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

林桂勇　中國(guó)信息通信研究院南方分院規(guī)劃咨詢(xún)工程師王先峰　中國(guó)信息通信研究院南方分院咨詢(xún)業(yè)務(wù)部主任

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

林桂勇中國(guó)信息通信研究院南方分院規(guī)劃咨詢(xún)工程師
王先峰中國(guó)信息通信研究院南方分院咨詢(xún)業(yè)務(wù)部主任

“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略的實(shí)施對(duì)基礎(chǔ)承載網(wǎng)的承載和接入能力均提出了更高的要求，本文結(jié)合某運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)及其大力發(fā)展家庭寬帶業(yè)務(wù)中遇到的問(wèn)題，分析基礎(chǔ)承載網(wǎng)融合組網(wǎng)，協(xié)同部署規(guī)劃策略，實(shí)現(xiàn)投資效益最優(yōu)化。

寬帶中國(guó)；基礎(chǔ)承載網(wǎng)；融合組網(wǎng)；投資效益

1　引言

近年來(lái)政府部門(mén)先后提出“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略，出臺(tái)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)等指導(dǎo)意見(jiàn)。國(guó)家寬帶戰(zhàn)略的部署和實(shí)施，是繼國(guó)內(nèi)通信運(yùn)營(yíng)商重組以來(lái)的通信行業(yè)重要變革事件。面對(duì)政府部門(mén)提出的“寬帶中國(guó)”、“提速降費(fèi)”戰(zhàn)略，以及在當(dāng)前傳輸網(wǎng)與數(shù)據(jù)網(wǎng)逐步融合的趨勢(shì)下，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)運(yùn)營(yíng)商應(yīng)打破以往單專(zhuān)業(yè)規(guī)劃限制，根據(jù)用戶(hù)及業(yè)務(wù)發(fā)展統(tǒng)一進(jìn)行城域傳輸網(wǎng)與數(shù)據(jù)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、建設(shè)部署等。基礎(chǔ)承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)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(zhuān)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(wù)器（BRAS）、業(yè)務(wù)路由器（SR）大部分集中部署在市區(qū)核心機(jī)房，交換機(jī)部署在鎮(zhèn)區(qū)匯聚機(jī)房。隨著寬帶提速戰(zhàn)略的實(shí)施，城域數(shù)據(jù)網(wǎng)流量規(guī)模增長(zhǎng)將造成交換機(jī)上聯(lián)鏈路劇增，消耗大量傳輸資源，給投資、建設(shè)帶來(lái)一定壓力。因此，城域數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備下沉成為當(dāng)前的主要建設(shè)策略。數(shù)據(jù)網(wǎng)下沉?xí)?duì)2個(gè)專(zhuān)業(yè)造成不同的影響：傳輸網(wǎng)方面，BRAS下沉可減少交換機(jī)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(shè)備下沉有利于降低傳輸網(wǎng)投資和建設(shè)難度，緩解核心機(jī)房裝機(jī)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(shè)備的數(shù)量，投資和建設(shè)難度相對(duì)增加，且設(shè)備分布分散，維護(hù)難度增加。但設(shè)備分散放置相比集中放置安全性有所提高。

“寬帶中國(guó)”、“提速降費(fèi)”等戰(zhàn)略要求城域數(shù)據(jù)網(wǎng)提供大帶寬承載，為實(shí)現(xiàn)快速收斂，有效節(jié)約城域傳輸資源，應(yīng)實(shí)施數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備下沉規(guī)劃建設(shè)。采用融合BRAS、SR設(shè)備功能的寬帶網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)（BNG）設(shè)備從核心機(jī)房下沉至鎮(zhèn)區(qū)匯聚機(jī)房，實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)OLT設(shè)備直連業(yè)務(wù)控制點(diǎn)，不再通過(guò)匯聚交換機(jī)收斂，實(shí)現(xiàn)城域數(shù)據(jù)網(wǎng)扁平化改造。為綜合考慮BNG設(shè)備下沉對(duì)傳輸網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)的整體投資效益影響，本文針對(duì)城域數(shù)據(jù)網(wǎng)的二（BNG設(shè)備下沉部署至鎮(zhèn)區(qū)匯聚機(jī)房）、三（BNG設(shè)備部署在核心機(jī)房）層組網(wǎng)架構(gòu)分別進(jìn)行分析，對(duì)OLT上聯(lián)鏈路（OLT—SW/BRAS/SR/BNG—CR）的總體投資做詳細(xì)測(cè)算。以其中一個(gè)鎮(zhèn)區(qū)為例，目前僅有1對(duì)交換機(jī)設(shè)備部署在鎮(zhèn)區(qū)匯聚機(jī)房，BRAS/SR設(shè)備安裝在核心機(jī)房，分析BNG設(shè)備下沉至鎮(zhèn)區(qū)與部署在核心機(jī)房的投資對(duì)比情況。

