寬帶IP城域承載網(wǎng)及其接入網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與性能分析

龐椿林

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)增值業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，對(duì)寬帶IP城域承載網(wǎng)和接入網(wǎng)規(guī)劃提出了更高的要求。文章以S市寬帶IP城域承載網(wǎng)及接入網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)為例，探討了承載網(wǎng)的具體規(guī)劃和接入網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵點(diǎn)，并進(jìn)行了仿真性能測(cè)試，驗(yàn)證了規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的可行性。

關(guān)鍵詞：寬帶；IP城域網(wǎng)；承載網(wǎng)；接入網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；性能測(cè)試 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TN915 文章編號(hào)：1009-2374（2016）33-0044-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.33.023

我國(guó)網(wǎng)絡(luò)IP業(yè)務(wù)發(fā)展迅猛，在寬帶城域網(wǎng)建設(shè)上逐漸凸顯出了一些局限性，隨著網(wǎng)絡(luò)增值業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，對(duì)寬帶IP城域承載網(wǎng)和接入網(wǎng)規(guī)劃提出了更高的要求。基于以上，本文以S市為例，分析了寬帶IP城域承載網(wǎng)及其接入網(wǎng)規(guī)劃和性能。

1 S市有線城域網(wǎng)現(xiàn)狀

S市有線城域網(wǎng)有單行分組環(huán)網(wǎng)和MSTP/SDH網(wǎng)絡(luò)，承載有線電視傳送業(yè)務(wù)、專網(wǎng)專線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和固定接入業(yè)務(wù)。對(duì)S市IP城域網(wǎng)進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)IP骨干網(wǎng)存在流量不飽和情況，其路由器相關(guān)設(shè)備性能良好，Qos能力優(yōu)良，擴(kuò)展性較強(qiáng)。

出于成本角度考慮，采用IP城域網(wǎng)公用骨干網(wǎng)設(shè)備的疊加模式來(lái)進(jìn)行其承載網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)和接入網(wǎng)規(guī)劃

建設(shè)。

2 寬帶IP城域承載網(wǎng)規(guī)劃

通過(guò)MPLS/IP網(wǎng)絡(luò)承載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，利用McWiLL系統(tǒng)進(jìn)行廣電IP城域承載網(wǎng)的無(wú)線接入，保證無(wú)線業(yè)務(wù)的高質(zhì)量、可管理性和安全可靠。以扁平化組網(wǎng)為原則，實(shí)現(xiàn)分層組網(wǎng)，下面來(lái)具體分析寬帶IP城域承載網(wǎng)規(guī)劃：

2.1 IP承載網(wǎng)無(wú)線接入層規(guī)劃

由基站及用戶終端等組成IP承載網(wǎng)無(wú)線接入層，其中移動(dòng)終端和固定終端是用戶終端的重要組成部分，前者有著移動(dòng)性的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)漫游功能和切換功能。McWiLL系統(tǒng)在開(kāi)展業(yè)務(wù)的過(guò)程中可以以用戶需求為基礎(chǔ)提供不同的終端設(shè)備。在ISO網(wǎng)絡(luò)模型第二層設(shè)置基站，能夠透明轉(zhuǎn)發(fā)上層的分組，其與接入層交換機(jī)相互連接，主要由以太網(wǎng)802.1Q中繼鏈路實(shí)現(xiàn)連接功能。在基站之間建立隧道，保證三層IP可達(dá)基站之間，實(shí)現(xiàn)漫游功能和切換功能。將路由區(qū)域機(jī)制引入到McWiLL系統(tǒng)中，以此來(lái)降低基站之間建立隧道的數(shù)量。

