滿足三網(wǎng)融合需求的骨干傳輸網(wǎng)絡規(guī)劃和建設

楊 京，高 欣

廣西廣播電視信息網(wǎng)絡股份有限公司，廣西 南寧 530022

0 引言

隨著國家“三網(wǎng)融合”的提出，廣電行業(yè)一方面要面對來自固網(wǎng)以及移動運營商不斷增強的競爭，還要面對人們?nèi)找嫣嵘奈幕?、娛樂需求，以及對視頻業(yè)務的定制化、數(shù)字化的挑戰(zhàn)。廣播電視網(wǎng)絡將不僅要承載傳統(tǒng)的廣播電視業(yè)務，同時還要承載高清電視節(jié)目、VOD、互聯(lián)網(wǎng)、大顆粒專線業(yè)務等新增的業(yè)務。隨著業(yè)務的不斷發(fā)展，對干線網(wǎng)傳輸帶寬的需求將日益劇增，現(xiàn)網(wǎng)MSTP所提供的帶寬將遠遠無法滿足未來業(yè)務的發(fā)展。同時由于現(xiàn)網(wǎng)僅是一個一維平面結(jié)構(gòu)，無網(wǎng)絡分層，對于今后大量交互式的業(yè)務和IP業(yè)務的傳輸，會不可避免地出現(xiàn)帶寬瓶頸。因此，對現(xiàn)網(wǎng)的改造擴容已經(jīng)勢在必行。建設全省范圍內(nèi)密集波分系統(tǒng)，較大程度地擴大干線網(wǎng)傳輸帶寬，才能夠充分滿足未來高帶寬業(yè)務承載的需求，進一步提高廣西廣電網(wǎng)絡的競爭力，為今后實現(xiàn)廣西廣播電視有線網(wǎng)絡規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定基礎。

1 網(wǎng)絡現(xiàn)狀分析

廣西廣電省干MSTP網(wǎng)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(wǎng)絡結(jié)構(gòu)優(yōu)化十分成熟，但在網(wǎng)運行時間較長，網(wǎng)絡幾乎處于滿負荷運行狀態(tài)。隨著網(wǎng)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(jīng)停產(chǎn)，不利于網(wǎng)絡的運行和維護。10 Gbit/s MSTP目前承載大量重要業(yè)務。隨著各種業(yè)務的開展，網(wǎng)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(fā)展瓶頸。

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

為了適應三網(wǎng)融合的發(fā)展趨勢，滿足未來業(yè)務發(fā)展的帶寬需求，構(gòu)建一張調(diào)度靈活、高效傳輸、穩(wěn)定可靠的新一代大容量傳輸網(wǎng)勢在必行。

2 技術(shù)分析

隨著網(wǎng)絡核心層的全IP化，基于IP的傳輸網(wǎng)將是未來承載的主流。傳輸網(wǎng)呈現(xiàn)出IP化、寬帶化、融合化的發(fā)展趨勢，傳輸業(yè)務的主流已經(jīng)轉(zhuǎn)向大容量數(shù)據(jù)業(yè)務。為了有效地解決數(shù)據(jù)流量對傳輸網(wǎng)絡的沖擊，骨干層傳輸網(wǎng)在此形勢下，也應時而變，實現(xiàn)IP傳輸?shù)募夹g(shù)方式也有多種選擇。

2.1 IP over Fiber

IP over Fiber，即通過光纖直驅(qū)的方式實現(xiàn)IP網(wǎng)絡的互聯(lián)互通。IP over Fi?ber組網(wǎng)簡單，在數(shù)據(jù)城域網(wǎng)建立初期有廣泛應用。隨著路由器節(jié)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(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

通常情況下，多業(yè)務路由器路由收斂時間難以達到50 ms，尤其在物理層發(fā)生高速鏈路中斷，大量業(yè)務需要保護時，僅僅依靠核心路由器恢復無法實現(xiàn)可靠的網(wǎng)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(wǎng)絡電信級保護來講，IP over Fiber是遠遠不能滿足今后IP網(wǎng)的業(yè)務發(fā)展需求的，必須考慮其他物理層承載技術(shù)。

