傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的時(shí)延優(yōu)化分析

徐貴明 黃銘鋒 陸帥衡

摘要：近年來(lái)部分跨省市重要大客戶用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延要求越來(lái)越高，現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)延要求，本文從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)如何降低時(shí)延進(jìn)行研究和優(yōu)化，以適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展需要進(jìn)行研究分析，提高網(wǎng)絡(luò)安全性。

關(guān)鍵詞： 大客戶 干線 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 時(shí)延 優(yōu)化 網(wǎng)絡(luò)安全

1項(xiàng)目背景

隨著近年來(lái)干線系統(tǒng)的增加，省內(nèi)前期敷設(shè)的部分段落的光纜纖芯日趨緊張，同時(shí)由于使用年限過(guò)長(zhǎng)、多次故障修復(fù)后引入的衰耗、或因鐵路電氣化改造造成光纜多次遷改等，個(gè)別段落已無(wú)法滿足使用。為了進(jìn)一步提升干線傳輸網(wǎng)的安全性，同時(shí)降低傳輸延時(shí)從而提高客戶感知度，對(duì)部分段落應(yīng)新建光纜做為干線光纜網(wǎng)資源的補(bǔ)充和替代。通過(guò)本優(yōu)化方案的建設(shè)，可優(yōu)化現(xiàn)有光纜網(wǎng)，提供更加安全可靠的光纜系統(tǒng)，提高網(wǎng)絡(luò)安全性。

2時(shí)延優(yōu)化分析

光傳送網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入100Gbps時(shí)代以后全面采用相干光通信技術(shù)，線路上不再需要DCF，進(jìn)一步降低了電路時(shí)延。與采用DCF的10Gbps光傳輸系統(tǒng)相比較，100Gbps光傳輸電路在相同的光纜路由條件下，能夠降低10%左右。這也是相干光通信帶來(lái)的另一個(gè)好處。在相干光通信網(wǎng)絡(luò)中，光纜傳輸時(shí)延占到光網(wǎng)絡(luò)電路時(shí)延的90%以上。

光纖傳輸時(shí)延是光網(wǎng)絡(luò)電路時(shí)延中占據(jù)主導(dǎo)地位的組成部分，光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備引入時(shí)延比重較低（5%左右）。雖然比重較低，但是在光纜路由無(wú)法進(jìn)一步優(yōu)化的限制條件下，光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)延還能提供一定的優(yōu)化空間，對(duì)于一些對(duì)時(shí)延要求積極苛刻的極端應(yīng)用場(chǎng)景，也有較大的價(jià)值。

基于光網(wǎng)絡(luò)時(shí)延構(gòu)成的量化分析，光纖傳輸時(shí)延占據(jù)光網(wǎng)絡(luò)電路時(shí)延的90%以上，因此光網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的首要優(yōu)化舉措是路由優(yōu)化，盡可能降低路由長(zhǎng)度。優(yōu)化路由距離的時(shí)延優(yōu)化結(jié)果非常容易量化，每減少1公里的路由距離，業(yè)務(wù)雙向傳輸時(shí)延（RTT）減低10us。

研究表明，傳統(tǒng)光WDM系統(tǒng)中的色散補(bǔ)償光纖（DCF）引入的時(shí)延在光網(wǎng)絡(luò)電路時(shí)延中占據(jù)了大約10%的比例。隨著相干光通信技術(shù)的普及，不再需要DCF進(jìn)行色散補(bǔ)償，有利于進(jìn)一步降低光網(wǎng)絡(luò)電路時(shí)延。在相同的光纜路由條件下，采用相干光通信技術(shù)的100Gbps WDM系統(tǒng)相對(duì)于早期10Gbps和40Gbps WDM系統(tǒng)，電路時(shí)延可以減低10%左右。因此，低時(shí)延業(yè)務(wù)首先盡量選擇采用相干光通信技術(shù)的100Gbps WDM系統(tǒng)，其次未來(lái)優(yōu)先升級(jí)到400Gbps等更高速率的光傳輸系統(tǒng)。

綜上所述，優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的兩大利器分別是：（1）優(yōu)化路由距離，降低光纖傳輸時(shí)延;（2）采用大管道傳輸，例如現(xiàn)階段采用相干100Gbps WDM傳輸系統(tǒng)，未來(lái)優(yōu)先升級(jí)到400Gbps等更高速率的光傳輸系統(tǒng)。

3優(yōu)化原則

目前江蘇某運(yùn)營(yíng)商省內(nèi)干線優(yōu)化基本原則為：一二干統(tǒng)籌規(guī)劃，完善網(wǎng)格狀光纜架構(gòu)，形成容量充足、路由豐富、安全可靠、較低時(shí)延、面向未來(lái)演進(jìn)的干線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。結(jié)合江蘇某運(yùn)營(yíng)商自身干線光纜現(xiàn)狀以及未來(lái)發(fā)展目標(biāo)，初步優(yōu)化目標(biāo)為：

省內(nèi)干線光纜與省際干線光纜應(yīng)協(xié)同發(fā)展、綜合考慮;實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格狀光纜架構(gòu)，降低時(shí)延，提高安全性;蘇北以淮安為中心，逐步實(shí)現(xiàn)各地市間雙路由架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)各地市一跳可達(dá);蘇南城市群以南京&無(wú)錫為雙中心，各地市一跳可達(dá)，各地市至少保證3條路由