2.2 IP承載網(wǎng)接入?yún)R聚層規(guī)劃

BRAS設(shè)備、匯聚交換機(jī)、匯聚路由器以及接入交換機(jī)是IP承載網(wǎng)接入?yún)R聚層的重要組成部分。其中交換機(jī)的主要功能是對(duì)VLAN進(jìn)行分流，劃分不同的VLAN，不同的業(yè)務(wù)采取不同的處理方式，對(duì)于以動(dòng)漫游類業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，通過(guò)二層網(wǎng)絡(luò)將其送至BRAS中，進(jìn)行業(yè)務(wù)用戶的認(rèn)證，對(duì)于HEV業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，利用SAbisl接口和無(wú)線基站將其送至SAG語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)中，對(duì)于專網(wǎng)專線用戶來(lái)說(shuō)，利用IP/MPLSVPN網(wǎng)絡(luò)來(lái)將其與專網(wǎng)系統(tǒng)連接，或?qū)⑵渑c互聯(lián)網(wǎng)出口連接。

對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)接入的過(guò)程中，以BRAS系統(tǒng)為基礎(chǔ)，需要進(jìn)行認(rèn)證、授權(quán)以及計(jì)費(fèi)等一系列的流程和操作，利用RADIUS協(xié)議實(shí)現(xiàn)BRAS系統(tǒng)與后臺(tái)AAA服務(wù)器的交互，完成上述流程之后，將IP地址分配給用戶。對(duì)于需要三層VPN業(yè)務(wù)的專網(wǎng)用戶來(lái)說(shuō)，BRAD系統(tǒng)可以對(duì)用戶進(jìn)行分類，根據(jù)分類結(jié)果將用戶歸為不同的VRF中，實(shí)現(xiàn)三層VPN業(yè)務(wù)的提供，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)接入?yún)R聚層的業(yè)務(wù)分流。

2.3 IP承載網(wǎng)核心層規(guī)劃

對(duì)S市現(xiàn)有寬帶城域網(wǎng)核心層業(yè)務(wù)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，結(jié)合其資源傳輸情況，決定采用互聯(lián)方式進(jìn)行組網(wǎng)，主要分為全互聯(lián)方式組網(wǎng)和半互聯(lián)方式組網(wǎng)兩種。

對(duì)于全互聯(lián)方式組網(wǎng)來(lái)說(shuō)，對(duì)核心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全連接，豐富了傳輸資源，節(jié)點(diǎn)處于中心區(qū)域，有著較好的輻射效應(yīng)。

對(duì)于半互聯(lián)方式來(lái)說(shuō)，以業(yè)務(wù)量和資源傳輸情況為基礎(chǔ)，采用不全連接方式連接節(jié)點(diǎn)，其核心節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)設(shè)備的部署，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在較大流量，實(shí)現(xiàn)一跳可達(dá)，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在較小流量時(shí)則可以實(shí)現(xiàn)多跳可達(dá)。

利用MPLS/IP網(wǎng)絡(luò)來(lái)承載互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)用戶和專網(wǎng)業(yè)務(wù)用戶，對(duì)于專網(wǎng)手持終端用戶來(lái)說(shuō)，首先需要計(jì)入BRAS系統(tǒng)，之后以MPLS/IP網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)來(lái)將其接入到專網(wǎng)中。不直接將大量CPE個(gè)人散戶業(yè)務(wù)接入到IP骨干網(wǎng)中，通過(guò)IP骨干網(wǎng)與接入?yún)R聚層的銜接來(lái)實(shí)現(xiàn)接入和承載，采用統(tǒng)一的MPLS VPN技術(shù)，以此來(lái)保證業(yè)務(wù)隔離能力以及QoS保障能力。

2.4 IP承載網(wǎng)業(yè)務(wù)層

IP承載網(wǎng)業(yè)務(wù)層主要由各種無(wú)線寬帶業(yè)務(wù)服務(wù)器組成，例如流媒體服務(wù)器、AAA認(rèn)證服務(wù)器等，在現(xiàn)有的IDC機(jī)房中進(jìn)行以上服務(wù)器設(shè)備的部署，不同服務(wù)器劃分到不同區(qū)域?qū)用妫訟AA服務(wù)器和視頻服務(wù)器為例，AAA認(rèn)證服務(wù)器屬于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)服務(wù)器范疇，應(yīng)將其劃分到公網(wǎng)路由層面，而視頻服務(wù)器屬于應(yīng)用服務(wù)器的范疇，應(yīng)當(dāng)將其劃分到MPLS VPN中。

