譚旺生
(中國移動通信集團廣東有限公司韶關分公司,廣東 韶關 512029)
在2G 到5G 的網(wǎng)絡演進過程中,中國移動各本地傳送網(wǎng)先后建設了同步數(shù)字體系(Synchronous Digital Hierarchy,SDH)網(wǎng)絡、光傳送網(wǎng)絡(Optical Transport Network,OTN)、分組傳送網(wǎng)絡(Packet Transport Network,PTN)、切片分組網(wǎng)絡(Slicing Packet Network,SPN)等傳輸承載網(wǎng)。目前,SDH網(wǎng)絡主要用于承載黨政軍、金融等高價值政企專線業(yè)務,以及少量2G 基站回傳業(yè)務;PTN 網(wǎng)絡主要用于承載2G 和4G 基站回傳業(yè)務和普通政企專線業(yè)務;OTN 網(wǎng)絡主要用于承載大顆粒互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務;SPN 網(wǎng)絡還在不斷地建設完善中,主要用于承載5G 基站回傳業(yè)務。
為應對政府、金融、醫(yī)療等行業(yè)客戶的帶寬升級及低時延、多連接、跨地市等需求升級,各運營商紛紛開展網(wǎng)絡及產(chǎn)品重構,啟動了政企OTN 專網(wǎng)建設。政企OTN 專網(wǎng)通過對現(xiàn)網(wǎng)OTN 進行優(yōu)化改造,增加虛容器(Virtual Container,VC)交叉調度能力,端到端打通省干OTN 與城域OTN 網(wǎng)絡,部署智能網(wǎng)管、業(yè)務前端及網(wǎng)管后端系統(tǒng)開發(fā),實現(xiàn)業(yè)務智慧運營、快速發(fā)放、靈活調整,打造架構極簡、技術領先、業(yè)務智能高效的傳送網(wǎng)絡。
目前主流設備廠家已停止SDH 設備供貨,并逐步停止SDH 網(wǎng)絡相關服務,SDH 技術已進入生命尾期[1]。各運營商現(xiàn)網(wǎng)大部分SDH 設備在網(wǎng)已超過10 年,面臨著設備停產(chǎn)、無維保服務等不利因素,對現(xiàn)網(wǎng)SDH 業(yè)務帶來較大的安全隱患,而且SDH設備集成度低、功耗高、利用率低,占用了大量機房空間動力及光纜纖芯資源,耗費了較多的網(wǎng)絡維護成本。
針對SDH 網(wǎng)絡嚴重老舊,總體擁有成本(Total Cost of Ownership,TCO)高,無法滿足后續(xù)業(yè)務需求的情況,各運營商紛紛采用新型VC-OTN 設備試點開展SDH 退網(wǎng)工作。雖然SDH 網(wǎng)絡上僅承載了少量小顆粒的政企專線業(yè)務,但SDH 還需要維系端到端的網(wǎng)絡承載[2],保持完整的“骨干—匯聚—接入”三層網(wǎng)絡架構,因此采用VC-OTN 設備開展SDH 退網(wǎng)工作實際困難重重。
為有效解決SDH 退網(wǎng)工作中的實際困難,本文提出了一種基于政企OTN 專網(wǎng)的SDH 退網(wǎng)改造方案。
VC-OTN 技術基于OTN 架構,通過定義VC 適配光通路數(shù)據(jù)單元(Optical channel data unit,ODU)幀結構,采用統(tǒng)一線卡進行封裝映射,并同時支持ODU 和VC 兩種交叉顆粒,實現(xiàn)了同時對OTN 和SDH業(yè)務的承載[3]。VC-OTN技術融合了L0層(光層)+L1 層(TDM 層)+L2 層技術(ETH/MPLS 層),可提供基于波長(λ)、分組(Packet,PKT)、ODU和VC 的統(tǒng)一交叉調度。
