸屬模式實現(xiàn)。具體可根據(jù)實際情況選擇以下4種保護方案。
(1)方案一:鏈路聚合、裸光纖不同物理路由
組網(wǎng)方式如圖5所示,上聯(lián)中繼通過多條不同物理路由裸光纖直連至上層單臺匯聚交換機(單歸屬),鏈路之間部署鏈路聚合功能,若條件具備建議進行跨板卡鏈路聚合。
圖5 鏈路聚合、裸光纖不同物理路由
(2)方案二:鏈路聚合、傳輸保護
組網(wǎng)方式如圖6所示,上聯(lián)中繼通過多鏈路傳輸自動保護(WDM、MSTP、OTN等)系統(tǒng)上聯(lián)至上層單臺匯聚交換機(單歸屬),鏈路之間部署鏈路聚合功能,若條件具備建議進行跨板卡聚合。
圖6 鏈路聚合、傳輸保護
(3)方案三:鏈路聚合、傳輸+裸光纖保護
組網(wǎng)方式如圖7所示,上聯(lián)中繼通過傳輸系統(tǒng)((WDM、MSTP、OTN等)+不同物理路由的裸纖上聯(lián)至上層單臺匯聚交換機(單歸屬),鏈路之間部署鏈路聚合功能,若條件具備建議進行跨板卡聚合。
圖7 鏈路聚合、傳輸+裸光纖保護
(4)方案四:單中繼、傳輸保護
組網(wǎng)方式如圖8所示,上聯(lián)中繼通過單中繼具有自動保護系統(tǒng)的傳輸(WDM、MSTP、OTN等)上聯(lián)至上層單臺匯聚交換機。
圖8 單中繼、傳輸保護
隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務高速發(fā)展以及國家大力推動三網(wǎng)融合,TV視頻業(yè)務有著廣闊的市場前景,TV視頻用戶在電信運營商的大力推動下快速增長,它將需要運營商提供更可靠的網(wǎng)絡支撐。電信運營商應結合現(xiàn)有網(wǎng)絡基礎資源、投資成本和性能指標,根據(jù)業(yè)務發(fā)展情況和流量負荷指標,選擇相應的組網(wǎng)結構,為TV視頻業(yè)務傳輸提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡環(huán)境,提升業(yè)務感知。
1 金永強.FTTH場景下OLT建設方式的探討.電信工程技術與標準化,2013(7)
2 趙軍.OLT雙上聯(lián)業(yè)務保護驗證測試.山東通信技術,2015(1)
10.3969/j.issn.1006-6403.2016.08.006
2016-07-27)