3 寬帶IP城域接入網(wǎng)規(guī)劃關(guān)鍵點(diǎn)

3.1 安全策略

如果單臺(tái)OLT單方向流量相對(duì)較小，則采用N×2條GE，單掛一臺(tái)設(shè)備，即匯聚交換機(jī)的不同板卡之上，這對(duì)城域網(wǎng)有著一定的要求，需要保證匯聚交換機(jī)配置兩塊以上的接口板卡，同時(shí)要進(jìn)行鏈路捆綁；如果單臺(tái)OLT單方向流量較大，則需要采用N×2條GE，雙掛至匯聚交換機(jī)和BRAS兩種不同設(shè)備，也可以采用10GE進(jìn)行雙掛，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用。

3.2 鏈路保護(hù)

如果單臺(tái)OLT需要對(duì)接多個(gè)邊緣網(wǎng)關(guān)設(shè)備，此時(shí)單臺(tái)OLT的每一個(gè)方向的流量都比較小，這就大大降低了鏈路的利用率。此外，如果采用裸纖進(jìn)行承載，必然會(huì)較大的消耗光纜資源，為了避免這種情況的發(fā)生，需要利用OTN進(jìn)行承載，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鏈路的保護(hù)。

3.3 帶寬類型

對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，其單臺(tái)OLT覆蓋寬帶用戶數(shù)量不同，則OLT單方向流量也會(huì)不同，如果覆蓋超過(guò)5000個(gè)寬帶用戶，此時(shí)單臺(tái)OLT單方向流量將會(huì)超過(guò)6Gbps，為了有效節(jié)省電信運(yùn)營(yíng)商的光纜資源，可以采用10GE鏈路上行。對(duì)S市原多GE鏈路進(jìn)行改造，將其擴(kuò)充為萬(wàn)兆GE鏈路則能夠?qū)崿F(xiàn)光纜資源的釋放，大概能夠釋放光纜資源60%。這對(duì)IP城域網(wǎng)業(yè)務(wù)控制層提出了更高的要求，應(yīng)當(dāng)與投資相結(jié)合，對(duì)與其匹配的10GE端口進(jìn)行預(yù)留，保證能夠與OLT10GE鏈路進(jìn)行對(duì)接，此外，需要以O(shè)LT直掛業(yè)務(wù)控制層為基礎(chǔ)，根據(jù)其規(guī)模弱化特點(diǎn)進(jìn)行交換機(jī)的匯聚。

3.4 接入網(wǎng)絡(luò)與OTN協(xié)同

對(duì)于匯聚層OTN覆蓋的節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，如果將PTN二層匯聚設(shè)備或IPRAN B類設(shè)備部署在這些節(jié)點(diǎn)上，則需要利用OTN承載IPRAN/PTN上聯(lián)。如果匯聚設(shè)備節(jié)點(diǎn)沒(méi)有OTN資源，考慮到IPRAN/PTN鏈路較少，則應(yīng)當(dāng)采用裸纖進(jìn)行承載，不需要建設(shè)OTN來(lái)部署IPRAN/PTN。

4 性能分析

以S市無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃為例，對(duì)無(wú)線接入部分進(jìn)行性能仿真，測(cè)試單基站覆蓋能力和容量。

4.1 基站覆蓋容量分析

將建筑物之間距離設(shè)置為20m，以PlanetEV為主要工具，對(duì)S市規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的站點(diǎn)修正模型進(jìn)行性能仿真，得出覆蓋預(yù)測(cè)效果圖。其覆蓋預(yù)測(cè)接收電平分布如表1所示。

由表1可知，在S市規(guī)劃區(qū)域大部分地區(qū)之內(nèi)，其覆蓋點(diǎn)評(píng)能夠達(dá)到-85dnm以上，站點(diǎn)能夠連續(xù)覆蓋S市室外部分，對(duì)于市中心城區(qū)密集區(qū)域來(lái)說(shuō)，其室內(nèi)部分出現(xiàn)電平較差的情況。

