MSTP網(wǎng)絡(luò)交叉資源的使用分析及優(yōu)化策略

左書佳，劉曉松，陳煒，林曉軒

（中國移動通信集團(tuán)上海有限公司，上海 200233）

某移動城域傳送網(wǎng)共有86個(gè)匯聚環(huán)，主要采用10Gbit/s和2.5Gbit/s的MSTP設(shè)備組網(wǎng)，通過雙歸屬連接骨干層核心節(jié)點(diǎn)，業(yè)務(wù)分別從2個(gè)骨干核心點(diǎn)轉(zhuǎn)接進(jìn)入到骨干層進(jìn)行調(diào)度。其中市區(qū)匯聚環(huán)總數(shù)34個(gè)，均為10Gbit/s環(huán)，單環(huán)平均覆蓋面積約25km2。郊區(qū)匯聚環(huán)總數(shù)52個(gè)，其中包含35個(gè)10Gbit/s環(huán)，17個(gè)2.5Gbit/s環(huán)，單環(huán)平均覆蓋面積約123km2。郊區(qū)環(huán)覆蓋范圍較大，尤其是2.5Gbit/s環(huán)，接入能力更是捉襟見肘。

1 SDH城域傳送網(wǎng)使用現(xiàn)狀

在現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備使用過程中，由于多年的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整和擴(kuò)容，導(dǎo)致部分匯聚點(diǎn)下掛站點(diǎn)過度集中，雖然新設(shè)備都采用了高密度單板，槽位和端口資源不再成為瓶頸，但是交叉資源能力受各方面限制難以實(shí)現(xiàn)倍增，并逐漸成為瓶頸之一，部分環(huán)網(wǎng)匯聚點(diǎn)隨著業(yè)務(wù)的發(fā)放開始出現(xiàn)低階交叉資源不足的情況。對于10Gbit/s環(huán)而言，可以通過硬件升級的辦法將低階交叉容量由20Gbit/s提升到40Gbit/s，即256個(gè)VC4。徹底解決低階交叉資源瓶頸問題。但是對于2.5Gbit/s匯聚環(huán)，由于大部分匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè)備入網(wǎng)年限接近10年，設(shè)備型號較老，有些設(shè)備低階交叉容量僅為5Gbit/s（合計(jì)32個(gè)VC4），如圖1所示。并且無法通過硬件升級來提升低階交叉容量，所以就需要在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)進(jìn)行全面的考慮，盡量避開此類節(jié)點(diǎn)，對已經(jīng)產(chǎn)生瓶頸的站點(diǎn)要考慮改造方案，釋放一部分交叉資源，同時(shí)在今后的傳輸接入點(diǎn)設(shè)計(jì)需考慮相關(guān)因素，盡可能延緩出現(xiàn)低階交叉資源瓶頸問題的時(shí)間。

圖1 SDH交叉矩陣單元原理框圖

2 問題分析

我們以某匯聚環(huán)下的某匯聚點(diǎn)為例，說明一下低階交叉資源是如何出現(xiàn)瓶頸的。圖2為某站點(diǎn)的拓?fù)淝闆r。

從圖2拓?fù)鋱D中，我們可以看到，題Q站總共下掛了1個(gè)STM-1接入環(huán)、2個(gè)STM-4接入環(huán)、2條STM-1單鏈、1條STM-4單鏈，共計(jì)29個(gè)接入點(diǎn)。

題Q站點(diǎn)采用的設(shè)備為早期設(shè)備，入網(wǎng)年限10年，低階交叉容量為5Gbit/s，僅有32個(gè)VC4，根據(jù)上述組網(wǎng)情況，其低階交叉資源32個(gè)VC4已經(jīng)滿配，如再新增接入方向，則沒有接入低階交叉資源的總線可用。我們對其中的業(yè)務(wù)配置和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行了詳細(xì)分析，并提出了一些解決方案作為參考，希望對解決此類問題提供一些借鑒，同時(shí)也能對設(shè)計(jì)及相關(guān)優(yōu)化工作提供指導(dǎo)。

2.1 方案分析1:業(yè)務(wù)壓縮

從該匯聚點(diǎn)低階交叉資源的使用情況來看，匯聚環(huán)方向2側(cè)共計(jì)16個(gè)VC4，這部分容量是必須占用的；接入環(huán)2占用了8條VC4總線，是唯一有壓縮空間的接入環(huán)，因此，我們重點(diǎn)對接入環(huán)2業(yè)務(wù)進(jìn)行詳細(xì)分析。

從網(wǎng)管查詢結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，接入環(huán)2的業(yè)務(wù)總量為160個(gè)VC12，分布在8個(gè)VC4中。其業(yè)務(wù)總量不到3×VC4（189×VC12）容量。也就是說，我們可以通過對其中電路的時(shí)隙重新規(guī)劃，將160×VC12調(diào)整時(shí)隙，壓縮至3個(gè)VC4（189×VC4）內(nèi)。對于SNCP接入環(huán)而言，我們需要將保護(hù)路徑和工作路徑保持在同一個(gè)VC4的同一個(gè)VC12上，以節(jié)省資源。每次新增業(yè)務(wù)都在原有的時(shí)隙上向后順延。從而充分利用每個(gè)VC4內(nèi)的交叉資源，提高低階交叉資源利用率。