4優(yōu)化方案

4.1現(xiàn)狀分析

根據(jù)近幾年工程建設(shè)情況，截至2019年底，江蘇某運(yùn)營(yíng)商省內(nèi)干線光纜架構(gòu)相對(duì)比較完善，容量充足，蘇南區(qū)域各地市間基本可以做到三條及以上光纜資源，蘇北地區(qū)部分地市間有二條及以上光纜資源，但作為蘇北地理中心位置的淮安市，到其他蘇北地市目前基本只有一條光纜路由，部分光纜段落為架空光纜且路由過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法保證滿足客戶對(duì)時(shí)延及安全性方面的需求。

4.2優(yōu)化方案

4.2.1傳輸系統(tǒng)優(yōu)化方案

為滿足蘇北地區(qū)大客戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延的要求，同時(shí)優(yōu)化移動(dòng)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸性能，利舊現(xiàn)有光纜網(wǎng)在部分站點(diǎn)新設(shè)光放設(shè)備，實(shí)現(xiàn)連云港、鹽城、宿遷等蘇北地市到南京、無(wú)錫出口的路徑最短，降低時(shí)延，提升用戶感知度。

綜合考慮干線光纜資源現(xiàn)狀及現(xiàn)有省干100G傳輸系統(tǒng)拓?fù)?，同時(shí)結(jié)合江蘇省地理位置特點(diǎn)，以淮安為中心，連接蘇北連云港及鹽城，同時(shí)在兩段路由中根據(jù)實(shí)際情況添加一些光放站。

傳輸系統(tǒng)優(yōu)化后，從淮安到無(wú)錫電路開通可走淮安-鹽城-南通-無(wú)錫路由，光纜距離縮短510Km;從連云港到南京電路開通可走連云港-淮安-南京路由，光纜距離縮短500Km;鹽城到南京電路開通可走鹽城-淮安-南京路由，光纜距離縮短510Km。時(shí)延對(duì)比分析如下表：

由此可見(jiàn)，通過(guò)傳輸系統(tǒng)優(yōu)化方案后，進(jìn)一步縮短傳輸光纜距離，時(shí)延進(jìn)一步降低，對(duì)于重要大客戶的競(jìng)爭(zhēng)有更大優(yōu)勢(shì)。

4.2.2傳輸光纜優(yōu)化方案

為滿足大客戶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延的要求，同時(shí)優(yōu)化移動(dòng)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸性能，結(jié)合現(xiàn)有高速公路及高鐵線路現(xiàn)狀，綜合考慮現(xiàn)有干線光纜拓?fù)湟约疤K北地理環(huán)境，規(guī)劃方案如下：

為解決淮安-鹽城、淮安-連云港現(xiàn)有路由時(shí)延較高且單路由問(wèn)題，綜合考慮大客戶業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延要求，規(guī)劃二干建設(shè)高速管道光纜;為豐富路由資源，考慮宿遷大客戶低時(shí)延需求，規(guī)劃二干建設(shè)南京-宿遷直達(dá)光纜（宿遷泗洪-淮安馬壩段落）;為提高網(wǎng)絡(luò)安全性，降低維護(hù)成本，規(guī)劃二干建設(shè)淮安-宿遷-徐州段落，取代現(xiàn)有架空光纜。

結(jié)合現(xiàn)有光纜資源及客戶需求，對(duì)于各優(yōu)化段落按照以下優(yōu)先級(jí)進(jìn)行建設(shè)，經(jīng)過(guò)干線光纜優(yōu)化，江蘇某運(yùn)營(yíng)商蘇北光纜得到進(jìn)一步豐富，初步形成以淮安為中心格狀光纜網(wǎng)，同時(shí)進(jìn)一步提高干線傳輸系統(tǒng)安全性，時(shí)延也有相應(yīng)降低。

結(jié)論

通過(guò)以上傳輸系統(tǒng)跟光纜優(yōu)化方案，傳輸系統(tǒng)方面對(duì)于電路開通有更多選擇，蘇北各地市到南京、無(wú)錫兩核心節(jié)點(diǎn)的時(shí)延得到降低，從而滿足重要大客戶對(duì)時(shí)延的要求。干線光纜方面蘇北地區(qū)實(shí)現(xiàn)以淮安為中心的格狀光纜架構(gòu)，通過(guò)租用或共建高速管道方式解決了二干光纜架空問(wèn)題，從而可實(shí)現(xiàn)連云港、鹽城、宿遷等地市到省會(huì)南京路徑最短，降低時(shí)延，提升用戶感知度。南京-宿遷、淮安-連云港直達(dá)光纜完成建設(shè)后，兩地市間時(shí)延有明顯提升（參見(jiàn)表一）?；窗?連云港&淮安-鹽城段落實(shí)現(xiàn)雙路由光纜，從而省干傳輸系統(tǒng)安全性得到很大提升。

參考文獻(xiàn)

1、趙繼勇. 光纜線路工程. 西安電子科技大學(xué)出版社.2017.

2、袁付順. 時(shí)延網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與非完整系統(tǒng)的分析鎮(zhèn)定與綜合.科學(xué)出版社.2014

3、中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì). GB/T 13993.2-1999通信光纜系列第2部分：干線和中繼用室外光纜.中國(guó)質(zhì)檢出版社.2014

4、胡慶. 光纖通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)（第3版）. 電子工業(yè)出版社.2014

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