10GE和40GE在城域傳送網(wǎng)中的應用

隨著(zhù)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(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展的挑戰之一。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在LTE業(yè)務(wù)的承載，現有PTN網(wǎng)絡(luò )將不足以支撐未來(lái)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(wèn)題。我們通過(guò)對未來(lái)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在現網(wǎng)已經(jīng)得到了廣泛應用，其優(yōu)勢主要體現在IP化基站、大客戶(hù)專(zhuān)線(xiàn)等小顆粒業(yè)務(wù)的靈活接入和匯聚。隨著(zhù)3G和LTE基站的進(jìn)一步規模部署，PTN網(wǎng)絡(luò )容量需求進(jìn)一步增大，現網(wǎng)采用的接入層GE、匯聚10GE的組網(wǎng)模型，已不能滿(mǎn)足未來(lái)實(shí)際業(yè)務(wù)需求。

LTE典型單基站帶寬需求達到均值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，有了數量級的跨越。接入層需要根據實(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PTN接入環(huán)也將由現在的GE環(huán)過(guò)渡到10GE環(huán)。PTN匯聚層帶寬需求在LTE部署初期就將突破現網(wǎng)10GE端口的極限，中后期將達到30G左右帶寬需求，10GE匯聚環(huán)已經(jīng)難以為繼。LTE時(shí)期PTN網(wǎng)絡(luò )帶寬預測如圖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(lái)LTE業(yè)務(wù)的大帶寬需求，可以采用在現網(wǎng)10GE匯聚層環(huán)基礎上繼續疊加10GE系統的方案，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(mǎn)足未來(lái)無(wú)線(xiàn)、大客戶(hù)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)際維護更簡(jiǎn)單;如果采用PTN 10GE疊加方案，考慮到光纖資源利用等問(wèn)題，一般會(huì )疊加OTN網(wǎng)絡(luò )以節省光纖，相對網(wǎng)絡(luò )性能指標稍差，實(shí)際維護更復雜。兩種方案各具優(yōu)勢，實(shí)際應用應該從技術(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(guò)20G，中后期匯聚層帶寬需求則增長(cháng)到接近40G。從技術(shù)角度看，PTN 10GE疊加組網(wǎng)存在的問(wèn)題較多。采用10GE疊加方案，核心層L3 VPN節點(diǎn)之間涉及到多個(gè)10G鏈路的捆綁，Hash算法會(huì )導致亂序問(wèn)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(wèn)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(mǎn)足全業(yè)務(wù)初期需求，不需OTN下沉到匯聚層，單獨通過(guò)PTN網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行基站回傳、大客戶(hù)專(zhuān)線(xiàn)、OLT上行等業(yè)務(wù)的統一承載。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(hù)等高價(jià)值業(yè)務(wù)的承載，同時(shí)建設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(mǎn)足長(cháng)期業(yè)務(wù)發(fā)展需求。

40GE方案核心、匯聚層端口數量比較少，配置相對簡(jiǎn)單。10GE疊加方案端口多，業(yè)務(wù)配置工作量相對較大、較復雜。按照常規模型進(jìn)行成本計算，每個(gè)接入環(huán)8個(gè)節點(diǎn)、每個(gè)匯聚環(huán)6個(gè)節點(diǎn)，每個(gè)匯聚節點(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。根據業(yè)界設備成本綜合考慮，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(jiàn)圖2)。隨著(zhù)PTN 40GE技術(shù)的規模商用，其成本優(yōu)勢將更加明顯。

PTN 40GE方案的應用場(chǎng)景

對于投資敏感地區，可以考慮通過(guò)引入PTN 40GE進(jìn)行2G/3G/LTE、WLAN、OLT上聯(lián)、大客戶(hù)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(zhù)寬帶業(yè)務(wù)、大客戶(hù)業(yè)務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展，在業(yè)務(wù)密集區域適當建設OTN滿(mǎn)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(zhù)3G/LTE網(wǎng)絡(luò )的大規模部署及多業(yè)務(wù)發(fā)展戰略的推進(jìn)，無(wú)線(xiàn)寬帶化趨勢越來(lái)越明顯，IP化業(yè)務(wù)的承載需求成為主導，對承載網(wǎng)的技術(shù)構架、承載效率、調度靈活性、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(mǎn)足了匯聚環(huán)帶寬進(jìn)一步增加的需求。

PTN 40GE技術(shù)成熟，可規模商用

在40GE高速接口標準方面，技術(shù)標準由IEEE組織制定，所有相關(guān)技術(shù)標準規范包含在IEEE802.3ba標準計劃中。在城域傳輸方面定義了40GBASE-FR(2km)、40GBASE-LR4(10km)和40GBASE-ER4(40km)標準。2012年3月的IEEE802.3全會(huì )上，40GBASE-ER4標準經(jīng)過(guò)投票已經(jīng)正式作為802.3_100GNGOPTX項目組的目標，成為該項目的研究?jì)热荨?010年6月，IEEE 802.3ba標準獲得IEEE通過(guò)。

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 裝，40GBASE-LR4和40GBASE-ER4主要用于線(xiàn)路側。40GE-ER4光模塊采用4路10G的光反向復用技術(shù)，主要用于長(cháng)距離傳輸。

目前各主流PTN廠(chǎng)家均已支持40GE接口，產(chǎn)品已具備規模商用能力。PTN 40GE組網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò )帶寬提供、網(wǎng)絡(luò )綜合成本、未來(lái)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(zhù)LTE的規模部署，GE速率已經(jīng)不能滿(mǎn)足帶寬需求。業(yè)界存在兩種帶寬提升思路：一種是現有接入環(huán)進(jìn)行拆環(huán)處理，減少接入環(huán)節點(diǎn)數量，這種方法存在耗費光纖資源、接入環(huán)數目增多不便于管理的問(wèn)題;另一種思路是提升接入環(huán)速率，采用10GE設備組網(wǎng)，這樣不會(huì )改變現網(wǎng)拓撲結構，而且滿(mǎn)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)區域，根據接入點(diǎn)實(shí)際物理位置，在新站址機房、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(zhù)業(yè)務(wù)量的進(jìn)一步增長(cháng)，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設備環(huán)網(wǎng)進(jìn)行拆環(huán)、縮環(huán)以及將部分節點(diǎn)直接下掛至10GE環(huán)，提升GE能力PTN設備環(huán)網(wǎng)每個(gè)節點(diǎn)的接入帶寬能力。這樣可以做到網(wǎng)絡(luò )的平滑演進(jìn)，對現網(wǎng)沖擊小，而且保護了網(wǎng)絡(luò )投資。

隨著(zhù)LTE的規模部署，PTN網(wǎng)絡(luò )帶寬將面臨巨大的挑戰，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(kāi)展。核心匯聚層引入PTN 40GE組網(wǎng)，滿(mǎn)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 )成本和運維難度。在接入層引入10GE技術(shù)組網(wǎng)，不改變網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，對現網(wǎng)沖擊小，避免了接入層頻繁拆環(huán)對現網(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(mǎn)足了業(yè)務(wù)長(cháng)期的帶寬需求，更符合運營(yíng)商平滑演進(jìn)的要求。