VC-OTN 的系統(tǒng)架構如圖1 所示,其交叉可以分為電層交叉和光層交叉兩個部分。電層支持以太網(wǎng)(Ethernet,ETH)支路板、OTN 支路板、時分復用(Time-Division Multiplexing,TDM)支路板等類型,其電層交叉調度能夠處理PKT、ODU 和VC 平面任意顆粒的業(yè)務,如MPLS-TP 數(shù)據(jù)包、OTN-N 顆粒、STM-N 顆粒的業(yè)務。
圖1 VC-OTN 交叉原理
本地網(wǎng)SDH 網(wǎng)絡分為骨干層、匯聚層、接入層,其組網(wǎng)架構如圖2 所示,各網(wǎng)絡層級的作用如下文所述。
圖2 本地網(wǎng)SDH 組網(wǎng)架構
2.1.1 SDH 骨干環(huán)
SDH 骨干環(huán)由多個核心機樓間的大容量SDH設備組環(huán),一般為2.5 Gbit/s 環(huán)或10 Gbit/s 環(huán)。負責核心機樓間的SDH 業(yè)務承載以及專線業(yè)務跨區(qū)調度,并作為省干SDH 與本地SDH 的對接節(jié)點,負責跨省、跨市的業(yè)務調度。
2.1.2 SDH 匯聚環(huán)
SDH 匯聚環(huán)由多個匯聚機房間的SDH 設備組環(huán),一般為2.5 Gbit/s 環(huán)。負責單個區(qū)縣或多個區(qū)縣內的SDH 業(yè)務匯聚。同一SDH 匯聚環(huán)內的匯聚節(jié)點間的光纜距離通常在10~80 km 之間。
2.1.3 SDH 接入環(huán)
通常由放置在基站或集團客戶機房中的SDH接入設備組環(huán),一般為155 Mbit/s 環(huán)或622 Mbit/s 環(huán),負責較小范圍內的SDH 業(yè)務接入。同一SDH 接入環(huán)內,SDH 接入節(jié)點間的光纜距離通常在1~10 km之間。
SDH 接入環(huán)在清空全部業(yè)務承載后即可整體退網(wǎng)下電,或者對單個無業(yè)務的SDH 接入節(jié)點進行“減點縮環(huán)”以實現(xiàn)該節(jié)點的退網(wǎng)下電。然而,由于SDH 匯聚環(huán)內各匯聚節(jié)點間的距離普遍較遠(通常為10~80 km),單臺SDH 匯聚設備清空業(yè)務后也往往需要保留作為光中繼節(jié)點,因此需要在清空整個SDH 匯聚環(huán)的業(yè)務承載后才能進行退網(wǎng)下電。此外,SDH 骨干環(huán)負責了各匯聚環(huán)間及機樓間的SDH 業(yè)務調度,需要在全部SDH 匯聚環(huán)退網(wǎng)后才能進行退網(wǎng)下電。
因此,現(xiàn)階段開展SDH 退網(wǎng)的方式主要為通過新型VC-OTN 設備替換現(xiàn)網(wǎng)SDH 匯聚設備。由于VC-OTN 設備容量更大、處理能力更強,可實現(xiàn)1 ∶N替換同機房的多臺SDH 匯聚設備,以節(jié)省機房空間和能耗。
具體替換方案有逐點改造和逐環(huán)改造兩種模式。逐點改造模式需提前對老舊網(wǎng)絡還原分析,以割接單元為站點,先在環(huán)內插入新建VC-OTN 節(jié)點,再做業(yè)務搬遷,割接方案復雜。逐環(huán)改造模式需先按1 ∶1 完成新匯聚環(huán)建設,分批實施業(yè)務割接,割接單元為鏈路。兩種改造模式的方案如表1 所示。
表1 傳統(tǒng)VC-OTN 替換SDH 退網(wǎng)方案
逐點改造和逐環(huán)改造兩種模式均需要在保持原有SDH 網(wǎng)絡拓撲不變的前提下,開展VC-OTN 設備替換與現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務搬遷,割接工作量大,運維成本投入高,實施較為困難。同時改造之后形成的VCOTN 網(wǎng)絡完全延續(xù)了原SDH 網(wǎng)絡的組網(wǎng)拓撲與傳統(tǒng)SDH 組網(wǎng)鏈路,其本質還屬于SDH 網(wǎng)絡。
