基于“寬帶中國”戰略下基礎承載網融合組網規劃研究

林桂勇　中國信息通信研究院南方分院規劃咨詢工程師王先峰　中國信息通信研究院南方分院咨詢業務部主任

基于“寬帶中國”戰略下基礎承載網融合組網規劃研究

林桂勇中國信息通信研究院南方分院規劃咨詢工程師
王先峰中國信息通信研究院南方分院咨詢業務部主任

“寬帶中國”戰略的實施對基礎承載網的承載和接入能力均提出了更高的要求，本文結合某運營商網絡特點及其大力發展家庭寬帶業務中遇到的問題，分析基礎承載網融合組網，協同部署規劃策略，實現投資效益最優化。

寬帶中國；基礎承載網；融合組網；投資效益

1　引言

近年來政府部門先后提出“寬帶中國”戰略，出臺“互聯網+”行動等指導意見。國家寬帶戰略的部署和實施，是繼國內通信運營商重組以來的通信行業重要變革事件。面對政府部門提出的“寬帶中國”、“提速降費”戰略，以及在當前傳輸網與數據網逐步融合的趨勢下，網絡基礎運營商應打破以往單專業規劃限制，根據用戶及業務發展統一進行城域傳輸網與數據網的網絡規劃、建設部署等。基礎承載網網絡規劃方案宜采用總體投資效益最優原則，不宜只考慮某一專業的投資效益。

2　城域傳輸網與數據網融合組網規劃

目前，城域數據網的寬帶接入服務器（BRAS）、業務路由器（SR）大部分集中部署在市區核心機房，交換機部署在鎮區匯聚機房。隨著寬帶提速戰略的實施，城域數據網流量規模增長將造成交換機上聯鏈路劇增，消耗大量傳輸資源，給投資、建設帶來一定壓力。因此，城域數據網設備下沉成為當前的主要建設策略。數據網下沉會對2個專業造成不同的影響：傳輸網方面，BRAS下沉可減少交換機上聯至BRAS/SR使用的波分、光纜等傳輸資源；數據網設備下沉有利于降低傳輸網投資和建設難度，緩解核心機房裝機空間，市電容量等壓力。數據網方面，BRAS下沉增加城域數據網設備的數量，投資和建設難度相對增加，且設備分布分散，維護難度增加。但設備分散放置相比集中放置安全性有所提高。

“寬帶中國”、“提速降費”等戰略要求城域數據網提供大帶寬承載，為實現快速收斂，有效節約城域傳輸資源，應實施數據網設備下沉規劃建設。采用融合BRAS、SR設備功能的寬帶網絡網關（BNG）設備從核心機房下沉至鎮區匯聚機房，實現全業務接入網OLT設備直連業務控制點，不再通過匯聚交換機收斂，實現城域數據網扁平化改造。為綜合考慮BNG設備下沉對傳輸網和數據網的整體投資效益影響，本文針對城域數據網的二（BNG設備下沉部署至鎮區匯聚機房）、三（BNG設備部署在核心機房）層組網架構分別進行分析，對OLT上聯鏈路（OLT—SW/BRAS/SR/BNG—CR）的總體投資做詳細測算。以其中一個鎮區為例，目前僅有1對交換機設備部署在鎮區匯聚機房，BRAS/SR設備安裝在核心機房，分析BNG設備下沉至鎮區與部署在核心機房的投資對比情況。

城域數據網投資分析依據其承載用戶數及流量進行規劃預測，合理安排投資。而城域數據網網內鏈路主要承載OLT設備上聯流量。下文建立OLT設備上聯流量模型，并結合城域數據網二、三層組網架構分析不同組網結構下的投資效益。

OLT設備上聯流量計算模型：

公式（1）中：L為OLT設備上聯流量；B為業務分配帶寬；α為流量占空比，亦稱作數據并發比。即每單位時間占用流量的比例；β為業務滲透率，即簽約該業務的用戶比例；η為并發比，即該業務用戶同時在線比例；N為用戶數；δ為設備收斂比。

結合各類業務特征及各業務發展規劃，對上網業務流量占空比取值50％，IPTV業務流量占空比取值100％（即α1=50％、α2=100％）；家寬業務滲透率取值100％，視頻業務滲透率取值35％（即β1=100％、β2= 35％、）；并發比取值均為65％（即η=65％）。考慮OLT設備按用戶端口帶寬按照1：4～1：8收斂，故設備收斂比取值25％（即δ=25％）。

利用上述計算模型可知OLT設備上聯流量，通過按照不同業務發展模型設定相關因素，輸入用戶數、單用戶業務分配帶寬即可知道各網絡層次所承載流量。為了業務的穩定性，OLT設備采用雙上聯至城域數據網設備的組網架構。故OLT設備上聯端口數量計算模型為：

N1≥L÷（L1×M）（2）

公式（2）中：L1為OLT設備上聯端口可用帶寬；L 為OLT設備上聯流量；M為OLT設備上聯鏈路利用率，依據現網現狀一般取值50％；N1為OLT設備上聯端口數量，若L÷（L1×M）的值為偶數，則N1=L÷（L1×M）；若L÷（L1×M）的值為奇數，則N1=L÷（L1×M）+1。