通過(guò)實(shí)際覆蓋測(cè)試，在無(wú)線環(huán)境下，S市站點(diǎn)覆蓋半徑能夠達(dá)到3.5km，最遠(yuǎn)可以達(dá)到4.2km，在測(cè)試路線的過(guò)程中可以得出，室外CPE接收功率基本上在-90dbm以上將理論推算值與實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)二者符合度良好，實(shí)測(cè)結(jié)果的覆蓋距離稍遠(yuǎn)一些，但在可控范圍之內(nèi)。

總的來(lái)說(shuō)，仿真測(cè)試環(huán)境與實(shí)際無(wú)線環(huán)境之間不可避免的有著一定差異性，仿真結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果有著微小差異，但CRC預(yù)測(cè)模型基本能夠真實(shí)反映實(shí)際情況。通過(guò)仿真分析可知，基站覆蓋容量相對(duì)較好，一些地區(qū)在發(fā)展過(guò)程中實(shí)際無(wú)線環(huán)境與地圖信息描述有著一定的差異性，這也是這些地區(qū)仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果存在偏差的主要原因。

4.2 容量能力分析

選擇S市4號(hào)基站作為單基站容量測(cè)試站點(diǎn)，基站采用定向天線，測(cè)試點(diǎn)與站點(diǎn)之間的距離為700m左右，中間相對(duì)開(kāi)闊，少有建筑遮擋。對(duì)于McWiLL系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其頻率利用率會(huì)受到調(diào)制方式的影響，因此所提供的系統(tǒng)容量有著一定的差異性。當(dāng)采用16QAM進(jìn)行調(diào)制的時(shí)候，單基站使用1兆赫茲頻寬的時(shí)候，其上下行速率的理論值為1Mbps。

對(duì)系統(tǒng)容量進(jìn)行實(shí)測(cè)分析，采用16QAM調(diào)制方式，如果只開(kāi)一個(gè)載波組，在這個(gè)載波組配置所有公共控制信道，去除此部分信道開(kāi)銷，測(cè)得其下行速率的最大值為998.9kbit/s，測(cè)得其下行平均速率為959.6kbit/s。從測(cè)試結(jié)果可知，采用1部CPE和5部W160手持終端進(jìn)行并行測(cè)試，對(duì)于CPE來(lái)說(shuō)，測(cè)得其下行平均速率為618.8kbit/s，對(duì)于W160手持終端來(lái)說(shuō)，采用高效語(yǔ)音的基礎(chǔ)上，其帶寬占用為320kbit/s。

對(duì)兩個(gè)CPE進(jìn)行測(cè)試，在初始階段，兩個(gè)CPE用戶等級(jí)相會(huì)相互爭(zhēng)搶帶寬資源，下行速率穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，爭(zhēng)搶達(dá)到平衡，兩個(gè)CPE下行速率穩(wěn)定，一個(gè)在530kbit/s左右，一個(gè)在330kbit/s左右。

通過(guò)以上測(cè)試表明，McWiLL基站高度適中的時(shí)候基站覆蓋半徑在3km以上，能夠良好的覆蓋室外路面，在基站覆蓋范圍之內(nèi)，有90%左右的是外路面區(qū)域信號(hào)達(dá)到了-90dbm以上。采用QAM16調(diào)制方式，如果只開(kāi)一個(gè)載波組，下行的最大速率能夠達(dá)到1Mbit/s，推算出單基站吞吐率和上下行吞吐率分別為10Mbit/s和5Mbit/s，能夠提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)和相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。

通過(guò)以上性能測(cè)試可知，S市寬帶IP城域承載網(wǎng)及其接入網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案性能良好，有著實(shí)際可行性。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著各種網(wǎng)絡(luò)增值業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，在寬帶IP城域承載網(wǎng)和接入網(wǎng)規(guī)劃的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)把握運(yùn)營(yíng)商和城市需求，合理規(guī)劃承載網(wǎng)，注重接入網(wǎng)規(guī)劃協(xié)同，以此來(lái)保證良好的性能。

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（責(zé)任編輯：蔣建華）