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(guān)重要的功能：業(yè)務疏導、業(yè)務保護和鏈路管理。這3項重要功能保障了電信級IP業(yè)務的傳輸質(zhì)量，減輕了對路由器交換容量的壓力，也降低了全網(wǎng)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(shù)十、數(shù)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(yè)務量快速增加的今天，MSTP層已經(jīng)成為沉重負擔。

在目前傳統(tǒng)的IP/MSTP over WDM組網(wǎng)模式下，IP網(wǎng)和WDM網(wǎng)相互獨立，無法實現(xiàn)業(yè)務的靈活調(diào)度，因為目前IP層一直把WDM鏈路系統(tǒng)的波長視作黑光纖，一個IP鏈路中承載著不同流向、不同優(yōu)先級的業(yè)務，WDM鏈路系統(tǒng)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(yè)務源宿節(jié)點和業(yè)務優(yōu)先級的識別，因此也無法實現(xiàn)對業(yè)務的路由優(yōu)化和組網(wǎng)成本優(yōu)化。

隨著IP化業(yè)務的逐步開展和運營，IP骨干網(wǎng)的業(yè)務量也將成倍增長，IP/MSTP over WDM系統(tǒng)的保護方式和組網(wǎng)結(jié)構(gòu)難以滿足復雜的網(wǎng)絡環(huán)境以及實現(xiàn)多維度的業(yè)務靈活調(diào)度，同時運維管理復雜、網(wǎng)絡投資成本隨著業(yè)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(tǒng)MSTP和WDM的雙重優(yōu)勢，實現(xiàn)大容量傳輸?shù)耐瑫r對大顆粒業(yè)務靈活調(diào)度和監(jiān)控管理。

2.3 IP over OTN

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

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

在OTN網(wǎng)絡中加載ASON/GMPLS控制平面，即構(gòu)成基于OTN的ASON網(wǎng)絡，實現(xiàn)多層面調(diào)度的互相配合與統(tǒng)一控制。

2.4 技術(shù)選擇

通過對各種傳輸技術(shù)的簡單分析和比較，OTN傳輸技術(shù)既符合未來的IP化、寬帶化、融合化的發(fā)展趨勢，又能兼容傳統(tǒng)MSTP業(yè)務。更加重要的是，OTN可以平滑地向ASON演進。因此，OTN是現(xiàn)階段最適合廣西廣電，建設調(diào)度靈活、高效傳輸、穩(wěn)定可靠的新一代大容量傳輸網(wǎng)的傳輸技術(shù)。

3 網(wǎng)絡規(guī)劃

建設技術(shù)領(lǐng)先、安全穩(wěn)定的OTN傳輸網(wǎng)，為NGB的部署奠定基礎，實現(xiàn)各種大容量傳輸、適合各種業(yè)務透明傳輸，滿足未來幾年的業(yè)務發(fā)展需求。

3.1 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)規(guī)劃

結(jié)合廣西廣電的市縣分布、市縣業(yè)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(wǎng)和二級OTN干線網(wǎng)。其中，一級OTN干線網(wǎng)包括西環(huán)、東環(huán)和南環(huán)3個骨干環(huán)，覆蓋全區(qū)14個地市；二級OTN干線網(wǎng)建設若干本地匯聚環(huán)，覆蓋各市到所轄縣。網(wǎng)絡采取整體規(guī)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(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃容量為40×40 Gbit/s的智能密集波分系統(tǒng)，規(guī)劃網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)為16個上下業(yè)務的背靠背OTM站點和20個光中繼OLA站點組成3個波分環(huán)網(wǎng)。規(guī)劃網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3.2 業(yè)務需求規(guī)劃

新建OTN網(wǎng)絡西環(huán)開通10波，東環(huán)開通13波，南環(huán)開通13波。主要承載業(yè)務包括廣播業(yè)務、點播業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務和SDH業(yè)務等。

