PTN演進(jìn)：10GE和40GE應(yīng)用在城域傳送網(wǎng)

　　【訊石光通訊咨詢網(wǎng)】隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、高清視頻等業(yè)務(wù)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力越發(fā)明顯，網(wǎng)絡(luò)容量成為未來業(yè)務(wù)發(fā)展的挑戰(zhàn)之一。城域PTN網(wǎng)絡(luò)主要以承載基站回傳業(yè)務(wù)為主，其最大的帶寬壓力表現(xiàn)在LTE業(yè)務(wù)的承載，現(xiàn)有PTN網(wǎng)絡(luò)將不足以支撐未來LTE業(yè)務(wù)發(fā)展的帶寬需求。進(jìn)一步提升PTN網(wǎng)絡(luò)帶寬已經(jīng)成為不可回避的問題。我們通過對未來LTE業(yè)務(wù)帶寬需求的定量分析，針對PTN網(wǎng)絡(luò)匯聚和接入層提出可行的帶寬提升方案。

　　LTE對城域傳送網(wǎng)的帶寬需求

　　PTN在現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在IP化基站、大客戶專線等小顆粒業(yè)務(wù)的靈活接入和匯聚。隨著3G和LTE基站的進(jìn)一步規(guī)模部署，PTN網(wǎng)絡(luò)容量需求進(jìn)一步增大，現(xiàn)網(wǎng)采用的接入層GE、匯聚10GE的組網(wǎng)模型，已不能滿足未來實(shí)際業(yè)務(wù)需求。

　　LTE典型單基站帶寬需求達(dá)到均值80M，峰值320M，基站與接入層PTN采用GE光口對接，相對于GSM與TD-SCDMA時(shí)代的帶寬需求以及E1/FE的接口配置，有了數(shù)量級的跨越。接入層需要根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求選擇GE或者10GE組網(wǎng)，業(yè)務(wù)密集地區(qū)PTN接入環(huán)也將由現(xiàn)在的GE環(huán)過渡到10GE環(huán)。PTN匯聚層帶寬需求在LTE部署初期就將突破現(xiàn)網(wǎng)10GE端口的極限，中后期將達(dá)到30G左右?guī)捫枨螅?0GE匯聚環(huán)已經(jīng)難以為繼。LTE時(shí)期PTN網(wǎng)絡(luò)帶寬預(yù)測如圖1所示。

　    PTN 40GE技術(shù)提升城域匯聚層網(wǎng)絡(luò)容量

　　針對未來LTE業(yè)務(wù)的大帶寬需求，可以采用在現(xiàn)網(wǎng)10GE匯聚層環(huán)基礎(chǔ)上繼續(xù)疊加10GE系統(tǒng)的方案，或者直接采用PTN 40GE接口技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)。PTN 40GE方案可以滿足未來無線、大客戶等高價(jià)值業(yè)務(wù)回傳帶寬需求，端到端采用PTN技術(shù)組網(wǎng)，可以不用疊加OTN網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)單一，對業(yè)務(wù)質(zhì)量保證效果更好，實(shí)際維護(hù)更簡單；如果采用PTN 10GE疊加方案，考慮到光纖資源利用等問題，一般會(huì)疊加OTN網(wǎng)絡(luò)以節(jié)省光纖，相對網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)稍差，實(shí)際維護(hù)更復(fù)雜。兩種方案各具優(yōu)勢，實(shí)際應(yīng)用應(yīng)該從技術(shù)可行性、成本、網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等因素進(jìn)行綜合考慮。

　　PTN 40GE和PTN 10GE疊加方案技術(shù)比較

　　LTE初級階段，承載網(wǎng)絡(luò)匯聚層帶寬需求將超過20G，中后期匯聚層帶寬需求則增長到接近40G。從技術(shù)角度看，PTN 10GE疊加組網(wǎng)存在的問題較多。采用10GE疊加方案，核心層L3 VPN節(jié)點(diǎn)之間涉及到多個(gè)10G鏈路的捆綁，Hash算法會(huì)導(dǎo)致亂序問題，鏈路的帶寬利用率較難保持均衡，容易發(fā)生擁塞；而40GE方案不存在此問題，40GE方案較10GE疊加方案，具有帶寬使用效率高、故障點(diǎn)少、網(wǎng)絡(luò)可靠性高、業(yè)務(wù)時(shí)延小等特點(diǎn)。

　　PTN 40GE和PTN 10GE疊加方案成本比較

　　PTN 40GE方案，可以滿足全業(yè)務(wù)初期需求，不需OTN下沉到匯聚層，單獨(dú)通過PTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行基站回傳、大客戶專線、OLT上行等業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載。如果采用10GE PTN疊加方案，則PTN網(wǎng)絡(luò)可以只進(jìn)行基站回傳、大客戶等高價(jià)值業(yè)務(wù)的承載，同時(shí)建設(shè)OTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行PTN和固定寬帶業(yè)務(wù)的承載，本方案網(wǎng)絡(luò)容量超前發(fā)展，滿足長期業(yè)務(wù)發(fā)展需求。

　　40GE方案核心、匯聚層端口數(shù)量比較少，配置相對簡單。10GE疊加方案端口多，業(yè)務(wù)配置工作量相對較大、較復(fù)雜。按照常規(guī)模型進(jìn)行成本計(jì)算，每個(gè)接入環(huán)8個(gè)節(jié)點(diǎn)、每個(gè)匯聚環(huán)6個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)帶2個(gè)接入環(huán)，匯聚環(huán)按照1/3比例對PIR（Peak Information Rate）進(jìn)行收斂。根據(jù)業(yè)界設(shè)備成本綜合考慮，兩種方案中，PTN 40GE方案相比PTN 4×10GE over OTN方案更具備成本優(yōu)勢（見圖2）。隨著PTN 40GE技術(shù)的規(guī)模商用，其成本優(yōu)勢將更加明顯。