我們在調(diào)整STM-4接入環(huán)業(yè)務(wù)時(shí)，盡量用完一個(gè)VC4后再啟用第2個(gè)，以便預(yù)留更多的VC4總線用于更多光方向接入。本例通過壓縮，可以騰出2×VC4空間供新的光接入方向使用，可以再提供組2條STM-1鏈，或者一個(gè)STM-1接入環(huán)的交叉容量。

此種壓縮方案的缺點(diǎn)是影響STM-4接入環(huán)的實(shí)際接入容量，犧牲了部分?jǐn)U容的能力，尤其是對于預(yù)計(jì)接入業(yè)務(wù)比較大的環(huán)而言，在壓縮比的考慮上要預(yù)留足夠的空間。

2.2 方案分析2:網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淦胶庑哉{(diào)整

對于入網(wǎng)時(shí)間較長的網(wǎng)元，由于其低階交叉容量有限，而且無法通過硬件升級加以改善。所以，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期，就需通過合理設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌M量避免匯聚點(diǎn)接入過度集中，造成對局部資源瓶頸。

對于入網(wǎng)年限較長的設(shè)備，由于其低階交叉容量較低，以O(shè)ptix2500+為例，其提供給支路光口的低階交叉容量最多只有16個(gè)VC4，用于接入下掛接入點(diǎn)和支路單板。其中，STM-4接入環(huán)需要占用8個(gè)VC4；STM-1接入環(huán)占用2個(gè)VC4；STM-4單鏈占用4個(gè)VC4；STM-1單鏈占用1個(gè)VC4的交叉資源。

可以看出，STM-4接入環(huán)對于匯聚節(jié)點(diǎn)的低階交叉資源消耗最大，單環(huán)需要8個(gè)VC4。所以，考慮到其它接入站點(diǎn)的需求，建議每個(gè)匯聚點(diǎn)下掛STM-4接入環(huán)最好不要超過1個(gè)。對于STM-4單鏈，安全性能較差，滿配置的情況下如果出現(xiàn)故障，影響范圍較大，因此業(yè)務(wù)量控制在1～2個(gè)VC4中。綜合接入容量，安全性，擴(kuò)展能力等多種因素，我們得出各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總共占用的VC4資源：STM-1單鏈為2個(gè)；STM-4單鏈為8個(gè)；STM-1單節(jié)點(diǎn)接入環(huán)為3個(gè)；STM-1雙節(jié)點(diǎn)接入環(huán)為5個(gè)。因此，雙節(jié)點(diǎn)接入環(huán)所占用的低階交叉資源是同級別單鏈的2.5倍。所以在業(yè)務(wù)安全性要求不高的情況下，可以考慮采用符合要求的短鏈替代SNCP接入環(huán)，從而達(dá)到節(jié)省低階交叉資源的目的。

綜上所述，針對Optix2500+的匯聚接入點(diǎn)，我們建議合理的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙绫?所示。

表1 普通匯聚點(diǎn)下掛拓?fù)浣ㄗh

2.3 設(shè)備配置規(guī)劃

Optix2500+設(shè)備共有12個(gè)業(yè)務(wù)槽位可供使用。通常情況下，9、10槽位用于插放S16單板組成MSP環(huán)；其它各槽位單板配置建議如表2所示。

從表2所列的設(shè)備配置可以看到，OptiX2500+完全能夠滿足我們在前邊所提出的下掛拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對端口的要求。具體實(shí)踐中，單板的配置情況可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行修改。

3 方案實(shí)施策略

3.1 短期策略

根據(jù)業(yè)務(wù)需求緊急程度和業(yè)務(wù)量大小，可以綜合采用多種策略。其中見效快短期策略主要包括以下幾個(gè)方面。

（1） 對于骨干匯接點(diǎn)，可以將保護(hù)方式由1+1調(diào)整為1:1，釋放1個(gè)VC4的低階交叉資源。但是此種方法僅為臨時(shí)解決方案，且只能用于華為OSN系列傳輸設(shè)備；

（2） 在鏈改環(huán)項(xiàng)目中，盡量將優(yōu)化后的接入環(huán)下掛于資源比較富余的匯聚點(diǎn)，這樣既可滿足接入網(wǎng)優(yōu)化需求，又能均衡各匯聚點(diǎn)的業(yè)務(wù)，提升網(wǎng)絡(luò)安全性。

3.2 長期策略

從網(wǎng)絡(luò)長遠(yuǎn)發(fā)展來看，主要在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，設(shè)計(jì)及優(yōu)化時(shí)也要充分考慮拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的平衡性，減少資源使用的過度集中，對業(yè)務(wù)發(fā)展帶來不利影響。主要包括以下一些方面。

