一種動態的滾動式傳送網規劃方法

夏蕓，宋繼恩，李杰

（華信咨詢設計研究院有限公司，浙江 杭州 310014）

一種動態的滾動式傳送網規劃方法

夏蕓，宋繼恩，李杰

（華信咨詢設計研究院有限公司，浙江 杭州 310014）

運營商面臨網絡高速發展和“降價提速”的雙重壓力，傳送網的建設需要考慮長遠發展，建設方案不僅需要滿足近期業務，也要符合未來業務發展方向。通過分析傳統滾動規劃方法的不足，以規劃期發展目標為導向，提出了一種動態的滾動式傳送網規劃方法，將業務發展趨勢對網絡的影響從模糊的人工思考轉變為定量科學的計算方法，避免了網絡建設因無法適應業務變化而引起投資的浪費。

傳送網；動態；滾動式規劃方法；智能規劃工具

1 引言

傳送網作為戰略基礎資源，覆蓋面廣、建設周期長、協調專業資源多，網絡基礎資源的建設往往要考慮長遠的發展，建設方案不僅能滿足近期業務，也能符合未來業務發展方向。為兼顧近期和遠期業務需求，把控網絡發展方向，各大運營商每年都會啟動傳送網的3年滾動規劃項目，配合國家發展戰略，并且還會啟動5年滾動規劃項目。

為了提高市場競爭力，中長期規劃成果既要符合高度的網絡發展思路，又要細致周全，具有一定的深度。具體來說，每個年度的網絡架構方式和建設方案必須要滿足本年度的業務需求，同時也要符合未來的業務需求走勢和網絡演變思路，避免造成潛在的投資浪費。不同年度的規劃相互獨立而又有所關聯，如何處理好統籌關系，滿足規劃成果的高度和深度要求是難題所在[1-4]。

傳統的滾動規劃方法屬于靜態規劃方法，缺乏業務發展趨勢對網絡影響因素的定量考量，極有可能會造成因已建網絡無法很好地適應業務變化而引起投資的浪費。本文提出了一種動態的滾動式傳送網規劃方法，以目標為導向，通過循環迭代的計算和分析，得到精細的規劃期年度建設方案，規劃結果更加科學、客觀。

2 原有滾動規劃方法的不足

傳送網中長期滾動規劃項目的技術成果包含宏觀和微觀兩大部分，宏觀上根據內外環境分析以及專業技術路線提出傳送網的發展目標和方向指引，微觀上在網絡資源現狀分析和市場業務需求預測的基礎上確定規劃期內每個年度的網絡建設方案。本文重點探討“微觀”建設方案的規劃方法。

在傳統的滾動規劃項目中，網絡建設方案一般采用逐年規劃法進行計算分析。這種傳統的規劃方法基于對網絡資源使用現狀、存在問題的綜合調研和分析，依次以每年的業務需求為依據，計算滿足本年度業務需求的建設內容和方案。逐年規劃法的思路示意如圖1所示（以3年滾動規劃為例）。

逐年規劃法在實際操作中也會考慮規劃期內的重大轉折節點，比如新型傳輸技術的引入時間點、新業務發展計劃、業務特殊承載要求等，從而對建設方案的計算結果進行統籌分析。但這種考慮是一種模糊的人工思考，依賴于規劃人員的經驗和專業水平，規劃結果因人而異，具有相當的不確定性。例如，在40 Gbit/s業務向100 Gbit/s業務升級的銜接期，若規劃人員經驗豐富，就會主動考慮業務與網絡的協同規劃，在 100 Gbit/s業務規模出現前，就綜合考慮新技術成本因素提前建設100 Gbit/s傳輸系統。若規劃人員經驗不夠豐富，純粹利用逐年規劃法，則極可能會出現前期建設的40 Gbit/s系統還沒有用完就迎來了業務顆粒的全面升級，造成系統帶寬的浪費。

總結來說，逐年規劃法實施起來較為簡單，但年度建設方案的計算主要依賴于當前業務需求，屬于靜態的規劃方法，缺乏業務發展趨勢對網絡影響因素的定量考量，極有可能會造成因已建網絡無法很好地適應業務變化而引起投資的浪費。同時，逐年規劃法的規劃結果受規劃人員主觀思維的影響，規劃成果因人而異，缺乏一定的科學性。

圖1 逐年規劃法的思路示意

3 滾動式規劃方法的思路及實現步驟

3.1 滾動式規劃方法的思路

本文提出的動態的滾動式傳送網規劃方法，以規劃期發展目標為導向，把未來業務發展方向對建設方案的影響從模糊的人工思考轉變為定量科學的計算方法，不依賴于規劃人員的專業水平。滾動式傳送網規劃方法首先根據規劃期內所有業務需求得到規劃期末的目標網絡架構，再由近及遠逐年推演，以每年的業務需求為規劃對象，以某一年份之前的網絡資源滿足某一年份的業務需求為原則，如2017年的業務需求只能在2017年及2017年之前建設的系統上承載，循環迭代地進行業務路由規劃和計算分析，將建設方案分到每個年度，對規劃期內年度建設方案有著超前的指導作用。具體思路如圖2所示（以3年滾動規劃為例）。

