傳輸網(wǎng)絡承載農(nóng)村家庭寬帶的優(yōu)化方案概述

史召

寧夏通信規(guī)劃設計院（有限責任公司） 寧夏 銀川 750011

引言

如今，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為社會和經(jīng)濟發(fā)展的重要推動力，互聯(lián)網(wǎng)在我們的生活、生產(chǎn)、工作、學習中無處不在。2013年8月17日，中國國務院發(fā)布了“寬帶中國”戰(zhàn)略實施方案，意味著發(fā)展寬帶網(wǎng)絡是國家戰(zhàn)略性公共基礎設施。

2016年我區(qū)進行了電信普遍服務試點建設工程，對于區(qū)內(nèi)農(nóng)村區(qū)域進行了寬帶業(yè)務覆蓋及接入，隨著家庭寬帶業(yè)務接入量的日益增加，對于承載其業(yè)務的傳輸網(wǎng)絡提出了更高要求。本文就寧夏移動對于農(nóng)村家庭寬帶的接入方案及帶寬需求進行分析、闡述其對承載業(yè)務的傳輸網(wǎng)絡的挑戰(zhàn)，同時提出解決方案。

1 農(nóng)村寬帶業(yè)務建設方式及帶寬需求

1.1 建設方式

寧夏移動農(nóng)村寬帶接入選用GPON技術(shù)標準的FTTH覆蓋，各行政村建設主干光纜接入就近局端基站，上聯(lián)至農(nóng)村基站新增安裝的小型OLT設備，新增OLT設備以2*GE光口接入基站PTN設備，利用PTN系統(tǒng)接入層、匯聚層、核心層網(wǎng)絡將寬帶業(yè)務傳送至核心機房的CMnet交換機，接入移動CMnet網(wǎng)絡，為農(nóng)村居民提供20M有線寬帶服務，同時為駐地村委會、中小學、衛(wèi)生所、電商服務點、農(nóng)資商店等公共服務機構(gòu)提供有線寬帶接入服務。

目前，寧夏移動農(nóng)村寬帶接入網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：

圖1 寧夏移動農(nóng)村寬帶接入網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖

1.2 帶寬需求測算

1.2.1 PTN系統(tǒng)接入環(huán)網(wǎng)帶寬需求。按照上述上聯(lián)鏈路圖，農(nóng)村家庭寬帶上聯(lián)電路自接入層基站PTN設備開始占用城域網(wǎng)傳輸系統(tǒng)資源，計算業(yè)務帶寬需要自基站PTN設備承載帶寬起至核心層PTN設備落地止[1]。

假定現(xiàn)網(wǎng)某個接入環(huán)上所有基站節(jié)點PTN設備均下掛OLT設備，計算此接入環(huán)上承載的業(yè)務帶寬可依據(jù)此環(huán)覆蓋的總家庭寬帶用戶數(shù)進行計算，公式如下：

PTN接入環(huán)占用帶寬=覆蓋用戶數(shù)×實裝率×單用戶平均帶寬×用戶并發(fā)率×數(shù)據(jù)并發(fā)率。

取定測算參數(shù)如下：

1.2.1.1 用戶簽約帶寬=20M，帶寬利用率為50%（集團預測2020年的取值），則：每用戶平均帶寬=20×100%×50%=10M。

1.2.1.2 取定用戶并發(fā)率=57%；數(shù)據(jù)并發(fā)率=40%。

1.2.1.3 取定實裝率2018年=20%，2019年=30%，2020年=40%。

根據(jù)以上取值及設定，我們以單接入環(huán)網(wǎng)覆蓋用戶數(shù)為2000戶及4500戶兩個界限計算基站帶寬，可以得到下面2組數(shù)據(jù)：

表1 接入環(huán)承載家庭寬帶業(yè)務帶寬需求表

綜合上述計算結(jié)果，同時考慮現(xiàn)有PTN接入環(huán)以GE容量為主，以2018年為例，對PTN接入環(huán)網(wǎng)承載能力分析如下：

當某接入環(huán)覆蓋用戶數(shù)少于2000戶時，帶寬需求約為1個GE容量，此時在原有GE接入環(huán)的基礎上疊加GE容量可滿足家寬需求；

當某接入環(huán)覆蓋用戶數(shù)大于2000戶小于4500戶時，帶寬需求約2個GE容量，此時就需要疊加2個GE容量，通常此種情況由于占用PTN設備GE光口數(shù)量及本地網(wǎng)光纜纖芯較多，更傾向于直接將環(huán)網(wǎng)升級為10GE容量；

當某接入環(huán)覆蓋用戶數(shù)大于4500戶時，帶寬需求超過2個GE容量，考慮直接將接入環(huán)網(wǎng)升級為10GE容量。

1.2.2 PTN系統(tǒng)匯聚/核心環(huán)網(wǎng)帶寬需求。根據(jù)寧夏移動某本地網(wǎng)現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)，單個匯聚環(huán)網(wǎng)平均接入8個承載農(nóng)村家庭寬帶業(yè)務的接入環(huán)網(wǎng)，結(jié)合以上對接入層環(huán)網(wǎng)的帶寬需求分析，截至2018年底的預測值，平均單個匯聚環(huán)網(wǎng)承載家庭寬帶業(yè)務帶寬需求最少為8個GE，而現(xiàn)網(wǎng)匯聚/核心層普遍為10GE容量，承載家庭寬帶的能力均需要提升，即疊加10GE容量或升級100G容量。