為此,本文設計一種更加實用高效的SDH 退網(wǎng)改造方案。
政企OTN 專網(wǎng)在本地網(wǎng)層面的部署方案如圖3所示。
圖3 政企OTN 專網(wǎng)部署方案
在核心機樓、重要匯聚機房部署大型VC-OTN設備(如OSN9800-U32),在關鍵節(jié)點增加具備VC 交叉功能的設備進行小顆粒電路業(yè)務打散、匯聚、調度,協(xié)同現(xiàn)網(wǎng)OTN 實現(xiàn)小顆粒電路承載。
新增匯聚層客戶終端設備(Customer Premise Equipment,CPE),通常使用中小型VC-OTN(如OSN9800-M24 或 者OSN1800V),并采用10GE環(huán)網(wǎng)組網(wǎng),下掛接入層CPE 設備[4](小型VC-OTN),新增匯聚層CPE 設備至現(xiàn)有匯聚OTN 間通過透傳連接。
根據(jù)客戶需求,按需部署接入CPE 設備(如OSN1800V 或者OSN1800II),可采用環(huán)形或鏈形組網(wǎng)。
基于政企OTN 專網(wǎng)超大速率、全面兼容等特性,如運營商在部署政企OTN 專網(wǎng)的過程中,同時考慮專線業(yè)務發(fā)展需求與SDH 退網(wǎng)需求,通過合理的組網(wǎng)規(guī)劃與業(yè)務割接,可同步實現(xiàn)政企OTN專網(wǎng)的廣域覆蓋與SDH 骨干匯聚層整體退網(wǎng)的網(wǎng)絡演進目標,并有效提升投資收益、降低網(wǎng)絡運維成本。
為此,基于政企OTN 專網(wǎng)的SDH 退網(wǎng)改造方案的思路為,建設一張與現(xiàn)網(wǎng)SDH 骨干匯聚層重疊覆蓋的政企OTN 專網(wǎng),并在此基礎上進行優(yōu)化組網(wǎng),使其具備完整的SDH 骨干匯聚層功能。在政企OTN 專網(wǎng)入網(wǎng)后,直接通過SDH 接入環(huán)批量割接的方式清空現(xiàn)網(wǎng)SDH 骨干匯聚層全部業(yè)務承載,高效實現(xiàn)SDH 骨干匯聚層整體退網(wǎng)以及政企OTN 專網(wǎng)與SDH 接入層完全融合。因此,基于政企OTN 專網(wǎng)的SDH 退網(wǎng)改造方案是一種網(wǎng)絡級的改造方案,具體如圖4 所示。
圖4 基于政企OTN 專網(wǎng)的SDH 退網(wǎng)改造方案
為了使新建政企OTN 專網(wǎng)具備完整的SDH 骨干匯聚層功能,并形成與現(xiàn)網(wǎng)SDH骨干匯聚層的“重疊覆蓋”,需要對新建政企OTN 組網(wǎng)做若干優(yōu)化。
(1)在核心機樓大型VC-OTN 設備之間組建N×10 GE/100 GE 的環(huán)網(wǎng),完全承擔原SDH 骨干層調度功能。
(2)現(xiàn)網(wǎng)SDH 匯聚節(jié)點機房均需建設至少1臺匯聚CPE 設備,以形成與現(xiàn)網(wǎng)SDH 匯聚層的“重疊覆蓋”。此外,還可以根據(jù)政企OTN 專線業(yè)務需求在非SDH 匯聚機房補充建設匯聚CPE 設備。
(3)新建匯聚CPE 環(huán)采用10 GE 組環(huán),環(huán)上節(jié)點數(shù)控制在2~4 個之間,完全承擔原SDH 匯聚層功能。規(guī)劃時應充分結合本地專線業(yè)務分布與光纜網(wǎng)現(xiàn)狀,一次性將所有新建匯聚CPE 設備組建為N個匯聚CPE 環(huán)。新建匯聚CPE 環(huán)的拓撲結構(站點、路由)與現(xiàn)網(wǎng)SDH 匯聚環(huán)拓撲無須相同。
