寬帶IP城域承載網及其接入網絡規劃與性能分析

龐椿林

摘要：隨著網絡增值業務的出現，對寬帶IP城域承載網和接入網規劃提出了更高的要求。文章以S市寬帶IP城域承載網及接入網規劃建設為例，探討了承載網的具體規劃和接入網規劃關鍵點，并進行了仿真性能測試，驗證了規劃設計方案的可行性。

關鍵詞：寬帶；IP城域網；承載網；接入網；網絡規劃；性能測試 文獻標識碼：A

中圖分類號：TN915 文章編號：1009-2374（2016）33-0044-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.33.023

我國網絡IP業務發展迅猛，在寬帶城域網建設上逐漸凸顯出了一些局限性，隨著網絡增值業務的出現，對寬帶IP城域承載網和接入網規劃提出了更高的要求?；谝陨?，本文以S市為例，分析了寬帶IP城域承載網及其接入網規劃和性能。

1 S市有線城域網現狀

S市有線城域網有單行分組環網和MSTP/SDH網絡，承載有線電視傳送業務、專網專線數據業務、互聯網業務和固定接入業務。對S市IP城域網進行調查，發現IP骨干網存在流量不飽和情況，其路由器相關設備性能良好，Qos能力優良，擴展性較強。

出于成本角度考慮，采用IP城域網公用骨干網設備的疊加模式來進行其承載網規劃建設和接入網規劃

建設。

2 寬帶IP城域承載網規劃

通過MPLS/IP網絡承載無線網絡建設，利用McWiLL系統進行廣電IP城域承載網的無線接入，保證無線業務的高質量、可管理性和安全可靠。以扁平化組網為原則，實現分層組網，下面來具體分析寬帶IP城域承載網規劃：

2.1 IP承載網無線接入層規劃

由基站及用戶終端等組成IP承載網無線接入層，其中移動終端和固定終端是用戶終端的重要組成部分，前者有著移動性的特點，能夠實現漫游功能和切換功能。McWiLL系統在開展業務的過程中可以以用戶需求為基礎提供不同的終端設備。在ISO網絡模型第二層設置基站，能夠透明轉發上層的分組，其與接入層交換機相互連接，主要由以太網802.1Q中繼鏈路實現連接功能。在基站之間建立隧道，保證三層IP可達基站之間，實現漫游功能和切換功能。將路由區域機制引入到McWiLL系統中，以此來降低基站之間建立隧道的數量。

2.2 IP承載網接入匯聚層規劃

BRAS設備、匯聚交換機、匯聚路由器以及接入交換機是IP承載網接入匯聚層的重要組成部分。其中交換機的主要功能是對VLAN進行分流，劃分不同的VLAN，不同的業務采取不同的處理方式，對于以動漫游類業務來說，通過二層網絡將其送至BRAS中，進行業務用戶的認證，對于HEV業務來說，利用SAbisl接口和無線基站將其送至SAG語音網關中，對于專網專線用戶來說，利用IP/MPLSVPN網絡來將其與專網系統連接，或將其與互聯網出口連接。

對于用戶來說，在進行互聯網業務接入的過程中，以BRAS系統為基礎，需要進行認證、授權以及計費等一系列的流程和操作，利用RADIUS協議實現BRAS系統與后臺AAA服務器的交互，完成上述流程之后，將IP地址分配給用戶。對于需要三層VPN業務的專網用戶來說，BRAD系統可以對用戶進行分類，根據分類結果將用戶歸為不同的VRF中，實現三層VPN業務的提供，進而實現接入匯聚層的業務分流。

2.3 IP承載網核心層規劃

對S市現有寬帶城域網核心層業務現狀進行分析，結合其資源傳輸情況，決定采用互聯方式進行組網，主要分為全互聯方式組網和半互聯方式組網兩種。

對于全互聯方式組網來說，對核心節點進行全連接，豐富了傳輸資源，節點處于中心區域，有著較好的輻射效應。

對于半互聯方式來說，以業務量和資源傳輸情況為基礎，采用不全連接方式連接節點，其核心節點能夠實現多個設備的部署，兩個節點之間存在較大流量，實現一跳可達，兩個節點之間存在較小流量時則可以實現多跳可達。

利用MPLS/IP網絡來承載互聯網業務用戶和專網業務用戶，對于專網手持終端用戶來說，首先需要計入BRAS系統，之后以MPLS/IP網絡為基礎來將其接入到專網中。不直接將大量CPE個人散戶業務接入到IP骨干網中，通過IP骨干網與接入匯聚層的銜接來實現接入和承載，采用統一的MPLS VPN技術，以此來保證業務隔離能力以及QoS保障能力。

2.4 IP承載網業務層

IP承載網業務層主要由各種無線寬帶業務服務器組成，例如流媒體服務器、AAA認證服務器等，在現有的IDC機房中進行以上服務器設備的部署，不同服務器劃分到不同區域層面，以AAA服務器和視頻服務器為例，AAA認證服務器屬于互聯網業務服務器范疇，應將其劃分到公網路由層面，而視頻服務器屬于應用服務器的范疇，應當將其劃分到MPLS VPN中。

3 寬帶IP城域接入網規劃關鍵點

3.1 安全策略

如果單臺OLT單方向流量相對較小，則采用N×2條GE，單掛一臺設備，即匯聚交換機的不同板卡之上，這對城域網有著一定的要求，需要保證匯聚交換機配置兩塊以上的接口板卡，同時要進行鏈路捆綁；如果單臺OLT單方向流量較大，則需要采用N×2條GE，雙掛至匯聚交換機和BRAS兩種不同設備，也可以采用10GE進行雙掛，以此來實現保護作用。