利用公式（1）、（2），通過輸入用戶數、單用戶業務分配帶寬、綜合造價等參數后即可得出不同組網模型下的綜合投資。

（1）城域數據網設備組網及投資分析

在“寬帶中國”、“提速降費”的政策環境下，要求2017年全國所有設區市城區和大部分非設區市城區家庭具備100Mbit/s光纖接入能力，以及IPTV4K視頻平均比特率要求達到30Mbit/s以上。故本文對上網業務分配帶寬設置為100Mbit/s，IPTV業務分配帶寬為30Mbit/s，由此可得出不同用戶數規模下二、三層組網架構所需投資情況，主要投資內容包括城域數據網的設備新建及端口擴容，傳輸網的端口擴容以及這些新增建設規模所需的維護成本、電費成本等。由圖1可見，當用戶數達到較大規模，用戶帶寬大幅增加，交換機的收斂作用逐漸弱化，BRAS下沉的優勢更加明顯。長遠來看，對于用戶規模大、業務發展好的區域，OLT直連BRAS的扁平化二層組網架構是城域數據網的發展趨勢。

（2）城域數據網設備下沉覆蓋區域策略

圖1　二/三層組網架構投資分析

城域數據網規劃建設二層組網架構，需合理規劃下沉的BNG設備覆蓋區域，主要分為BNG設備跨鎮區及單獨鎮區組網覆蓋兩種模型。用戶規模少的區域合并采用BNG設備跨鎮區覆蓋組網時，可節約下沉設備建設投資及規模，但OLT跨鎮區上聯BNG鏈路需消耗傳輸波分等資源；用戶規模大的區域采用BNG設備單獨鎮區覆蓋組網時，利用光纖直連滿足OLT上聯鏈路需求，但增加了設備規模及建設難度。城域數據網BNG設備下沉至各鎮區，可以一次性滿足接入網OLT上聯需求，但對傳輸網的波分資源、機房資源等卻提出了更大的需求。所以，針對BNG下沉覆蓋區域策略需統籌數據網、傳輸網投資建設情況，采取最優化的方案，使投資效益最大化。由圖2可知OLT跨鎮區10GE波分上聯成本較高，當鎮區有8臺以上OLT且上聯流量需升級為10GE時建議采用BNG設備單獨覆蓋區域的下沉策略。

圖2　BNG設備不同覆蓋模型下投資分析

3　城域傳輸網資源需求統籌分析

傳輸網是實現網絡和業務長久可持續發展的基礎保障，應按照面向未來、統籌需求、整體規劃的原則部署。傳輸網應全面滿足全業務下LTE/TD/GSM、集團客戶、家庭寬帶等各種業務的綜合承載需求。在“寬帶中國”、“提速降費”的政策環境下，近期城市寬帶用戶平均速率將超過30Mbit/s。依據OLT設備上聯流量計算模型可知，當寬帶用戶數達到1.2萬戶時，其流量達到了100Gbit/s級別，對傳輸網波分承載需求劇增。所以需統籌結合家寬業務、IPTV業務、VoLTE商用部署等對傳輸網的大量承載需求，提前傳輸網10GEOTN系統升級改造至100GOTN傳輸系統，以及對波道利用率較高的OTN系統疊加新建環路，以滿足全業務、三網融合發展承載需求。

傳輸網匯聚機房改造需統籌OTN、PTN以及城域數據網BNG、OLT等設備的安裝需求，提出電源等配套設備的建設改造方案，避免匯聚機房外電擴容、蓄電池替換等建設任務重復建設，浪費機房空間及投資。同時，對裝機面積、電力資源緊張的機房要盡快搬遷改造及優化調整，以滿足城域傳輸網、數據網設備安裝需求。

4　結束語

隨著全業務時代的到來及全網IP化的逐步深入，隸屬基礎承載網的城域傳輸網、城域數據網，其間存在著融合發展的需求和趨勢。完善三網融合發展，需更加科學地規劃分配業務承載，更加有效地利用網絡資源，更能綜合地提升網絡價值，降低網絡建設投資。本文通過統籌分析城域數據網設備二、三層組網模型下基礎承載網投資對比情況，得出用戶規模大、業務發展好的區域，OLT直連業務控制點的扁平化二層組網架構是城域數據網發展趨勢的結論。并針對城域網數據網設備下沉覆蓋區域進行了投資分析對比，合理規劃城域網數據網設備下沉覆蓋區域。對于傳輸網OTN、匯聚機房等建設規模則需統籌基礎承載網的OTN、PTN以及城域數據網BNG、OLT等設備安裝需求，整體規劃全面滿足。基礎承載網規劃不宜只考慮某一專業的投資效益，應充分考慮用戶及業務的發展趨勢，全網規劃整體部署。

［1］國務院辦公廳.關于加快高速寬帶網絡建設推進網絡提速降費的指導意見［Z］.北京：國務院辦公廳，2015.

［2］葉亞偉.寬帶提速下的GPON/EPON網絡流量測算及改造方案研究［J］.中國新通信，2015（23）：130-131.

［3］張傲，程淑玲，楊柳.三網融合下的FTTx網絡［M］.北京：人民郵電出版社，2011.

（2016-06-20）