滿足三網融合需求的骨干傳輸網絡規劃和建設

楊 京，高 欣

廣西廣播電視信息網絡股份有限公司，廣西 南寧 530022

0 引言

隨著國家“三網融合”的提出，廣電行業一方面要面對來自固網以及移動運營商不斷增強的競爭，還要面對人們日益提升的文化、娛樂需求，以及對視頻業務的定制化、數字化的挑戰。廣播電視網絡將不僅要承載傳統的廣播電視業務，同時還要承載高清電視節目、VOD、互聯網、大顆粒專線業務等新增的業務。隨著業務的不斷發展，對干線網傳輸帶寬的需求將日益劇增，現網MSTP所提供的帶寬將遠遠無法滿足未來業務的發展。同時由于現網僅是一個一維平面結構，無網絡分層，對于今后大量交互式的業務和IP業務的傳輸，會不可避免地出現帶寬瓶頸。因此，對現網的改造擴容已經勢在必行。建設全省范圍內密集波分系統，較大程度地擴大干線網傳輸帶寬，才能夠充分滿足未來高帶寬業務承載的需求，進一步提高廣西廣電網絡的競爭力，為今后實現廣西廣播電視有線網絡規模化、產業化發展奠定基礎。

1 網絡現狀分析

廣西廣電省干MSTP網絡分為2.5 Gbit/s和10 Gbit/s雙平面。

2.5Gbit/s MSTP平面基本覆蓋廣西全境，網絡結構優化十分成熟，但在網運行時間較長，網絡幾乎處于滿負荷運行狀態。隨著網絡運行年限的不斷增加，設備將面臨板件老化的問題，甚至部分型號設備廠商已經停產，不利于網絡的運行和維護。10 Gbit/s MSTP目前承載大量重要業務。隨著各種業務的開展，網絡資源利用率快速上升，可用資源逐漸減少，很快將會面臨帶寬發展瓶頸。

在三網融合的發展趨勢下，IP業務和雙向業務增長十分迅速，同時開展其他新業務均需要大量的傳輸帶寬。而當前骨干網流量以每年60%以上的增速快速增長，在未來5年內，骨干網絡的帶寬需求將增加10倍以上。在現有MSTP網絡的基礎上，不論是網絡擴容升級還是優化結構，均無法有效解決未來的發展瓶頸，且MSTP網絡也無法滿足大顆粒業務的靈活調度和承載，不能滿足新業務的帶寬需求。

為了適應三網融合的發展趨勢，滿足未來業務發展的帶寬需求，構建一張調度靈活、高效傳輸、穩定可靠的新一代大容量傳輸網勢在必行。

2 技術分析

隨著網絡核心層的全IP化，基于IP的傳輸網將是未來承載的主流。傳輸網呈現出IP化、寬帶化、融合化的發展趨勢，傳輸業務的主流已經轉向大容量數據業務。為了有效地解決數據流量對傳輸網絡的沖擊，骨干層傳輸網在此形勢下，也應時而變，實現IP傳輸的技術方式也有多種選擇。

2.1 IP over Fiber

IP over Fiber，即通過光纖直驅的方式實現IP網絡的互聯互通。IP over Fi?ber組網簡單，在數據城域網建立初期有廣泛應用。隨著路由器節點的增多和流量增加，IP over Fiber消耗光纖迅速增多，同時路由器線路接口傳輸距離有限，并且線路光口傳輸距離越遠，價格越高。其網絡結構模型如圖1所示。

通常情況下，多業務路由器路由收斂時間難以達到50 ms，尤其在物理層發生高速鏈路中斷，大量業務需要保護時，僅僅依靠核心路由器恢復無法實現可靠的網絡保護。其次，物理層傳輸難以完成長距、超長距的傳輸。

因此從承載效率和網絡電信級保護來講，IP over Fiber是遠遠不能滿足今后IP網的業務發展需求的，必須考慮其他物理層承載技術。

2.2 IP/MSTP over WDM

WDM提供大容量的點到點管道，MSTP作為大容量管道交換設備，承擔3項至關重要的功能：業務疏導、業務保護和鏈路管理。這3項重要功能保障了電信級IP業務的傳輸質量，減輕了對路由器交換容量的壓力，也降低了全網建設成本，是比較成熟的IP承載方案。然而，以VC4為交換顆粒的MSTP線路端口速率仍然以10 Gbit/s為主，傳輸容量受到極大限制，而且需要將10 Gbit/s或40 Gbit/s反向復用成數十、數百個VC4用于交換，然后復用成10 Gbit/s或40 Gbit/s，增加了大量不必要的成本，在IP業務量快速增加的今天，MSTP層已經成為沉重負擔。

