侯 揚,廖慶凱,沈 威
(中國移動通信集團設計院有限公司湖南分公司,湖南 長沙 410000)
隨著5G核心網、業務支撐網、承載網以及政企專線等業務流量高速增長,對傳輸承載能力提出了大顆粒、低時延及高可靠的需求[1]。OTN作為滿足上述需求的理想承載網絡,扮演了越來越重要的角色,進而對城域OTN提出更高需求。
各運營商每年對城域OTN進行大量投資,但也存在擴容難度大和成本高的問題。為落實降本增效的管理要求,需要合理進行波道資源的配置,以滿足業務需求,降低成本。如何提高OTN投資能效是本文研究的重點[2]。
城域OTN依照網絡層級劃分,主要分為核心層、骨干匯聚層(市-縣)、城域匯聚層以及郊外匯聚層,各省份OTN網絡架構類似,但組網方式略有不同[3]。OTN核心及骨干匯聚層多采用80×100G系統,城域及郊外匯聚層多采用80×10G系統。
承載的業務有核心網、承載網、業務支撐網、4G/5G上行、BRAS及OLT上行等,帶寬主要為100 GHz和10 GHz。通過流量流向分析,骨干匯聚層縣至市是OTN網絡的主要方向,縣與縣之間對OTN承載需求并不大,僅政企業務存在縣與縣間波道需求,但10G以上大顆粒業務很少,現網基本可以滿足[4]。
城域OTN核心層及城域匯聚層承載大量業務的局間互連電路,但早期系統承載能力低,且存在大量低速率子波道,系統利用率較低。骨干匯聚層面臨大量業務上行需求,擴容和投資壓力大[5]。
面對傳統各類業務需求的增長及5G新業務的發展,城域OTN應深入分析現網資源配置情況,進一步挖掘現網潛力,合理進行波道資源配置,以達到滿足業務需求同時降低成本,提高OTN投資能效的目標,進而降本增效。
對業務級別進行分類,安全性要求較低的業務采取裸光纖承載,做好波道資源使用規劃,提升波道利用率[6]。
優化100G波道配置,采用獨享性100G波道對現網波道進行優化,降低投資并提高承載能力。針對100G業務,根據需求的業務局向配置100G波道。針對10G業務,應深入分析現有波道配置情況以及業務需求模型,采用獨享性波道方案對現有100G波道配置進行優化,同時市縣一、二機樓之間采用裸光纖承載,節省的線路100G板卡可用于后期波道擴容[7]。新擴容波道采用獨享性波道擴容方案,可有效減少投資。
目前,OTN系統存在大量早期的低速率子波道,因各類工程的不斷疊加和原有業務的割接調整,造成多個整波資源中僅有少數的子波道被占用,剩余資源長時間空載運行,造成傳輸資源浪費[8]。故核心及城域匯聚層應做好波道資源使用規劃,提升波道利用率,同時應提升業務需求與波道資源的匹配度,適度考慮冗余。具體整合過程如圖1所示。

圖1 城域OTN波道整合圖
面向未來,OTN系統主要為100G和超100G需求,應充分考慮波道配置的影響,統籌存量并按需擴容,在滿足業務需求的前提下優化傳輸資源。
4.2.1 主要問題分析
目前各省城域骨干層OTN系統早期受投資限制,100G波道擴容主要采用共享型方式。共享性方式是多個縣節點采用共享1波100G波道的方式。100G波道擴容,通過新增線路板連接至合/分波板,每新增1波,有業務上下的站點東西向各需線路板1塊,即每站點每波需配置線路板兩塊,隨著波道數量增加,線路板數量成倍增長,投資成本大大提高[9]。
以某縣OTN南網2020年OTN平面波道擴容投資進行分析,線路板投資2.5×106元,總投資3.62×106元,線路板投資占比69%,可得到如下結論。OTN線路板單價貴,需求多,是OTN擴容成本高的主要原因。
4.2.2 思路及策略
打破傳統各區縣共享波道部署方式,分析業務實際承載需求,考慮到目前業務需求主要流向為縣區至市核心機房的南北流向,且目前各縣需求基本都超過100G,采用獨享性波道的方式對現有波道進行整改,挖掘并釋放出前期投資的線路單板,并用于新波道擴容,節省了擴容投資成本的同時為現網獲得更多波道資源,提升傳輸網承載能力,進而降本增效。
4.2.3 獨享性波道與共享性波道擴容比較分析
獨享性波道是1個縣獨享1波100G,該縣一、二機樓和市一、二機樓4個OTM站點上下業務,其余站點穿通的方式。下面分兩種場景,分別采用共享型擴容方案與獨享型擴容方案深入對比需要的100G線路板數量。
(1)場景1:市1和市2為地市核心機樓,下帶兩縣的一、二機樓,組成兩縣6站點模型。在共享型波道模式下,每波道在各站點6站點均需具備業務上下能力,則:

