5G 環境下本地網光纜架構及利用分析

錢永良 華夏郵電咨詢監理有限公司 張嘯 華夏郵電咨詢監理有限公司

關鍵字：5G 本地光纜架構 利用分析

1 前言

本地傳送網絡中光通信占主導地位，本地光纜作為實現光通信的基礎載體，更是整個網絡建設的重中之重。本文從本地光纜架構入手，分析本地光纜承載各業務的纖芯需求，并對5G 環境下業務發展做了展望和纖芯利用預測，輔以模型分析，得出5G 環境下本地光纜架構和基本建設策略。

2 本地光纜架構現狀

運營商本地光纜架構基本分為核心層、匯聚層、接入主干和接入層光纜。

2.1 核心層光纜

核心層光纜通常為機房間直達光纜，以96/144 芯為主。主要承載核心局間業務設備和傳輸設備的連接。

2.2 匯聚層光纜

匯聚層光纜是指本地傳輸匯聚機房間以及匯聚機房與核心機房間的光纜，通常為直達光纜，以48-144 芯為主。主要承載匯聚機房傳輸設備間及至核心局傳輸設備的連接。

2.3 接入主干光纜

城區接入主干和縣鄉接入主干光纜。城區接入主干光纜是指連接匯聚機房、綜合業務接入機房和主干光交等節點間的光纜，以環形結構和鏈型遞減結構為主，覆蓋城區及業務量大的鄉鎮。環形結構接入主干光纜各節點間芯數一致，以96-288 芯為主，拓撲示意見圖1。一般環長不超過10 公里、環上節點不超過5 個、采用部分纖芯共享+每節點部分纖芯獨享方式；鏈型遞減結構各節點間芯數不一致，從局端至末端節點按照各節點下芯芯數依次遞減，以 24-72 芯為主，拓撲示意見圖2。

圖1 環形非遞減接入主干光纜示意圖

圖2 鏈形遞減接入主干光纜示意圖

縣鄉接入主干光纜是連接各鄉鎮綜合業務接入機房至縣城匯聚機房間的光纜，以24-48 芯為主。一般環長不超過200 公里、環上節點不超過10 個、采用部分纖芯鄉鎮直達+部分纖芯沿途進站方式建設。

2.4 接入層光纜

接入層光纜包含接入、戶線、配線、園區光纜等多類型，主要解決 “最后1 公里”入戶或各基層業務點、基站、接入光交業務接入。接入層光纜以樹狀結構為主，以2-48 芯為主。

3 各類業務對本地光纜需求

3.1 傳統模式：

(1）移動業務。傳統模式下移動業務主要承載在本地傳輸網上，對本地光纜的需求主要為直放站、拉遠站的射頻拉遠單元（RRU）至上端站的基帶處理單元（BBU），所需光纜歸屬接入層光纜。非級聯單RRU 至BBU 的纖芯需求為2 芯。

(2)寬帶業務。用戶的光網絡單元（ONU）通過配線光纜接至OLT，OLT 通過本地光纜或傳輸網接至服務器（BRAS）。BRAS 設備安裝在核心機房或匯聚機房。寬帶業務本地光纜的需求分為OLT上行和OLT 下行。OLT上聯光纜需求為OLT 至BRAS，希需求為2 芯，所需光纜為接入層光纜、接入主干光纜；OLT 下聯光纜需求為OLT至ONU 間，具體網絡拓撲詳見圖3，單PON 口至一級分光器纖芯需求為1 芯，所需光纜屬接入主干光纜；一、二級分光器間纖芯需求為1 芯×一級分光器分光比，所需光纜歸屬接入層光纜中配線光纜；二級分光器至ONU 間纖芯需求為1 芯×二級分光比，所需光纜歸于接入層光纜。

圖3 OLT 下行網絡拓撲圖

(3）大客戶業務。大客戶業務分為語音接入、互聯網接入、裸纖出租等模式。其中，裸纖出租業務主要承載于本地光纜上，所需纖芯需求為2 芯×業務接入點數；語音接入和互聯網接入業務通常承載于本地傳輸設備上，纖芯需求只有客戶側設備至上端站設備，纖芯需求為2 芯×傳輸設備數量。大客戶業務所需光纜多數屬于接入層光纜。

(4）本地傳輸系統。本地傳輸系統以光傳送設備為主。目前運營商主流的本地傳輸網絡有同步數字體系（SDH），分組傳送網和波分復用（WDM）/光傳送網（OTN）三種。

a）SDH/MSTP：以帶寬高、交叉容量大、接口類型豐富、組網靈活和標準規范的特點迅速成為2G 環境下主流傳送網絡。本地網絡主要分為核心、匯聚和接入，承載于本地光纜中的核心層、匯聚層和接入層光纜。每端設備所需纖芯數為2 芯×使用光口數。

b）分組傳送網：3G 中后期，分組傳送網在繼承了SDH/MSTP幾乎所有優點并解決了SDH/MSTP 固有缺陷的前提下，成為了3G/4G 環境下的本地網承載的傳輸網絡。本地分組傳送網網絡層級、纖芯需求和對應本地光纜承載方式幾乎一致。

c）WDM/OTN：WDM 目前各運營商本地WDM/OTN 網絡主要建設在核心機房、匯聚機房、綜合業務接入機房，因此對接入層光纜幾乎沒有需求，主要需求集中在核心層、匯聚層和接入主干光纜，單端設備的纖芯需求為2 芯×光路方向。

