傳輸網絡承載農村家庭寬帶的優化方案概述

史召

寧夏通信規劃設計院（有限責任公司） 寧夏 銀川 750011

引言

如今，互聯網已經成為社會和經濟發展的重要推動力，互聯網在我們的生活、生產、工作、學習中無處不在。2013年8月17日，中國國務院發布了“寬帶中國”戰略實施方案，意味著發展寬帶網絡是國家戰略性公共基礎設施。

2016年我區進行了電信普遍服務試點建設工程，對于區內農村區域進行了寬帶業務覆蓋及接入，隨著家庭寬帶業務接入量的日益增加，對于承載其業務的傳輸網絡提出了更高要求。本文就寧夏移動對于農村家庭寬帶的接入方案及帶寬需求進行分析、闡述其對承載業務的傳輸網絡的挑戰，同時提出解決方案。

1 農村寬帶業務建設方式及帶寬需求

1.1 建設方式

寧夏移動農村寬帶接入選用GPON技術標準的FTTH覆蓋，各行政村建設主干光纜接入就近局端基站，上聯至農村基站新增安裝的小型OLT設備，新增OLT設備以2*GE光口接入基站PTN設備，利用PTN系統接入層、匯聚層、核心層網絡將寬帶業務傳送至核心機房的CMnet交換機，接入移動CMnet網絡，為農村居民提供20M有線寬帶服務，同時為駐地村委會、中小學、衛生所、電商服務點、農資商店等公共服務機構提供有線寬帶接入服務。

目前，寧夏移動農村寬帶接入網絡結構圖如下圖所示：

圖1 寧夏移動農村寬帶接入網絡結構圖

1.2 帶寬需求測算

1.2.1 PTN系統接入環網帶寬需求。按照上述上聯鏈路圖，農村家庭寬帶上聯電路自接入層基站PTN設備開始占用城域網傳輸系統資源，計算業務帶寬需要自基站PTN設備承載帶寬起至核心層PTN設備落地止[1]。

假定現網某個接入環上所有基站節點PTN設備均下掛OLT設備，計算此接入環上承載的業務帶寬可依據此環覆蓋的總家庭寬帶用戶數進行計算，公式如下：

PTN接入環占用帶寬=覆蓋用戶數×實裝率×單用戶平均帶寬×用戶并發率×數據并發率。

取定測算參數如下：

1.2.1.1 用戶簽約帶寬=20M，帶寬利用率為50%（集團預測2020年的取值），則：每用戶平均帶寬=20×100%×50%=10M。

1.2.1.2 取定用戶并發率=57%；數據并發率=40%。

1.2.1.3 取定實裝率2018年=20%，2019年=30%，2020年=40%。

根據以上取值及設定，我們以單接入環網覆蓋用戶數為2000戶及4500戶兩個界限計算基站帶寬，可以得到下面2組數據：

表1 接入環承載家庭寬帶業務帶寬需求表

綜合上述計算結果，同時考慮現有PTN接入環以GE容量為主，以2018年為例，對PTN接入環網承載能力分析如下：

當某接入環覆蓋用戶數少于2000戶時，帶寬需求約為1個GE容量，此時在原有GE接入環的基礎上疊加GE容量可滿足家寬需求；

當某接入環覆蓋用戶數大于2000戶小于4500戶時，帶寬需求約2個GE容量，此時就需要疊加2個GE容量，通常此種情況由于占用PTN設備GE光口數量及本地網光纜纖芯較多，更傾向于直接將環網升級為10GE容量；

當某接入環覆蓋用戶數大于4500戶時，帶寬需求超過2個GE容量，考慮直接將接入環網升級為10GE容量。

1.2.2 PTN系統匯聚/核心環網帶寬需求。根據寧夏移動某本地網現網數據，單個匯聚環網平均接入8個承載農村家庭寬帶業務的接入環網，結合以上對接入層環網的帶寬需求分析，截至2018年底的預測值，平均單個匯聚環網承載家庭寬帶業務帶寬需求最少為8個GE，而現網匯聚/核心層普遍為10GE容量，承載家庭寬帶的能力均需要提升，即疊加10GE容量或升級100G容量。

