城域骨干OTN 系統組網研究

［宋珍珍 王強］

1 引言

隨著精品專線、超清視頻、5G 等全業務的承載需求，電信網絡加速向大帶寬、動態化、多連接及低時延的方向演進。基于此出現的OTN 新技術，主要有以下3 個方向：一是單波道速率由100 G 提升至400 G 實現帶寬提速，二是ROADM（可重構光分插復用）、OXC（光交叉連接）等光交叉技術助力靈活調度[1]，三是客戶側支持多種業務類型，支持OSU（光業務單元），政企專線業務端到端開通。根據實際網絡需求，如何在城域骨干OTN 系統上進行網絡結構優化調整及新技術應用，更加高效滿足業務承載需求，具有重要意義。同時高帶寬、強交叉帶來的高能耗問題也是實際建設中需要考慮的重點問題之一，本文提出了根據不同業務需求，兼顧綠色節能，節省用電成本的方案。

2 網絡現狀分析

目前某地市城域骨干OTN 系統建設有核心層、骨干匯聚層、普通匯聚層OTN 三級環網結構，其中核心層、骨干匯聚層為100 G OTN 系統，普通匯聚層為10 G OTN系統，均為電交叉OTN 設備。對現網承載業務情況進行分析，目前主要業務承載需求為OLT 上聯、移動互聯網、CDN（內容分發網絡）、集客專線等。對不同層級的業務需求進行分析，可以得出結論。

（1）核心層目前為環網結構，環路節點數2～4 個，承載業務的75%左右均為視頻業務流量引起的移動互聯網、CDN 業務需求，以100 G 帶寬為主，局向、帶寬比較固定。

（2）骨干匯聚層為環網結構，環路節點數一般為4～8 個，上面承載的業務，一部分為BRAS（寬帶接入服務器）設備上聯的需求（占比65%），一部分為PTN 承載鏈路需求（占比26%），都需要到核心層進行流量終結或流量疏導。

（3）普通匯聚層業務，95%以上需求為OLT 上聯需求。此外還有少量的集客專線承載需求。

各層級業務承載流量占比分析如圖1 所示。

圖1 城域骨干OTN 系統業務承載流量分析

Omdia 機構預測未來個人業務數據如圖2 所示，在2018～2024 年期間，來自蜂窩網絡和消費者固定寬帶網絡的總數據流量將以28.7%的復合年增長率增長，視頻業務帶寬流量仍然會處于主導地位[2]。另一方面，隨著5G +、云計算、大數據推動政企業務的迅猛發展，專線全面轉型提速，原來通過OLT/PTN 承載的部分專線業務會轉為直接通過OTN 承載，以達到大帶寬、低時延的要求，這部分業務局向隨機，帶寬顆粒不定，且需要快速開通，需要OTN 具備靈活的業務調度、端到端快速開通的能力。

圖2 個人業務數據流量預測

3 組網分析

3.1 核心層

根據以上業務分析，核心層大部分業務需求來自于核心機房之間移動互聯網設備、CDN 設備等的互聯需求。這部分業務的特點為帶寬大、站點少、局向固定，可通過定期預測性擴容解決，期間需要動態調整的可能性小。OTN 大顆粒電交叉高能耗問題一直是制約工程建設的問題，大量現有機房的配套電源和機房裝機方式均無法滿足工程裝機需求[3]。本文建議采用支線路合一板卡的波分設備（WDM 設備）組網，以降低設備功耗。WDM 設備采用環路形式或者點對點形式組網，通過合分波板與OTU板的配合，以類似裸光纖直連的方式進行業務承載，如圖3 所示。WDM 設備與OTN 設備相比，可省去交叉單元的配置，且業務單元板卡數量減少50%，單機架功耗可降低約32%，單100 G 帶寬功耗可降低約110 W。WDM 系統的缺點是會失去一部分業務配置和調度的靈活性，但考慮到大量的基本不需動態調整的業務承載，本文認為WDM設備既可以滿足業務需要，又可以有效地降低功耗需求。

圖3 核心層400 G WDM 環路

另外一部分業務需求為政企專線及其它網絡引起的突發擴容，尤其是政企專線業務，要求調度靈活、開通迅速。針對這部分業務需求，建議使用電交叉+OXC 方式組網。核心節點采用OXC全光交叉技術增強光層調度的靈活性，加上集群技術擴展單節點無阻塞調度能力，業務上下仍然使用電交叉，做到所有連接網管可配置。OXC 技術適用于多維度節點的調度，核心層組建MESH 網絡，使調度更加靈活，增強網絡安全性。系統采用單波道200 G/400 G，滿足業務靈活調度、大容量快速疏導，網絡結構見圖4。

3.2 匯聚層

根據以上業務分析，骨干匯聚層的業務流向91%以上均為骨干匯聚節點至核心節點的需求，而來自于普通匯聚層業務流量95%以上均至骨干匯聚節點終結，只有少量需要通過骨干匯聚節點轉接。因此目前來看，現網的電交叉+FOADM（固定光分插復用）設備可以滿足業務需求。隨著政企業務的迅猛發展，骨干匯聚節點的多維度業務調度功能會越來越重要，如果波道利用率達到70%，需要新建系統，建議設備配置為電交叉+ROADM 設備，與核心層網絡一起組建統一的網管可控的光、電交叉系統，增強業務的快速開通能力。環路單波道帶寬配置為100 G/200 G。組網結構上，骨干匯聚環上聯至核心層就近的兩個核心節點，在核心節點上進行業務的終結或轉接，如圖4 所示。

圖4 城域骨干OXC+ROADM 系統網絡結構

普通匯聚環節點一般只有兩個局向，無多維度業務調度的需求，僅使用電交叉+FOADM 即可，單波道10 G/100 G。另外，支路端口需支持多種業務的承載，支持OSU，滿足政企小顆粒業務需求。

4 結束語

本文首先分層分析了現網實際業務承載情況，又分析了未來業務的發展對城域骨干OTN 系統的影響，提出了城域骨干OTN 系統網絡組網結構優化方案。本文對核心層特定業務需求進行研究，提出了核心層應用WDM 設備組網，與城域骨干OXC+ROADM 網絡結合，實現網絡靈活調度與綠色節能的兼顧。