步驟1 以規劃期3年的業務需求為對象，在現網資源基礎上得到滿足規劃期所有業務需求的建設方案，方案中各系統具體的建設年份未定。下一步工作就是要由近及遠確定方案中各系統的建設年份，把目標建設方案劃分到規劃期每一年里。

步驟2 將目標建設方案都先假設為規劃期第1年建設。首先以規劃期第1年的業務需求為規劃對象，以規劃期第1年建設及已有網絡資源承載規劃期第1年業務需求為原則，進行業務路由規劃，將利用率為0或最低的鏈路推遲建設，將其建設年份設置為規劃期第2年，清空前次規劃路由及所占資源后，再次循環規劃，將利用率最低的鏈路推遲建設，直至發生業務阻塞。通過多次的迭代規劃和分析，最終得到第1年的建設方案。

步驟3 再以規劃期前2年業務需求為規劃對象，以規劃期前2年建設及已有網絡資源承載規劃期前2年業務需求為原則，進行業務路由規劃，對建設年份為規劃期第2年的鏈路進行分析，將其中利用率為0或最低的鏈路推遲到規劃期第3年建設，清空前次規劃路由及所占資源后，再次循環規劃，將利用率最低的鏈路推遲建設，直至發生業務阻塞。通過多次迭代規劃和分析，得到規劃期第2年的建設方案。

圖2 滾動式傳送網規劃方法的具體思路

步驟4 步驟1得到的建設方案減去步驟2和步驟3得到的建設方案，即為規劃期第3年的建設方案。

3.2 滾動式規劃方法的實施手段和步驟

網絡滾動規劃是一個不斷反復、調整、優化的過程，每個中間過程都需要多個方案的綜合比選提供決策，同時，由于業務頻繁調整、網絡拓撲復雜度提升帶來的大幅增長的工作量和工作難度，都迫切地要求引入智能規劃工具輔助網絡規劃工作，這是網絡規劃發展進程中的一大趨勢。

滾動式傳送網規劃方法在分析每個年度建設方案的過程中，會涉及多次迭代的業務路由規劃，通過反復調整，才能確定最佳的建設方案。為應對業務的快速調整，保證規劃工作的效率以及規劃結果的準確性，節約規劃人員的體力和腦力，本方法推薦通過智能規劃工具實現智能迭代計算。為闡述清晰，下面從軟件算法的角度詳細列出滾動式傳送網規劃方法的詳細步驟。

步驟1 設定N年滾動規劃，將當前年份參數設定為 Y，將待規劃的網絡現狀設定為G( V0, L0)，其中V為節點參數集合，L為鏈路參數集合， V0為建設年份為Y已建設的節點， L0為建設年份為Y已建設的鏈路，規劃期N年的業務需求矩陣被設定為Qn(n=1,2,…,N)，同時初始化變量i，變量i的初始值為1。

步驟3 清空步驟2規劃的業務路由信息，并釋放相應網絡資源。

步驟6 將利用率為0和利用率除0外最低的新增鏈路的建設年份標記為 Y+i+1，清空網絡中的新增業務路由，并釋放相應網絡資源。若出現兩條或兩條以上利用率非0的利用率最低鏈路，則只將長度最長的鏈路推遲建設，將其建設年份標記為Y+i+1。

步驟8 判斷是否有業務發生阻塞，若沒有，則返回步驟5，重復進行上述操作；若有，則將最后一條修改標記的鏈路重新標記為Y+i年建設。

步驟9 令i=i+1，將N與i進行比較，若N-i＞0，則返回步驟3，重復進行上述操作；若N-i=0，則得出規劃期N年內每個年份的建設方案，整個網絡方案設計過程結束。

滾動式傳送網規劃方法是不斷地通過業務需求和網絡資源的迭代匹配，判斷和制定年度建設方案。在上述步驟的匹配過程中，必須遵守如下原則：Qi的業務只能利用建設年份為Y+i及之前的網絡資源來承載，這也是網絡規劃過程中業務路由和資源安排必須遵守的一個前提條件。

3.3 滾動式規劃方法的優勢

滾動規劃普遍具有鮮明的滾動性特點，這體現在年度計劃執行中，每年保持一個在年度之間前后銜接的N年規劃，使N年規劃帶有滾動性。本文提出的動態滾動式傳送網規劃方法進一步加深了“滾動式”特點，利用循環、迭代的規劃設計方式，“滾動式”計算、分析、驗證規劃期內年度建設方案，將未來業務發展對方案的影響定量化，得到的建設方案更具精細化、科學性和客觀性，從最大程度上避免了網絡建設投資造成的浪費。而且，動態滾動式規劃方法利用計算機軟件實現，規劃過程省時省力，還能快速應對頻繁的業務需求變更和多方案比選。該算法沉淀于智能規劃工具中，能有效提升規劃成果，助力規劃工作從傳統人工模式向智能化工具模式轉變。