城域數(shù)據(jù)網(wǎng)投資分析依據(jù)其承載用戶(hù)數(shù)及流量進(jìn)行規(guī)劃預(yù)測(cè)，合理安排投資。而城域數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)鏈路主要承載OLT設(shè)備上聯(lián)流量。下文建立OLT設(shè)備上聯(lián)流量模型，并結(jié)合城域數(shù)據(jù)網(wǎng)二、三層組網(wǎng)架構(gòu)分析不同組網(wǎng)結(jié)構(gòu)下的投資效益。

OLT設(shè)備上聯(lián)流量計(jì)算模型：

公式（1）中：L為OLT設(shè)備上聯(lián)流量；B為業(yè)務(wù)分配帶寬；α為流量占空比，亦稱(chēng)作數(shù)據(jù)并發(fā)比。即每單位時(shí)間占用流量的比例；β為業(yè)務(wù)滲透率，即簽約該業(yè)務(wù)的用戶(hù)比例；η為并發(fā)比，即該業(yè)務(wù)用戶(hù)同時(shí)在線比例；N為用戶(hù)數(shù)；δ為設(shè)備收斂比。

結(jié)合各類(lèi)業(yè)務(wù)特征及各業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃，對(duì)上網(wǎng)業(yè)務(wù)流量占空比取值50％，IPTV業(yè)務(wù)流量占空比取值100％（即α1=50％、α2=100％）；家寬業(yè)務(wù)滲透率取值100％，視頻業(yè)務(wù)滲透率取值35％（即β1=100％、β2= 35％、）；并發(fā)比取值均為65％（即η=65％）。考慮OLT設(shè)備按用戶(hù)端口帶寬按照1：4～1：8收斂，故設(shè)備收斂比取值25％（即δ=25％）。

利用上述計(jì)算模型可知OLT設(shè)備上聯(lián)流量，通過(guò)按照不同業(yè)務(wù)發(fā)展模型設(shè)定相關(guān)因素，輸入用戶(hù)數(shù)、單用戶(hù)業(yè)務(wù)分配帶寬即可知道各網(wǎng)絡(luò)層次所承載流量。為了業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性，OLT設(shè)備采用雙上聯(lián)至城域數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備的組網(wǎng)架構(gòu)。故OLT設(shè)備上聯(lián)端口數(shù)量計(jì)算模型為：

N1≥L÷（L1×M）（2）

公式（2）中：L1為OLT設(shè)備上聯(lián)端口可用帶寬；L 為OLT設(shè)備上聯(lián)流量；M為OLT設(shè)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(shè)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(guò)輸入用戶(hù)數(shù)、單用戶(hù)業(yè)務(wù)分配帶寬、綜合造價(jià)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(shè)備組網(wǎng)及投資分析

在“寬帶中國(guó)”、“提速降費(fèi)”的政策環(huán)境下，要求2017年全國(guó)所有設(shè)區(qū)市城區(qū)和大部分非設(shè)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(dá)到30Mbit/s以上。故本文對(duì)上網(wǎng)業(yè)務(wù)分配帶寬設(shè)置為100Mbit/s，IPTV業(yè)務(wù)分配帶寬為30Mbit/s，由此可得出不同用戶(hù)數(shù)規(guī)模下二、三層組網(wǎng)架構(gòu)所需投資情況，主要投資內(nèi)容包括城域數(shù)據(jù)網(wǎng)的設(shè)備新建及端口擴(kuò)容，傳輸網(wǎng)的端口擴(kuò)容以及這些新增建設(shè)規(guī)模所需的維護(hù)成本、電費(fèi)成本等。由圖1可見(jiàn)，當(dāng)用戶(hù)數(shù)達(dá)到較大規(guī)模，用戶(hù)帶寬大幅增加，交換機(jī)的收斂作用逐漸弱化，BRAS下沉的優(yōu)勢(shì)更加明顯。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，對(duì)于用戶(hù)規(guī)模大、業(yè)務(wù)發(fā)展好的區(qū)域，OLT直連BRAS的扁平化二層組網(wǎng)架構(gòu)是城域數(shù)據(jù)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。

（2）城域數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備下沉覆蓋區(qū)域策略

圖1　二/三層組網(wǎng)架構(gòu)投資分析

城域數(shù)據(jù)網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)二層組網(wǎng)架構(gòu)，需合理規(guī)劃下沉的BNG設(shè)備覆蓋區(qū)域，主要分為BNG設(shè)備跨鎮(zhèn)區(qū)及單獨(dú)鎮(zhèn)區(qū)組網(wǎng)覆蓋兩種模型。用戶(hù)規(guī)模少的區(qū)域合并采用BNG設(shè)備跨鎮(zhèn)區(qū)覆蓋組網(wǎng)時(shí)，可節(jié)約下沉設(shè)備建設(shè)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(hù)規(guī)模大的區(qū)域采用BNG設(shè)備單獨(dú)鎮(zhèn)區(qū)覆蓋組網(wǎng)時(shí)，利用光纖直連滿(mǎn)足OLT上聯(lián)鏈路需求，但增加了設(shè)備規(guī)模及建設(shè)難度。城域數(shù)據(jù)網(wǎng)BNG設(shè)備下沉至各鎮(zhèn)區(qū)，可以一次性滿(mǎn)足接入網(wǎng)OLT上聯(lián)需求，但對(duì)傳輸網(wǎng)的波分資源、機(jī)房資源等卻提出了更大的需求。所以，針對(duì)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(shè)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(dāng)鎮(zhèn)區(qū)有8臺(tái)以上OLT且上聯(lián)流量需升級(jí)為10GE時(shí)建議采用BNG設(shè)備單獨(dú)覆蓋區(qū)域的下沉策略。