3.2.1 GE廣播業(yè)務

GE廣播業(yè)務：在西環(huán)、東環(huán)和南環(huán)上，分別開通1波GE廣播業(yè)務，本期使用其中3個GE通道（其中2個作為數(shù)字電視IP直播業(yè)務，另外1個主要承載VOD的IP錄制流的分發(fā)）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(yè)務

GE點播業(yè)務：在西環(huán)、東環(huán)和南環(huán)上，區(qū)傳輸中心至環(huán)上每個OADM站分別開通1波點播業(yè)務，實現(xiàn)區(qū)傳輸中心至每個OADM站GE數(shù)據(jù)業(yè)務的靈活傳輸。后續(xù)擴容時，在區(qū)傳輸中心至每個OADM站的數(shù)據(jù)業(yè)務不超過8GE的情況下，可直接加載業(yè)務，而不需要添加其他硬件配置，擴容較為方便。

3.2.3 10GE數(shù)據(jù)業(yè)務

在西環(huán)、東環(huán)和南環(huán)上，從區(qū)傳輸中心至環(huán)上每個OTM站分別開通2波10GE業(yè)務，實現(xiàn)區(qū)公司至各市分公司的骨干IP網(wǎng)絡互聯(lián)。

4 設備選型及技術(shù)要求

4.1 技術(shù)要求

4.1.1 光層

網(wǎng)絡技術(shù)規(guī)格采用波密集波分復用技術(shù)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(guī)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(guī)格。系統(tǒng)支持開放式接口，具有光波長轉(zhuǎn)換單元，可將非標準波長的光信號轉(zhuǎn)換成符合ITU-T G.684.1建議的具有標準波長的光信號，實現(xiàn)開放式組網(wǎng)。

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(diào)度。

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

4.1.3 業(yè)務接入層

可支持各種業(yè)務的透明接入，包括SDH 業(yè)務、IP/Ethernet、SAN、ESCON 和OTN業(yè)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(wǎng)絡的擴展性和可維護性，此次選用的OTN設備組網(wǎng)，支持80波系統(tǒng)，單波可支持 2.5 Gbit/s，10 Gbit/s和40 Gbit/s，且系統(tǒng)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(yè)務混合傳輸，可平滑升級至單波40 Gbit/s系統(tǒng)。

廣西廣電一級干線和二級干線以環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)為主，較少涉及環(huán)間波長調(diào)度，通過對各種光層組網(wǎng)方案對比分析，未采用靜態(tài)光分插復用FOADM和動態(tài)光分插復用ROADM，最終采用配置簡單、架構(gòu)清晰、技術(shù)成熟的背靠背OTM方式組網(wǎng)。全網(wǎng)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(huán)相交的站點采用共享集中電交叉方式，可實現(xiàn)業(yè)務的跨環(huán)調(diào)度。同時，通過對40波和80波系統(tǒng)對比分析，80波系統(tǒng)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(tǒng)信噪比降低，須大量使用電中繼單板，增加了系統(tǒng)的復雜度和成本。若使用40×40 Gbit/s系統(tǒng)，實現(xiàn)單波10 Gbit/s與40 Gbit/s混合傳輸，在初期業(yè)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(tǒng)性能的同時實現(xiàn)大容量傳輸。

同時，為了保證和提升系統(tǒng)的可維護性，設備必須具備自動光功率的調(diào)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(wǎng)，OSN6800主要實現(xiàn)光層功能，滿足光層技術(shù)要求，OSN8800實現(xiàn)OTN電層功能，滿足電層的交叉和調(diào)度技術(shù)要求。

5 小結(jié)

通過采用OTN設備組網(wǎng)方式，配合OTN集中電交叉功能，方便地實現(xiàn)廣播業(yè)務的傳送、省中心和多環(huán)相交節(jié)點的業(yè)務調(diào)度和疏導、超長距離時業(yè)務的再生、小顆粒業(yè)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(xiàn)平滑演進。為下一代廣播電視網(wǎng)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(fā)展需求。