在目前傳統的IP/MSTP over WDM組網模式下，IP網和WDM網相互獨立，無法實現業務的靈活調度，因為目前IP層一直把WDM鏈路系統的波長視作黑光纖，一個IP鏈路中承載著不同流向、不同優先級的業務，WDM鏈路系統僅作為一個剛性的大管道完成點到點的傳輸功能，不能進行業務源宿節點和業務優先級的識別，因此也無法實現對業務的路由優化和組網成本優化。

隨著IP化業務的逐步開展和運營，IP骨干網的業務量也將成倍增長，IP/MSTP over WDM系統的保護方式和組網結構難以滿足復雜的網絡環境以及實現多維度的業務靈活調度，同時運維管理復雜、網絡投資成本隨著業務量增長線性提升，因此需要尋求更加理想的解決方案，繼承傳統MSTP和WDM的雙重優勢，實現大容量傳輸的同時對大顆粒業務靈活調度和監控管理。

2.3 IP over OTN

傳統MSTP傳輸網業務調度顆粒小，傳輸容量有限，對于大顆粒寬帶業務的傳輸需求顯得力不從心。傳統WDM只解決了傳輸容量，沒有解決節點業務調度的問題。同時，作為點到點擴展容量和距離的工具，WDM組網及業務的保護功能較弱，無法滿足大顆粒寬帶業務高效、可靠、靈活、動態的傳輸需要。為了滿足ALL IP化的發展趨勢，新一代基于OTN的智能光網絡（OTN-based ASON）應運而生。

OTN是繼PDH、SDH之后的新一代數字光傳輸技術體制，它能解決傳統WDM網絡無波長/子波長業務調度能力、組網能力弱、保護能力弱等問題。OTN以多波長傳輸、大顆粒調度為基礎，綜合了MSTP及WDM的優點，可在光層及電層實現波長及子波長業務的交叉調度，并實現業務的接入、封裝、映射、復用、級聯、保護/恢復、管理及維護，形成一個以大顆粒寬帶業務傳輸為特征的大容量傳輸網絡。OTN的完整功能模型如圖2所示。

在OTN網絡中加載ASON/GMPLS控制平面，即構成基于OTN的ASON網絡，實現多層面調度的互相配合與統一控制。

2.4 技術選擇

通過對各種傳輸技術的簡單分析和比較，OTN傳輸技術既符合未來的IP化、寬帶化、融合化的發展趨勢，又能兼容傳統MSTP業務。更加重要的是，OTN可以平滑地向ASON演進。因此，OTN是現階段最適合廣西廣電，建設調度靈活、高效傳輸、穩定可靠的新一代大容量傳輸網的傳輸技術。

3 網絡規劃

建設技術領先、安全穩定的OTN傳輸網，為NGB的部署奠定基礎，實現各種大容量傳輸、適合各種業務透明傳輸，滿足未來幾年的業務發展需求。

3.1 網絡結構規劃

結合廣西廣電的市縣分布、市縣業務量大小、光纖資源等多個因素的綜合考慮，廣西廣電波分干線分兩級，即分為一級OTN干線網和二級OTN干線網。其中，一級OTN干線網包括西環、東環和南環3個骨干環，覆蓋全區14個地市；二級OTN干線網建設若干本地匯聚環，覆蓋各市到所轄縣。網絡采取整體規劃、分步實施的方法。

全省一級干線和二級干線的整體拓撲圖如圖3所示。

一級OTN干線網系統規劃容量為40×40 Gbit/s的智能密集波分系統，規劃網絡結構為16個上下業務的背靠背OTM站點和20個光中繼OLA站點組成3個波分環網。規劃網絡結構如圖4所示。