3.2 鏈路保護

如果單臺OLT需要對接多個邊緣網關設備，此時單臺OLT的每一個方向的流量都比較小，這就大大降低了鏈路的利用率。此外，如果采用裸纖進行承載，必然會較大的消耗光纜資源，為了避免這種情況的發生，需要利用OTN進行承載，以此來實現對鏈路的保護。

3.3 帶寬類型

對于電信運營商來說，其單臺OLT覆蓋寬帶用戶數量不同，則OLT單方向流量也會不同，如果覆蓋超過5000個寬帶用戶，此時單臺OLT單方向流量將會超過6Gbps，為了有效節省電信運營商的光纜資源，可以采用10GE鏈路上行。對S市原多GE鏈路進行改造，將其擴充為萬兆GE鏈路則能夠實現光纜資源的釋放，大概能夠釋放光纜資源60%。這對IP城域網業務控制層提出了更高的要求，應當與投資相結合，對與其匹配的10GE端口進行預留，保證能夠與OLT10GE鏈路進行對接，此外，需要以OLT直掛業務控制層為基礎，根據其規模弱化特點進行交換機的匯聚。

3.4 接入網絡與OTN協同

對于匯聚層OTN覆蓋的節點來說，如果將PTN二層匯聚設備或IPRAN B類設備部署在這些節點上，則需要利用OTN承載IPRAN/PTN上聯。如果匯聚設備節點沒有OTN資源，考慮到IPRAN/PTN鏈路較少，則應當采用裸纖進行承載，不需要建設OTN來部署IPRAN/PTN。

4 性能分析

以S市無線網絡規劃為例，對無線接入部分進行性能仿真，測試單基站覆蓋能力和容量。

4.1 基站覆蓋容量分析

將建筑物之間距離設置為20m，以PlanetEV為主要工具，對S市規劃區域內的站點修正模型進行性能仿真，得出覆蓋預測效果圖。其覆蓋預測接收電平分布如表1所示。

由表1可知，在S市規劃區域大部分地區之內，其覆蓋點評能夠達到-85dnm以上，站點能夠連續覆蓋S市室外部分，對于市中心城區密集區域來說，其室內部分出現電平較差的情況。

通過實際覆蓋測試，在無線環境下，S市站點覆蓋半徑能夠達到3.5km，最遠可以達到4.2km，在測試路線的過程中可以得出，室外CPE接收功率基本上在-90dbm以上將理論推算值與實際測量值進行比較，發現二者符合度良好，實測結果的覆蓋距離稍遠一些，但在可控范圍之內。

總的來說，仿真測試環境與實際無線環境之間不可避免的有著一定差異性，仿真結果與實際測量結果有著微小差異，但CRC預測模型基本能夠真實反映實際情況。通過仿真分析可知，基站覆蓋容量相對較好，一些地區在發展過程中實際無線環境與地圖信息描述有著一定的差異性，這也是這些地區仿真結果與實測結果存在偏差的主要原因。

4.2 容量能力分析

選擇S市4號基站作為單基站容量測試站點，基站采用定向天線，測試點與站點之間的距離為700m左右，中間相對開闊，少有建筑遮擋。對于McWiLL系統來說，其頻率利用率會受到調制方式的影響，因此所提供的系統容量有著一定的差異性。當采用16QAM進行調制的時候，單基站使用1兆赫茲頻寬的時候，其上下行速率的理論值為1Mbps。

對系統容量進行實測分析，采用16QAM調制方式，如果只開一個載波組，在這個載波組配置所有公共控制信道，去除此部分信道開銷，測得其下行速率的最大值為998.9kbit/s，測得其下行平均速率為959.6kbit/s。從測試結果可知，采用1部CPE和5部W160手持終端進行并行測試，對于CPE來說，測得其下行平均速率為618.8kbit/s，對于W160手持終端來說，采用高效語音的基礎上，其帶寬占用為320kbit/s。

對兩個CPE進行測試，在初始階段，兩個CPE用戶等級相會相互爭搶帶寬資源，下行速率穩定，經過一段時間，爭搶達到平衡，兩個CPE下行速率穩定，一個在530kbit/s左右，一個在330kbit/s左右。

通過以上測試表明，McWiLL基站高度適中的時候基站覆蓋半徑在3km以上，能夠良好的覆蓋室外路面，在基站覆蓋范圍之內，有90%左右的是外路面區域信號達到了-90dbm以上。采用QAM16調制方式，如果只開一個載波組，下行的最大速率能夠達到1Mbit/s，推算出單基站吞吐率和上下行吞吐率分別為10Mbit/s和5Mbit/s，能夠提供語音業務和相關數據傳輸業務。

通過以上性能測試可知，S市寬帶IP城域承載網及其接入網絡規劃方案性能良好，有著實際可行性。

5 結語

綜上所述，隨著各種網絡增值業務的出現，在寬帶IP城域承載網和接入網規劃的過程中應當把握運營商和城市需求，合理規劃承載網，注重接入網規劃協同，以此來保證良好的性能。

參考文獻

[1] 邵艷清.寬帶IP城域承載網及其接入網絡規劃與性能 分析[D].重慶大學，2010.

[2] 郝群.寬帶接入網關BRAS的功能及其在寬帶IP城域 網優化建設中的實現[D].山東科技大學，2005.

（責任編輯：蔣建華）