(4)現(xiàn)網(wǎng)SDH 骨干匯聚層建設于十幾年前,SDH 匯聚環(huán)上節(jié)點數(shù)量規(guī)范為4~8 個。當前本地光纜網(wǎng)(匯聚機房、光纜路由等)及業(yè)務分布早已發(fā)生較大變化。因此新建匯聚CPE 組網(wǎng)應參照目前主流的傳送網(wǎng)網(wǎng)格化規(guī)劃思路(綜合業(yè)務匯聚區(qū)—綜合業(yè)務接入?yún)^(qū)—微網(wǎng)格),面向政企OTN 業(yè)務需求,合理劃分新建匯聚CPE 環(huán)覆蓋范圍,并選擇合適的光纜路由進行組環(huán)。
(5)核心機樓大型VC-OTN 設備和匯聚CPE設備需配置足夠的STM-N 板卡和端口,用于后續(xù)SDH 業(yè)務接入及現(xiàn)網(wǎng)SDH 業(yè)務割接。
在現(xiàn)網(wǎng)SDH 網(wǎng)絡極度輕載的情況下,基于政企OTN 專網(wǎng)的SDH 退網(wǎng)改造方案在一次性完成政企OTN 專網(wǎng)建設后,僅需要批量將帶專線業(yè)務的SDH 接入環(huán)割接到政企OTN 專網(wǎng),即可實現(xiàn)SDH骨干匯聚層快速高效退網(wǎng)。
具體業(yè)務融合割接方案為,先通過插入式搬遷方案將政企OTN 專網(wǎng)的VC-OTN 設備插入SDH 網(wǎng)絡關鍵節(jié)點間,再通過網(wǎng)管搬遷工具分批完成現(xiàn)網(wǎng)專線業(yè)務割接到政企OTN 專網(wǎng)。通過采取自上而下的業(yè)務整合和遷移方案與自下而上的接入層整改退網(wǎng)方案,加快SDH 退網(wǎng)工作效率。
同時由于政企OTN 專網(wǎng)的VC-OTN 設備與SDH 匯聚設備位于相同機房,待割接的SDH 接入環(huán)上聯(lián)站點保持不變,割接方案簡潔高效,100%同機房跳纖,可實現(xiàn)以SDH匯聚環(huán)為單位進行退網(wǎng)。
SDH 網(wǎng)絡建設于十幾年前,主要用于滿足2G基站及小顆粒政企專線業(yè)務,其網(wǎng)絡結構老舊,也未能覆蓋業(yè)務新發(fā)展區(qū)域,同時SDH 組網(wǎng)規(guī)范也與政企OTN 專網(wǎng)有較大區(qū)別。如為了滿足SDH 退網(wǎng)需求而單純地進行VC-OTN 設備替換SDH 設備(傳統(tǒng)方案),在網(wǎng)絡建設投入基本相同的情況下,僅能得到一張使用VC-OTN 設備搭建的SDH 網(wǎng)絡,完全繼承了原SDH 網(wǎng)絡的拓撲結構、組網(wǎng)鏈路、網(wǎng)絡容量及網(wǎng)絡覆蓋,無法滿足后續(xù)政企OTN 專線業(yè)務需求,整體投資效益不高。由于現(xiàn)網(wǎng)大部分SDH 專線業(yè)務的A 端和Z 端分別從不同的SDH 匯聚環(huán)匯入,在傳統(tǒng)VC-OTN 替換SDH 退網(wǎng)改造方案下,網(wǎng)絡割接工作量巨大。
(1)逐點替換場景下,每個匯聚節(jié)點替換均需要對匯聚環(huán)上所有業(yè)務進行割接,因此單條SDH業(yè)務涉及割接次數(shù)為N次,N等于業(yè)務A/Z 端歸屬匯聚環(huán)上節(jié)點數(shù)量之和。
(2)逐環(huán)割接場景下,每個匯聚環(huán)替換均需要對環(huán)上所有業(yè)務進行割接,因此單條SDH業(yè)務(跨匯聚環(huán))涉及割接次數(shù)需至少2 次,其中A 端、Z端歸屬匯聚環(huán)各割接1 次。