圖2　BNG設(shè)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(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)長(zhǎng)久可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)保障，應(yīng)按照面向未來(lái)、統(tǒng)籌需求、整體規(guī)劃的原則部署。傳輸網(wǎng)應(yīng)全面滿(mǎn)足全業(yè)務(wù)下LTE/TD/GSM、集團(tuán)客戶(hù)、家庭寬帶等各種業(yè)務(wù)的綜合承載需求。在“寬帶中國(guó)”、“提速降費(fèi)”的政策環(huán)境下，近期城市寬帶用戶(hù)平均速率將超過(guò)30Mbit/s。依據(jù)OLT設(shè)備上聯(lián)流量計(jì)算模型可知，當(dāng)寬帶用戶(hù)數(shù)達(dá)到1.2萬(wàn)戶(hù)時(shí)，其流量達(dá)到了100Gbit/s級(jí)別，對(duì)傳輸網(wǎng)波分承載需求劇增。所以需統(tǒng)籌結(jié)合家寬業(yè)務(wù)、IPTV業(yè)務(wù)、VoLTE商用部署等對(duì)傳輸網(wǎng)的大量承載需求，提前傳輸網(wǎng)10GEOTN系統(tǒng)升級(jí)改造至100GOTN傳輸系統(tǒng)，以及對(duì)波道利用率較高的OTN系統(tǒng)疊加新建環(huán)路，以滿(mǎn)足全業(yè)務(wù)、三網(wǎng)融合發(fā)展承載需求。

傳輸網(wǎng)匯聚機(jī)房改造需統(tǒng)籌OTN、PTN以及城域數(shù)據(jù)網(wǎng)BNG、OLT等設(shè)備的安裝需求，提出電源等配套設(shè)備的建設(shè)改造方案，避免匯聚機(jī)房外電擴(kuò)容、蓄電池替換等建設(shè)任務(wù)重復(fù)建設(shè)，浪費(fèi)機(jī)房空間及投資。同時(shí)，對(duì)裝機(jī)面積、電力資源緊張的機(jī)房要盡快搬遷改造及優(yōu)化調(diào)整，以滿(mǎn)足城域傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備安裝需求。

4　結(jié)束語(yǔ)

隨著全業(yè)務(wù)時(shí)代的到來(lái)及全網(wǎng)IP化的逐步深入，隸屬基礎(chǔ)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(shì)。完善三網(wǎng)融合發(fā)展，需更加科學(xué)地規(guī)劃分配業(yè)務(wù)承載，更加有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源，更能綜合地提升網(wǎng)絡(luò)價(jià)值，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資。本文通過(guò)統(tǒng)籌分析城域數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備二、三層組網(wǎng)模型下基礎(chǔ)承載網(wǎng)投資對(duì)比情況，得出用戶(hù)規(guī)模大、業(yè)務(wù)發(fā)展好的區(qū)域，OLT直連業(yè)務(wù)控制點(diǎn)的扁平化二層組網(wǎng)架構(gòu)是城域數(shù)據(jù)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)的結(jié)論。并針對(duì)城域網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備下沉覆蓋區(qū)域進(jìn)行了投資分析對(duì)比，合理規(guī)劃城域網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備下沉覆蓋區(qū)域。對(duì)于傳輸網(wǎng)OTN、匯聚機(jī)房等建設(shè)規(guī)模則需統(tǒng)籌基礎(chǔ)承載網(wǎng)的OTN、PTN以及城域數(shù)據(jù)網(wǎng)BNG、OLT等設(shè)備安裝需求，整體規(guī)劃全面滿(mǎn)足?；A(chǔ)承載網(wǎng)規(guī)劃不宜只考慮某一專(zhuān)業(yè)的投資效益，應(yīng)充分考慮用戶(hù)及業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢(shì)，全網(wǎng)規(guī)劃整體部署。

［1］國(guó)務(wù)院辦公廳.關(guān)于加快高速寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)提速降費(fèi)的指導(dǎo)意見(jiàn)［Z］.北京：國(guó)務(wù)院辦公廳，2015.

［2］葉亞偉.寬帶提速下的GPON/EPON網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)算及改造方案研究［J］.中國(guó)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(luò)［M］.北京：人民郵電出版社，2011.

（2016-06-20）