2 傳輸網(wǎng)絡應對策略

2.1 傳輸網(wǎng)絡瓶頸

農(nóng)村家庭寬帶初期部署時，接入用戶數(shù)量規(guī)模較小，PTN接入環(huán)網(wǎng)均采用疊加GE容量的方式進行承載，隨著接入用戶數(shù)逐漸增大，部分接入環(huán)2個GE環(huán)網(wǎng)容量已不能滿足帶寬需求，必須對接入環(huán)網(wǎng)進行10GE容量升級，同時對相應流量越限的匯聚環(huán)網(wǎng)進行10GE容量疊加[2]。

綜上PTN系統(tǒng)承載模式，在業(yè)務中后期，大量農(nóng)村家庭寬帶用戶接入引起的數(shù)量多、顆粒小、集中爆發(fā)的突發(fā)業(yè)務使得PTN傳輸網(wǎng)絡產(chǎn)生了如下瓶頸：

2.1.1 大量接入環(huán)網(wǎng)升級10GE造成匯聚節(jié)點PTN設備需要提供大量的10GE端口。

2.1.2 接入環(huán)網(wǎng)升級10GE需要替換現(xiàn)網(wǎng)中不支持10GE能力的基站PTN設備，提高寬帶接入成本、延長接入周期。

2.1.3 集中的大帶寬業(yè)務上傳對匯聚節(jié)點PTN設備能力帶來壓力。

2.1.4 隨著BRAS設備下沉至縣級機房，基站PTN上傳業(yè)務至縣級BRAS設備需要業(yè)務來回調(diào)度，大量占用基站接入環(huán)網(wǎng)及相應匯聚環(huán)網(wǎng)資源。

2.2 承載模式轉(zhuǎn)變

針對以上網(wǎng)絡瓶頸，結(jié)合BRAS下沉方案，仍由PTN系統(tǒng)來承載農(nóng)村家庭寬帶業(yè)務，凸顯出了傳送效率低、帶寬瓶頸、不易擴容等缺點，已不能滿足快速增長的家庭寬帶業(yè)務，必須選擇一種能夠承載大顆粒業(yè)務且易于擴容的傳輸系統(tǒng)來承載，在這種背景下，OTN系統(tǒng)則更適合傳輸農(nóng)村家庭寬帶業(yè)務。

在農(nóng)村各大鄉(xiāng)鎮(zhèn)基站/匯聚機房部署OTN系統(tǒng)，與縣級機房即BRAS節(jié)點組建OTN環(huán)網(wǎng)，各基站OLT設備由原上聯(lián)基站PTN設備改為占用裸光纖（局內(nèi)或跨局）上聯(lián)就近鄉(xiāng)鎮(zhèn)OTN系統(tǒng)（下掛交換機），利用OTN系統(tǒng)將電路傳送至BRAS設備。承載模式發(fā)生了如下改變：

2.2.1 承載農(nóng)村家庭寬帶業(yè)務的傳輸網(wǎng)絡由PTN系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)镺TN系統(tǒng)，另有少量距離鄉(xiāng)鎮(zhèn)OTN節(jié)點較遠的OLT設備，仍采用PTN系統(tǒng)承載，不會對PTN網(wǎng)絡帶來很大網(wǎng)絡沖擊。

2.2.2 家庭寬帶業(yè)務電路終點由地市核心局轉(zhuǎn)變?yōu)閰^(qū)縣BRAS機房。

承載模式轉(zhuǎn)變后的農(nóng)村家庭寬帶接入網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：

圖2 承載模式轉(zhuǎn)變后的農(nóng)村家庭寬帶接入網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖

隨著農(nóng)村家庭寬帶業(yè)務繼續(xù)擴大接入規(guī)模，后期流量增加時，僅需隨之擴容OLT上聯(lián)鏈路及其相關(guān)鄉(xiāng)鎮(zhèn)OTN系統(tǒng)至BRAS節(jié)點的10GE電路，即可以滿足寬帶業(yè)務需求[3]。

3 結(jié)束語

隨著人們生活水平的提高，今后的寬帶家庭將是一個個網(wǎng)絡化和信息化的家庭，外部有高速互聯(lián)網(wǎng)相連，內(nèi)部有家庭網(wǎng)絡控制著各類智能家電，也可以使各種家用設備之間進行信息傳輸，這些豐富的應用場景都需要建立在足夠大的帶寬基礎上，因此，承載家庭寬帶的傳輸系統(tǒng)在建設之初就必須具備良好的可擴展性，才能更安全、高效、可靠的承載靈活、高速的家庭寬帶。

傳輸網(wǎng)絡作為通信支撐系統(tǒng)，是一個公共的傳送平臺，為滿足各種業(yè)務的需求，必須面向未來、統(tǒng)籌需求、整體規(guī)劃、分步實施，應及時對傳輸系統(tǒng)中不能滿足業(yè)務需求和安全保障的設備進行擴容或更新?lián)Q代，才能保證全網(wǎng)的安全性，并在接入能力上滿足各類業(yè)務發(fā)展的需要。