式中,n為線路板數;6為站點數;2表示每站點每波需配置線路板2塊;λn表示波道數。
在獨享型波道模式下,每縣一、二機樓及地市一、二機樓4站點具備業務上下能力,則:

式中,m為線路板數;4為站點數;2表示每站點每波需配置線路板2塊;λm表示波道數。
如甲、乙縣各需求帶寬10 GHz,則共享型波道兩縣共享1個100G波道可滿足帶寬需求,而獨享型波道兩縣各需1各100G波道可滿足帶寬需求,即兩個100G。具體分析如表1所示。

表1 兩縣各種帶寬需求下兩種不同波道線路單板需求數量
在甲、乙兩縣需求帶寬均小于等于50 GHz時,共享型波道方案需求單板少于獨享型波道方案,在甲、乙兩縣需求帶寬均大于50 GHz時,共享型波道方案需求單板多于獨享型波道方案。
(2)場景2:市1和市2為地市核心機樓,下帶三縣的一、二機樓,組成三縣8站點模型。在共享型波道模式下,每波道在各8站點均需具備業務上下能力,則:

式中,n為線路板數;2表示每站點每波需配置線路板2塊;λn表示波道數。
在獨享型波道模式下,每縣一、二機樓及地市1和市2機樓4站點具備業務上下能力,計算公式即式(2)。具體分析如表2所示。

表2 三縣各種帶寬需求下兩種不同波道線路單板需求數量
在甲、乙以及丙三縣需求帶寬均小于等于30 GHz時,共享型波道方案需求單板少于獨享型波道方案,在甲、乙以及丙三縣需求帶寬均大于30 GHz時,共享型波道方案需求單板多于獨享型波道方案。
從節省費用角度,選擇何種波道擴容方式與環網站點多少及各站點帶寬有關。總得來說,業務大、站點多適合獨享型波道,反之適合共享型波道。根據常見的組網方式,目前單縣接入業務基本已大于50G,應采用獨享型波道方式,可有效降低投資。
4.2.4 具體解決方案
對原共享性波道進行整合,改為某縣區獨享100G,其他站點穿通,完成波道整合后,在不影響原業務承載的情況下,釋放出線路板資源。
以兩縣6站點為例,在共享性模型下,λ1和λ2波由于均需在甲1、甲2、乙1、乙2、市1以及市2具備業務上下能力,均需配置兩塊線路板,共需24塊100G線路單板。在獨享性模型下,在保證甲、乙兩縣波道帶寬不變的情況下,共需100G線路單板16塊。按照上述的波道調整方式擴容,相對于傳統共享型擴容方式能節約8塊線路板。
利舊節約的線路板進行新波道擴容。在共享性模型下,擴容波道λ3均需在甲1、甲2、乙1、乙2、市1以及市2配置兩塊線路板,擴容該波道OTN環網共計需要12塊單板。考慮利舊線路板8塊,故需新投資線路板4塊,甲縣獲得50G、乙縣獲得50G能力。在獨享性模型下,在保證甲、乙兩縣擴容波道帶寬不變的情況下,λ3波甲縣獨占,λ4波乙縣獨占,共需配置16塊線路板。考慮利舊線路板8塊,故需新投資線路板8塊,甲縣獲得100G、乙縣獲得100G能力。
4.2.5 前后對比
OTN波道擴容方案,采用波道整合和單板利舊方案對兩縣6站點模型進行波道調整后,可利舊線路板8塊。新擴容100G時,只需考慮新增加線路板8塊,業務板4塊,則可由1波100G擴容為兩波200G能力。按運營商目前集采價核算,每100G成本由2.38×106元降低為9.91×105元,成本下降58.4%,同時總投資下降16.8%。隨著環網大小的擴大,每增加一縣兩節點,節省的費用會更多。
采用獨享性波道的方式及一、二機樓之間采用裸纖承載的方案對現有波道進行整改,挖掘并釋放出前期投資的線路單板,并用于新波道擴容,節省了擴容投資成本的同時為現網獲得更多波道資源,提升了傳輸網承載能力,符合深度挖掘現網潛力,更大促進提質增效,有效確保企業高質量發展[10]。