（1） 對于安全性要求高、接入需求大的接入站點(diǎn)，盡量串入1個(gè)STM-4接入環(huán)中，以節(jié)省交叉資源，提升帶寬利用率；

（2） 對于安全性要求較高，但是帶寬需求相對較小的站點(diǎn)，搭建STM-1的接入環(huán)進(jìn)行承載；

（3） 對于安全性要求不高的站點(diǎn)，推薦采用1～2個(gè)站的STM-1短鏈進(jìn)行接入；

（4） 對現(xiàn)網(wǎng)存在瓶頸站點(diǎn)，可通過跳纖方式，均衡匯聚點(diǎn)負(fù)擔(dān)；

（5） 對利用率長期較低的STM-4接入環(huán)（低于30%），建議通過數(shù)據(jù)壓縮方式，在條件允許的情況下改為更低速率接入環(huán)。此種方案要注意平衡擴(kuò)容需求和利用率關(guān)系。避免出現(xiàn)新的瓶頸，我們選取了幾個(gè)有代表性的接入環(huán)，如表3所示。

從表3業(yè)務(wù)實(shí)際使用率上看，3個(gè)陰影標(biāo)注的接入環(huán)（分別是2,4,14）由于利用率比較高，不建議通過壓縮業(yè)務(wù)的方式優(yōu)化，只能通過拓?fù)湔{(diào)整的方式進(jìn)行優(yōu)化。其余接入環(huán)的時(shí)隙利用率均低于25%，總體平均帶寬使用率僅為17.75%。這部分接入環(huán)所在匯聚點(diǎn)如果出現(xiàn)低階交叉資源瓶頸，則可通過業(yè)務(wù)壓縮的方式進(jìn)行優(yōu)化。表4列出了出現(xiàn)低階交叉資源預(yù)警（超過70%）的匯聚點(diǎn)涉及的接入環(huán)分布情況。

根據(jù)表4中出現(xiàn)低階交叉資源瓶頸的匯聚點(diǎn)下掛接入環(huán)情況，結(jié)合表3中接入環(huán)帶寬利用率情況，可分別采取業(yè)務(wù)壓縮和拓?fù)湔{(diào)整相結(jié)合的方法，綜合考慮，緩解低階交叉瓶頸矛盾。以表3中的16個(gè)接入環(huán)為例，我們建議根據(jù)帶寬利用率及網(wǎng)元類型（小區(qū)覆蓋可多預(yù)留一些，室內(nèi)覆蓋及宏站考慮到新增數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或擴(kuò)容可能性較大，預(yù)留較多帶寬）分別預(yù)留部分VC4資源，本例共可節(jié)省38個(gè)VC4的低階交叉資源，平均每個(gè)網(wǎng)元可節(jié)省2.3個(gè)VC4的交叉資源。資源預(yù)留規(guī)則如下所示。

（1）對于新入網(wǎng)設(shè)備，根據(jù)預(yù)計(jì)業(yè)務(wù)總量進(jìn)行預(yù)留；

（2）對于現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)總量預(yù)留；

（3）將業(yè)務(wù)總量對VC4取余，若剩余的業(yè)務(wù)量未超過半個(gè)VC4，則剩余的低階交叉資源全部預(yù)留他用；

（3） 如果剩余業(yè)務(wù)量超過半個(gè)VC4，則為本環(huán)預(yù)留1個(gè)VC4的低階交叉資源，其余預(yù)留他用。

3.3 方案比較

3.4 經(jīng)濟(jì)效益

目前，某全網(wǎng)面臨低階交叉資源瓶頸的Optix2500+設(shè)備共有46套，通過以上措施綜合整治后，80%的匯聚點(diǎn)資源瓶頸可以釋放，累計(jì)可節(jié)約設(shè)備購置及工程造價(jià)約1000萬元。

表3 STM-4接入環(huán)實(shí)際時(shí)隙使用率情況及建議預(yù)留資源表

表4 交叉資源預(yù)警部分匯聚點(diǎn)解決方案分析列表

表5 各類優(yōu)化方案比較

4 總結(jié)

目前，集團(tuán)公司已經(jīng)將傳送網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了PTN網(wǎng)絡(luò)，但是在未來相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，SDH/MSTP系統(tǒng)將和PTN網(wǎng)絡(luò)共存，MSTP且依舊是話音及小顆粒專線業(yè)務(wù)的主要承載平臺。

如何挖掘現(xiàn)網(wǎng)潛力，保持網(wǎng)絡(luò)平穩(wěn)演進(jìn)，確保網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)過程中收益最大化將是擺在我們面前一道不可回避的難題。在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮不同匯聚點(diǎn)掛接接入環(huán)的均衡性，同時(shí)在經(jīng)過一段時(shí)間使用后，可以對業(yè)務(wù)進(jìn)行合理優(yōu)化，使利用率保持在一個(gè)合理水平。在不影響業(yè)務(wù)發(fā)展前提下，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管控，不斷降低OPEX。隨著PTN網(wǎng)絡(luò)逐步投產(chǎn)，MSTP網(wǎng)絡(luò)壓力將會逐漸減輕，最終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)。

[1] 韋樂平．光同步數(shù)字傳送網(wǎng)[M]．北京：人民郵電出版社，1992.

[2] 徐榮等．城域光網(wǎng)絡(luò)[M]．北京：人民郵電出版社，2003.