        PTN 40GE方案的應(yīng)用場景

　　對于投資敏感地區(qū)，可以考慮通過引入PTN 40GE進(jìn)行2G/3G/LTE、WLAN、OLT上聯(lián)、大客戶等業(yè)務(wù)的綜合承載，充分發(fā)揮PTN廣覆蓋、低成本的優(yōu)勢；后期隨著寬帶業(yè)務(wù)、大客戶業(yè)務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展，在業(yè)務(wù)密集區(qū)域適當(dāng)建設(shè)OTN滿足業(yè)務(wù)帶寬需求。此方案分步實(shí)施，具有投資小、收益高的特點(diǎn)。

　　隨著3G/LTE網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署及多業(yè)務(wù)發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)，無線寬帶化趨勢越來越明顯，IP化業(yè)務(wù)的承載需求成為主導(dǎo)，對承載網(wǎng)的技術(shù)構(gòu)架、承載效率、調(diào)度靈活性、成本和服務(wù)質(zhì)量等提出了新的要求。到LTE階段，基站帶寬需求將達(dá)到GE量級，承載網(wǎng)接入將采用10GE組環(huán)，而PTN 40GE技術(shù)剛好滿足了匯聚環(huán)帶寬進(jìn)一步增加的需求。

        PTN 40GE技術(shù)成熟，可規(guī)模商用

　　在40GE高速接口標(biāo)準(zhǔn)方面，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)由IEEE組織制定，所有相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范包含在IEEE802.3ba標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃中。在城域傳輸方面定義了40GBASE-FR（2km）、40GBASE-LR4（10km）和40GBASE-ER4（40km）標(biāo)準(zhǔn)。2012年3月的IEEE802.3全會(huì)上，40GBASE-ER4標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過投票已經(jīng)正式作為802.3_100GNGOPTX項(xiàng)目組的目標(biāo)，成為該項(xiàng)目的研究內(nèi)容。2010年6月，IEEE 802.3ba標(biāo)準(zhǔn)獲得IEEE通過。

　　在產(chǎn)業(yè)鏈方面，40GE芯片和光模塊都已經(jīng)具備了成熟的商用能力。40GE光模塊主要采用CFP封裝，40GBASE-LR4和40GBASE-ER4主要用于線路側(cè)。40GE-ER4光模塊采用4路10G的光反向復(fù)用技術(shù)，主要用于長距離傳輸。

　　目前各主流PTN廠家均已支持40GE接口，產(chǎn)品已具備規(guī)模商用能力。PTN 40GE組網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)帶寬提供、網(wǎng)絡(luò)綜合成本、未來業(yè)務(wù)需求和技術(shù)演進(jìn)趨勢等方面相比PTN 10GE組網(wǎng)更具優(yōu)勢。

　　PTN 10GE提升接入層網(wǎng)絡(luò)容量

　　如前所述，隨著LTE的規(guī)模部署，GE速率已經(jīng)不能滿足帶寬需求。業(yè)界存在兩種帶寬提升思路：一種是現(xiàn)有接入環(huán)進(jìn)行拆環(huán)處理，減少接入環(huán)節(jié)點(diǎn)數(shù)量，這種方法存在耗費(fèi)光纖資源、接入環(huán)數(shù)目增多不便于管理的問題；另一種思路是提升接入環(huán)速率，采用10GE設(shè)備組網(wǎng)，這樣不會(huì)改變現(xiàn)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而且滿足了業(yè)務(wù)帶寬需求，更具優(yōu)勢。

　　接入層網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)思路如圖3所示：業(yè)務(wù)發(fā)展初期，在部分熱點(diǎn)區(qū)域，根據(jù)接入點(diǎn)實(shí)際物理位置，在新站址機(jī)房、光纜配套資源具備的情況下新建具備10GE組網(wǎng)能力PTN設(shè)備，可以選擇GE或者10GE環(huán)組網(wǎng)；業(yè)務(wù)發(fā)展中后期，隨著業(yè)務(wù)量的進(jìn)一步增長，一方面，將新建GE環(huán)升級為10GE環(huán)，另一方面，將原有GE能力PTN設(shè)備環(huán)網(wǎng)進(jìn)行拆環(huán)、縮環(huán)以及將部分節(jié)點(diǎn)直接下掛至10GE環(huán)，提升GE能力PTN設(shè)備環(huán)網(wǎng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的接入帶寬能力。這樣可以做到網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)，對現(xiàn)網(wǎng)沖擊小，而且保護(hù)了網(wǎng)絡(luò)投資。

　　隨著LTE的規(guī)模部署，PTN網(wǎng)絡(luò)帶寬將面臨巨大的挑戰(zhàn)，如何進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)和帶寬提速，將關(guān)系到全業(yè)務(wù)能否順利開展。核心匯聚層引入PTN 40GE組網(wǎng)，滿足了LTE帶寬需求，避免了N×10GE環(huán)路的大量疊加，不需要OTN下沉至匯聚，降低了網(wǎng)絡(luò)成本和運(yùn)維難度。在接入層引入10GE技術(shù)組網(wǎng)，不改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對現(xiàn)網(wǎng)沖擊小，避免了接入層頻繁拆環(huán)對現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)的沖擊。本文方案全面提升了整網(wǎng)容量，對業(yè)務(wù)沖擊小，滿足了業(yè)務(wù)長期的帶寬需求，更符合運(yùn)營商平滑演進(jìn)的要求。