2 傳輸網絡應對策略

2.1 傳輸網絡瓶頸

農村家庭寬帶初期部署時，接入用戶數量規模較小，PTN接入環網均采用疊加GE容量的方式進行承載，隨著接入用戶數逐漸增大，部分接入環2個GE環網容量已不能滿足帶寬需求，必須對接入環網進行10GE容量升級，同時對相應流量越限的匯聚環網進行10GE容量疊加[2]。

綜上PTN系統承載模式，在業務中后期，大量農村家庭寬帶用戶接入引起的數量多、顆粒小、集中爆發的突發業務使得PTN傳輸網絡產生了如下瓶頸：

2.1.1 大量接入環網升級10GE造成匯聚節點PTN設備需要提供大量的10GE端口。

2.1.2 接入環網升級10GE需要替換現網中不支持10GE能力的基站PTN設備，提高寬帶接入成本、延長接入周期。

2.1.3 集中的大帶寬業務上傳對匯聚節點PTN設備能力帶來壓力。

2.1.4 隨著BRAS設備下沉至縣級機房，基站PTN上傳業務至縣級BRAS設備需要業務來回調度，大量占用基站接入環網及相應匯聚環網資源。

2.2 承載模式轉變

針對以上網絡瓶頸，結合BRAS下沉方案，仍由PTN系統來承載農村家庭寬帶業務，凸顯出了傳送效率低、帶寬瓶頸、不易擴容等缺點，已不能滿足快速增長的家庭寬帶業務，必須選擇一種能夠承載大顆粒業務且易于擴容的傳輸系統來承載，在這種背景下，OTN系統則更適合傳輸農村家庭寬帶業務。

在農村各大鄉鎮基站/匯聚機房部署OTN系統，與縣級機房即BRAS節點組建OTN環網，各基站OLT設備由原上聯基站PTN設備改為占用裸光纖（局內或跨局）上聯就近鄉鎮OTN系統（下掛交換機），利用OTN系統將電路傳送至BRAS設備。承載模式發生了如下改變：

2.2.1 承載農村家庭寬帶業務的傳輸網絡由PTN系統轉變為OTN系統，另有少量距離鄉鎮OTN節點較遠的OLT設備，仍采用PTN系統承載，不會對PTN網絡帶來很大網絡沖擊。

2.2.2 家庭寬帶業務電路終點由地市核心局轉變為區縣BRAS機房。

承載模式轉變后的農村家庭寬帶接入網絡結構圖如下圖所示：

圖2 承載模式轉變后的農村家庭寬帶接入網絡結構圖

隨著農村家庭寬帶業務繼續擴大接入規模，后期流量增加時，僅需隨之擴容OLT上聯鏈路及其相關鄉鎮OTN系統至BRAS節點的10GE電路，即可以滿足寬帶業務需求[3]。

3 結束語

隨著人們生活水平的提高，今后的寬帶家庭將是一個個網絡化和信息化的家庭，外部有高速互聯網相連，內部有家庭網絡控制著各類智能家電，也可以使各種家用設備之間進行信息傳輸，這些豐富的應用場景都需要建立在足夠大的帶寬基礎上，因此，承載家庭寬帶的傳輸系統在建設之初就必須具備良好的可擴展性，才能更安全、高效、可靠的承載靈活、高速的家庭寬帶。

傳輸網絡作為通信支撐系統，是一個公共的傳送平臺，為滿足各種業務的需求，必須面向未來、統籌需求、整體規劃、分步實施，應及時對傳輸系統中不能滿足業務需求和安全保障的設備進行擴容或更新換代，才能保證全網的安全性，并在接入能力上滿足各類業務發展的需要。