由此可見,傳統(tǒng)VC-OTN 替換SDH 退網(wǎng)改造方案割接工作量巨大。而基于政企OTN 專網(wǎng)的SDH 退網(wǎng)改造方案采用了網(wǎng)絡級替換改造方案,單條SDH 業(yè)務僅需進行1 次端到端業(yè)務割接。
綜上,與傳統(tǒng)VC-OTN 替換SDH 退網(wǎng)改造方案相比,基于政企OTN 專網(wǎng)的SDH 退網(wǎng)改造方案具有以下優(yōu)勢:
(1)在保持VC-OTN 設備1 ∶N替換同機房SDH 匯聚設備的基礎上,本方案整體割接工作量大幅減少,并可通過割接工具實施批量割接,業(yè)務割接方案簡潔高效。
(2)新建政企OTN 專網(wǎng)完全采用規(guī)范的政企OTN 組網(wǎng)方案,匯聚CPE 環(huán)為10 GE 環(huán)網(wǎng)、環(huán)上節(jié)點數(shù)為2~4 個,匯聚CPE 設備通過現(xiàn)網(wǎng)匯聚OTN 環(huán)透傳10GE 上聯(lián)至骨干層VC-OTN 設備。
(3)新建政企OTN 專網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲與現(xiàn)網(wǎng)SDH網(wǎng)絡拓撲完全解耦,突破了原有SDH 網(wǎng)絡拓撲的限制。在保證重疊覆蓋的前提下,政企OTN 專網(wǎng)的匯聚CPE 環(huán)的組環(huán)站點、環(huán)上節(jié)點數(shù)量、組網(wǎng)光纜路由均可以按當前光纜網(wǎng)情況結合未來業(yè)務需求進行重新規(guī)劃,還可以通過增加匯聚CPE 站點擴大匯聚層覆蓋范圍,從而使得新建網(wǎng)絡完整具備政企OTN 專網(wǎng)的超大速率、多業(yè)務接入等所有特性。
(4)在網(wǎng)絡改造過程中同步實現(xiàn)了政企OTN專網(wǎng)廣域覆蓋與SDH 骨干匯聚層整體退網(wǎng)的網(wǎng)絡演進目標,有效提升投資收益、降低網(wǎng)絡運維成本。
在某本地網(wǎng)新建政企OTN 專網(wǎng)的過程中,作者成功進行了基于政企OTN 專網(wǎng)的SDH 退網(wǎng)改造方案的實踐,在僅部署42 端VC-OTN 設備(2 端骨干設備與40 端匯聚設備)的情況下順利完成了全網(wǎng)SDH 退網(wǎng)改造工作。
一次性新建40 端VC-OTN 匯聚設備,在全面覆蓋“三區(qū)七縣”高價值區(qū)域的同時,同步實現(xiàn)對現(xiàn)網(wǎng)31 個SDH 匯聚節(jié)點機房全覆蓋。新建政企OTN專網(wǎng)入網(wǎng)后,直接通過業(yè)務遷移割接的方式清空SDH骨干匯聚層業(yè)務承載,實現(xiàn)了SDH 骨干匯聚層整體退網(wǎng)及政企OTN 專網(wǎng)與SDH 接入層全面融合。
本地網(wǎng)核心機樓2 個,SDH 骨干環(huán)3 個;SDH匯聚機房31 個,SDH 匯聚設備129 端(含擴展子架),現(xiàn)網(wǎng)17 個SDH 匯聚環(huán)主要以跨區(qū)縣組環(huán)的方式組網(wǎng)。全網(wǎng)SDH設備總共1 648端(含接入設備),所有設備均處于停產(chǎn)狀態(tài),82%的設備在網(wǎng)時長超過10年,給現(xiàn)網(wǎng)SDH專線業(yè)務帶來較大的安全風險。
在2 個核心機樓各部署1 端大型VC-OTN 設備(OSN9800-U32),并組建2 個10 GE 調度環(huán),兼作SDH 骨干調度環(huán)。共部署40 端匯聚CPE 設備(OSN1800V),組建了13 個10 GE 匯聚CPE 環(huán)(單個區(qū)縣內組環(huán)),兼作SDH 匯聚環(huán)。匯聚CPE 設備部署情況如表2 所示。