3.2 5G 環境下

5G 將利用軟件定義網絡（SDN）、網絡功能虛擬化（NFV）、內容分發網絡（CDN）等前沿技術，實現物聯網、自組織或自適應網絡等以往各代通信技術無法實現或不能完全實現的功能，向用戶提供更大的帶寬、更低的時延、更高的速率和更可靠的連接。

(1）移動業務。5G 環境下， 2G設備退網，語音業務承載于3G設備，因此對于現網站點疊加5G 設備的情況，所需的本站至上端站的纖芯數量和現網纖芯數量一致。但是，5G 環境下BBU 的池組化進程會繼續加速進行，對本地傳輸設備的帶寬需求也會增長。

(2）寬帶業務。5G 環境下，OLT 將承載更多的業務。除寬帶業務和視頻業務外，部分移動基站業務也會通過OLT 承載，并且5G 環境下寬帶和IPTV 用戶的高帶寬帶來OLT上行容量的擴容，從而影響OLT上行纖芯需求。用戶高帶寬會影響現有OLT 下行光纜結構調整，現階段的兩級分光模式會簡化為一級分光模式，導致OLT 至分光器間的配線光纜建設需求急劇減少。

BRAS 設備會下沉至匯聚機房，由此帶來匯聚機房至核心機房的匯聚層纖芯需求會降低。

(3）大客戶業務。大客戶業務除保持現有業務外，固移融合的客戶業務、智慧園區等綜合性客戶業務會增加業務占比。此類業務對接入光纜需求較大，而園區/小區內部的配線光纜和戶線光纜纖芯需求則和普通區域的纖芯需求一致。同時，在5G 初期，考慮到升級的傳輸設備價格會高于纖芯價格，承載于光纜的客戶數量會有一定的持續增長。到5G 中期，本地傳輸設備價格回落后，承載于光纜的客戶數量則會有下降。

利用SDN 和網絡切片技術，本地網絡可實現自適應或自組織網絡架構，這樣會造成傳統模式下安裝于核心機房的大客戶局端設備下沉至客戶側機房，縮短跳纖路徑，減少纖芯需求。

(4）本地傳輸系統

a）SDH/MSTP：4G 時期，各運營商均控制本地傳輸網中SDH/MSTP 網建設的速度。考慮到SDH/MSTP 網對滿足GE 以下小顆粒電路需求的適應性和現網對同步傳輸模塊（STM-N）支持的唯一性，在5G 時期SDH/MSTP 網還是有一定的生命力。

b）分組傳送網：5G 環境下，現網分組設備不能支撐大容量、高速率的業務，分組傳送網面臨的將是隨業務全面升級替換現網設備對本地光纜的巨大需求。由于傳輸設備建設的特殊性，采用先建設再替換的方式，因此在新分組傳送設備建設期，對光纜的纖芯需求將是分組設備所占纖芯數量的2 倍。

c）WDM/OTN：目前，400Gb/s OTN 系統已在實驗階段，5G時期會商用。5G環境下，本地WDM/OTN網面臨的問題有以下兩個：1. 現網設備替換為400G OTN 設備 2.OTN 設備下沉，5G 時期OTN設備會下沉至綜合業務接入機房，建設期會造成纖芯需求增長。

4 5G 環境下本地光纜架構建設策略

5G 環境未給本地傳送網帶來結構上的調整，對應的本地光纜架構也應和現階段一致，只是在各層級光纜建設策略上有調整。

4.1 核心層光纜

5G 環境下業務發展對核心層光纜需求變動，核心層光纜應沿用現有建設策略和方式進行建設。

4.2 匯聚層光纜

5G 環境下核心機房設備下沉至匯聚機房，匯聚機房至核心機房間纖芯需求減少，考慮到匯聚機房機房條件、裝機位置、故障響應速度和維護難度均劣于核心機房，因此下沉的客戶局端設備數量不會造成匯聚機房至核心機房光纜芯數大量變化。

4.3 接入主干光纜

5G 環境下業務發展造成匯聚機房和綜合業務機房設備數增多，接入主干光纜的纖芯需求也會相應增大。因此：

（1）城區接入主干建設策略為盡量按環形建設。5G 環境下，有BRAS 或其他局端設備下沉的匯聚機房、綜合業務接入機房所在城區接入主干光纜環路降低環路長度、減少環上節點數量，用以保證匯聚機房、綜合業務接入機房纖芯充足。

（2）5G 環境下，OTN 設備會下沉至鄉鎮綜合業務接入機房，縣鄉光纜纖芯的需求增長。但縣鄉光纜普遍路由較少，且需環回至縣城，不能簡單地裂環或改造。仍按現有策略和建設方式進行建設，但需增加鄉鎮直達芯數的比例。

4.4 接入層光纜

5G環境下接入層光纜在綜合考量投資收益、站點類型、機房條件、用戶規模等條件的前提下合理規劃光纜芯數。5G 初期選擇大芯數光纜，中后期可按需選擇。

結束語

光纜作為通信網絡的“骨骼”，在各個時代都是網絡發展的先決條件。5G 環境下，隨著各類傳統業務的發展和新業務的興起，合理規劃光纜架構和選擇光纜芯數的意義將會越來越大，是運營商盈利不可或缺的基礎。