3.2 業務需求規劃

新建OTN網絡西環開通10波，東環開通13波，南環開通13波。主要承載業務包括廣播業務、點播業務、數據業務和SDH業務等。

3.2.1 GE廣播業務

GE廣播業務：在西環、東環和南環上，分別開通1波GE廣播業務，本期使用其中3個GE通道（其中2個作為數字電視IP直播業務，另外1個主要承載VOD的IP錄制流的分發）和1個2.5 Gbit/s通道（承載新建的2.5 Gbit/s MSTP）。

3.2.2 GE點播業務

GE點播業務：在西環、東環和南環上，區傳輸中心至環上每個OADM站分別開通1波點播業務，實現區傳輸中心至每個OADM站GE數據業務的靈活傳輸。后續擴容時，在區傳輸中心至每個OADM站的數據業務不超過8GE的情況下，可直接加載業務，而不需要添加其他硬件配置，擴容較為方便。

3.2.3 10GE數據業務

在西環、東環和南環上，從區傳輸中心至環上每個OTM站分別開通2波10GE業務，實現區公司至各市分公司的骨干IP網絡互聯。

4 設備選型及技術要求

4.1 技術要求

4.1.1 光層

網絡技術規格采用波密集波分復用技術DWDM，其頻率間隔為50 GHz和100 GHz，對于單波40 Gbit/s速率，支持最大15×22 dB的無電中繼傳輸規格。對于單波2.5 Gbit/s和單波10 Gbit/s速率，支持最大19×22 dB無電中繼傳輸規格。系統支持開放式接口，具有光波長轉換單元，可將非標準波長的光信號轉換成符合ITU-T G.684.1建議的具有標準波長的光信號，實現開放式組網。

4.1.2 電層

集中電交叉，支持交叉顆粒為ODU0，ODU1和ODU2信號的交叉調度。

支持ODU0，ODU1和ODU2通過交叉單元實現集中調度，最大集中交叉調度能力需在1 Tbit/s以上。

4.1.3 業務接入層

可支持各種業務的透明接入，包括SDH 業務、IP/Ethernet、SAN、ESCON 和OTN業務等。

4.2 設備選型

設備的選型要重點考慮設備的先進性、可靠性和網絡的擴展性和可維護性，此次選用的OTN設備組網，支持80波系統，單波可支持 2.5 Gbit/s，10 Gbit/s和40 Gbit/s，且系統支持單波10 Gbit/s與單波40 Gbit/s混合傳輸。支持FE，STM-N，GE等多種業務混合傳輸，可平滑升級至單波40 Gbit/s系統。

廣西廣電一級干線和二級干線以環網結構為主，較少涉及環間波長調度，通過對各種光層組網方案對比分析，未采用靜態光分插復用FOADM和動態光分插復用ROADM，最終采用配置簡單、架構清晰、技術成熟的背靠背OTM方式組網。全網設備采用了OUT支線路分離設計，支線路可以分別擴容，降低了擴容成本。在多環相交的站點采用共享集中電交叉方式，可實現業務的跨環調度。同時，通過對40波和80波系統對比分析，80波系統如須平滑升級要預先配置濾波光器件，增加了設備的插損，導致系統信噪比降低，須大量使用電中繼單板，增加了系統的復雜度和成本。若使用40×40 Gbit/s系統，實現單波10 Gbit/s與40 Gbit/s混合傳輸，在初期業務使用單波10 Gbit/s傳輸，減少電中繼的使用，降低擴容成本，未來可靈活升級至單波40 Gbit/s，提升系統性能的同時實現大容量傳輸。

同時，為了保證和提升系統的可維護性，設備必須具備自動光功率的調整、自動增益的控制、自動功率均衡、自動光譜的分析和快速故障定位等功能。

通過對各供應商提供解決方案詳細分析對比和嚴格的招投標程序，最終選擇華為公司OTN設備OSN6800和OSN8800混合組網，OSN6800主要實現光層功能，滿足光層技術要求，OSN8800實現OTN電層功能，滿足電層的交叉和調度技術要求。

5 小結

通過采用OTN設備組網方式，配合OTN集中電交叉功能，方便地實現廣播業務的傳送、省中心和多環相交節點的業務調度和疏導、超長距離時業務的再生、小顆粒業務的匯聚等功能，同時由于支線路分離，可靈活配置10 Gbit/s或40 Gbit/s的線路和支路，實現平滑演進。為下一代廣播電視網絡NGB提供大容量、高速率的傳輸基礎，滿足千吉比特的傳輸和交換的發展需求。