表2 匯聚CPE 設備部署情況
匯聚CPE 環(huán)采用“雙V 型”上聯(lián)至核心機樓的2 臺VC-OTN 骨干設備,“雙V 型”10GE 上聯(lián)鏈路通過現(xiàn)網(wǎng)OTN 匯聚環(huán)的10G 波道透傳。VCOTN 骨干調度環(huán)下掛13 個匯聚CPE 環(huán),考慮到自愈網(wǎng)絡50 ms 倒換的規(guī)格要求(一個設備帶的MSP環(huán)不超過8 個),無法針對每一個“倒V”組網(wǎng)配置MSP 環(huán)保護。因此無法沿用原有SDH 網(wǎng)絡的保護設計,需重新進行保護設計,確保目標VC-OTN組網(wǎng)保護能力不低于原SDH 組網(wǎng)的保護能力。目標VC-OTN 組網(wǎng)保護方案如表3 所述,詳細的組網(wǎng)保護方案如圖5 所示。
圖5 政企OTN 專網(wǎng)網(wǎng)絡保護方案
表3 傳統(tǒng)VC-OTN 替換SDH 退網(wǎng)方案
項目組在7 個月內完成了替換方案制訂、政企OTN 專網(wǎng)建設、SDH 網(wǎng)管與OTN 網(wǎng)管融合、業(yè)務遷移割接等工作,累計清理無效E1 數(shù)據(jù)超1.2 萬條,割接有效E1 業(yè)務超8 000 條;累計退網(wǎng)下電SDH骨干匯聚設備121 臺,SDH 接入層設備803 臺,完成了既定的網(wǎng)絡演進目標。
共退網(wǎng)下電924 端SDH 骨干匯聚及接入設備,每年節(jié)省電費超100萬元。騰退匯聚機房空間400 m2,騰退SDH 光纜纖芯折合48 芯光纜240 km,節(jié)省網(wǎng)絡投資超600 萬元。政企OTN 專網(wǎng)一步到位承載各類SDH 重要專線326 條,全面覆蓋本地重要客戶。依托政企OTN 智能網(wǎng)管,重要專線客戶實現(xiàn)了業(yè)務快速開通、帶寬按需可調[5]、自服務高效運營、按需彈性計費等個性化功能,顯著提升了客戶價值。
本文提出的基于政企OTN 專網(wǎng)的SDH 退網(wǎng)改造方案是通過建設一張與現(xiàn)網(wǎng)SDH 骨干匯聚層重疊覆蓋的政企OTN 專網(wǎng),并在此基礎上進行優(yōu)化組網(wǎng),使其具備完整的SDH 骨干匯聚層功能。在政企OTN 專網(wǎng)入網(wǎng)后,直接通過SDH 接入環(huán)批量割接的方式清空SDH 骨干匯聚層全部業(yè)務承載,高效實現(xiàn)SDH 骨干匯聚層整體退網(wǎng)以及政企OTN專網(wǎng)與SDH 接入層完全融合。
本文提出的割接方案簡潔高效,同時新建政企OTN 專網(wǎng)完全采用規(guī)范的政企OTN 組網(wǎng)方案,與現(xiàn)網(wǎng)SDH 網(wǎng)絡拓撲完全解耦,突破了原有SDH 網(wǎng)絡拓撲的限制,同步實現(xiàn)政企OTN 專網(wǎng)的廣域覆蓋與SDH 骨干匯聚層整體退網(wǎng)的網(wǎng)絡演進目標,有效提升投資收益、降低網(wǎng)絡運維成本。
作為一種網(wǎng)絡級的SDH 退網(wǎng)改造方案,本方案需要充分結合當?shù)豐DH 網(wǎng)絡現(xiàn)狀以及政企OTN專網(wǎng)規(guī)劃需求綜合制訂,尤其是在政企OTN 專網(wǎng)規(guī)劃階段要綜合考慮政企OTN 專線業(yè)務發(fā)展需求,以及現(xiàn)網(wǎng)SDH 承載業(yè)務及其退網(wǎng)割接所需的全部資源。
基于本方案的實用性與高效性,基于政企OTN專網(wǎng)的SDH 退網(wǎng)改造方案可作為SDH 網(wǎng)絡演進的重要方向之一。