下面以某運營商某一特殊時期的網絡規劃項目為例，通過簡單定性分析，對比逐年規劃法和動態的滾動式規劃方法。

背景介紹：2015—2017年3年滾動規劃，以 2015年和 2016年建設方案為例進行對比分析。傳送網資源現狀示意如圖 3所示，現網業務格局和流向如圖 4所示，各匯聚節點向核心節點匯聚。2016年業務格局發生變化，如圖 5所示，匯聚節點E、F以及核心節點A同時提升為IDC節點。

圖3 傳送網資源現狀示意

圖4 現業務格局和流向

圖5 2016年IDC節點間業務需求

方案介紹如下。

（1）逐年規劃法

2015年，根據現網業務流量和流向對容量緊張段落進行擴容，即擴容新建A-C和B-E兩個段落。2016年，根據新業務格局的鏈路需求，新建A-E和E-F兩個段落。2015年和2016年的建設方案如圖6所示。

圖6 利用逐年規劃法得到的建設方案

（2）滾動式規劃方法

提前考慮規劃期（即2015年和2016年兩年）業務格局的變化，2015年新建A-E和E-F兩個段落，2016年沒有段落新建，如圖7所示。

圖7 利用動態滾動式規劃法得到的建設方案

兩種方法的對比見表1。利用逐年規劃法通常不會對網絡現有拓撲主動進行改動優化，得到的建設方案僅能滿足當年的業務需求。當2016年出現E-F新的業務方向和更多的E-A業務需求時，2016年還需要建設E-F和E-A方向的鏈路；利用動態滾動式規劃方法得到的建設方案，既分流了2015年E-A、D-B、E-B匯聚—核心的業務需求，又提前契合2016年業務流向的變化，同時豐富了原有的網絡拓撲，尤其對于2015年E-A的業務，可通過E-A直達鏈路疏導，大幅減少對E-D、D-C和A-C鏈路的占用，大大降低瓶頸段落 A-C鏈路因容量不足進行新建的必要性，提高整個網絡的業務承載效率，有效降低網絡建設成本。

表1 兩種方法的對比

4 結束語

在通信網全新的發展期，一方面，網絡進入超高速發展時代；另一方面，為提升全民上網普及率，通信資費一降再降，因此，運營商面臨著網絡高速發展和“降價提速”的雙重壓力。為增強運營商的網絡運營能力，本文通過分析滾動規劃項目的現狀和傳統滾動規劃方法的不足，充分考慮網絡現狀、當前的業務需求以及將來的業務發展，提出了一種動態的滾動式傳送網規劃方法，從最大程度上避免了網絡建設投資造成的浪費。該方法在國家重點新產品計劃與杭州市重大創新項目研發的智能傳送網規劃軟件工具中得以轉換實現，在傳送網滾動規劃項目中取得了良好的效果。

本文提出的滾動式規劃方法，以現階段網絡資源情況以及業務發展預測為基礎，適用于規劃期內業務需求可預測的通常情況。在實際規劃中對于有些突發性強、不可預測類的業務等特殊情況，則需要更多的人工思考。今后網絡規劃將向精細化、智能化方向發展，傳統網絡規劃方法需要不斷創新，本文所述方法作為一種探索，今后將進一步地優化與完善，以適應未來動態、柔性、智能的傳送網絡。

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A dynamic method for rolling transport network planning

XIA Yun, SONG Ji’en, LI Jie
Huaxin Consulting Co., Ltd., Hangzhou 310014, China

Operators are facing double pressure of the rapid development of network and the drop of telecom charges. The construction of the transport network needs to consider the long-term development. The construction plan can not only meet the business needs of the near future, but also meet the future direction of business development. By analyzing the shortage of traditional rolling planning method, oriented by planning development goals, a dynamic rolling planning method of transport network was presented. The effect of the business developing trend to the network was transformed from the artificial fuzzy thinking into quantitative calculation method, to avoid investment waste caused by inconformity of network construction and business changes.

transport network, dynamic, rolling planning method, intelligent planning tool

s: Hangzhou Special Fund for Scientific and Technological Innovation (No.20112311A27), National Key New Product Project (No.2013GRC20023)

TN913

：A

10.11959/j.issn.1000-0801.2017230

夏蕓（1983-），女，華信咨詢設計研究院有限公司高級工程師，主要從事省際干線傳送網的咨詢、規劃、設計以及傳送網規劃軟件開發研究工作。

宋繼恩（1976-），男，博士，華信咨詢設計研究院有限公司教授級高級工程師，主要從事傳送網、全業務接入網等相關的咨詢、規劃和研究工作。

李杰（1984-），男，華信咨詢設計研究院有限公司工程師，主要從事傳送網傳輸網咨詢、規劃、設計和規劃軟件開發研究工作。

2017-05-12；

：2017-07-25

宋繼恩，songje@hxdi.com

杭州市重大科技創新專項基金資助項目（No.20112311A27）；國家重點新產品資助項目（No.2013GRC20023）