全業(yè)務運營背景下本地光纜網(wǎng)架構

         電信行業(yè)的重組，引發(fā)了國內(nèi)新一輪行業(yè)競爭高潮。業(yè)務競爭的基礎是網(wǎng)絡，網(wǎng)絡建設的基礎又是底層的光纜網(wǎng)。提前調(diào)整光纜網(wǎng)建設策略，搶先部署全業(yè)務環(huán)境下的光纜網(wǎng)，將是決定移動運營商保持在移動通信領域的領先地位、成功挑戰(zhàn)固定運營商在固定語音和互聯(lián)網(wǎng)絡領域優(yōu)勢和成功轉型的關鍵所在。

    光纜網(wǎng)現(xiàn)狀

    移動運營商在長期發(fā)展過程中，已經(jīng)從上至下建設起一個適應移動通信的光纜網(wǎng)。從覆蓋范圍上可將光纜網(wǎng)分為省際長途干線、省內(nèi)長途干線和本地傳送網(wǎng)三個級別。本地傳送網(wǎng)按網(wǎng)絡規(guī)模大小又分為核心層、匯聚層、接入層三個網(wǎng)絡層次。本文將重點介紹全業(yè)務影響最大的本地光纜網(wǎng)。

    核心（骨干）層光纜網(wǎng)是連接本地核心機房之間的光纜網(wǎng)。移動網(wǎng)絡在核心層高度集中，核心機房數(shù)量少，一般在2～4個，少數(shù)發(fā)達地市在4個以上，機房多集中在市區(qū)，相互間距離短。核心機房內(nèi)安裝的設備是整個網(wǎng)絡的大腦和心臟，機房間傳輸數(shù)據(jù)量大，業(yè)務密集。核心節(jié)點間傳輸?shù)捻槙撑c否直接關系到整個網(wǎng)絡的安全，一旦發(fā)生意外必定是重大事故。因此，核心層傳送網(wǎng)的特點是容量大、冗余備份多、安全性極高。核心層光纜結構多為多環(huán)疊加的方式，核心節(jié)點4個以上的地區(qū)，逐步實現(xiàn)光纜網(wǎng)格化，核心光纜芯數(shù)一般在48～144芯之間，全程采用管道方式敷設。

    匯聚層光纜是連接匯聚節(jié)點之間以及匯聚節(jié)點與核心節(jié)點的光纜，是介于移動基站與核心節(jié)點之間的光纜網(wǎng)絡，用于將底層傳送需求集中，提高網(wǎng)絡傳送效率，降低CAPEX和OPEX。由于匯聚節(jié)點數(shù)量多，分布廣，環(huán)行結構是首選。在業(yè)務量大的地區(qū)，已建成獨立的匯聚層光纜。在業(yè)務量較小的地區(qū)，匯聚層光纜與接入層光纜混合使用。匯聚層光纜的市區(qū)芯數(shù)在36芯以上，郊縣、農(nóng)村地區(qū)則在24～48芯之間。城區(qū)光纜敷設以管道方式為主，郊縣和農(nóng)村以桿路質(zhì)量較好的接入層桿路或專用匯聚層桿路為主。

    接入層光纜是連接移動基站之間或基站與匯聚節(jié)點的光纜，同時兼顧少量營業(yè)廳和集團客戶。光纜網(wǎng)結構以環(huán)行為主，輔以少量的星型、樹型。光纜芯數(shù)一般在24芯以下，敷設方式無特殊要求，各地根據(jù)實際情況決定采用管道、架空或直埋等多種方式。

    移動運營商光纜網(wǎng)結構現(xiàn)狀如圖1所示。

圖1 移動運營商光纜網(wǎng)分成結構示意圖

 全業(yè)務背景下業(yè)務和技術對光纜網(wǎng)的影響

    全業(yè)務在國外又稱為“多業(yè)務”或“綜合業(yè)務”。全業(yè)務運營可以分為狹義和廣義，狹義的全業(yè)務運營是基于政策管制角度進行定義，即移動業(yè)務、固話業(yè)務、寬帶業(yè)務，還包括基于以上三種基本業(yè)務延伸和拓展的各類增值和信息化業(yè)務（VOD、視頻監(jiān)控等）。廣義定義是基于多業(yè)務領域與通信的結合，即綜合信息服務、通信+多媒體信息服務+綜合信息解決方案。本文主要指狹義的全業(yè)務，它所對應的網(wǎng)絡包括移動網(wǎng)絡、固定網(wǎng)絡及互聯(lián)網(wǎng)絡。

    從整體來看，移動運營商向全業(yè)務轉型的重點在于在現(xiàn)有以移動業(yè)務為主的網(wǎng)絡中引入固定和寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務。業(yè)務網(wǎng)的融合轉型催生了大量新技術，新技術的出現(xiàn)又反過來改變了網(wǎng)絡架構模式，推動業(yè)務層面向全業(yè)務融合。網(wǎng)絡架構模式的變化和新技術的發(fā)展，又對底層光纜網(wǎng)的建設產(chǎn)生較大影響，下面將分析全業(yè)務網(wǎng)絡的主要變化特征對光纜網(wǎng)的影響。

1.3G

    3G網(wǎng)絡核心層設備集中設置在少數(shù)核心機房，大量數(shù)據(jù)通過大容量的局間中繼傳送系統(tǒng)疏導，對核心層光纜網(wǎng)影響不大。在接入層，3G移動基站對光纜網(wǎng)的需求與2G基本相同，應重點保障基站接入光纜的安全性和穩(wěn)定性。在網(wǎng)絡建設初期，大部分3G基站將與2G基站共址，但3G基站需要支持高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務，在基站空口能力提升的同時，覆蓋半徑在逐漸變小，后期3G基站密度將較2G網(wǎng)絡有所加大，光纜網(wǎng)密度在接入層也需要隨之適當加大（即FTTM），網(wǎng)絡結構仍然以環(huán)行為主。3G基站數(shù)據(jù)電路需求量大，類型復雜，可在傳輸系統(tǒng)層面通過更加智能高效的MSTP/PTN傳送技術解決。

2.固定語音、互聯(lián)網(wǎng)

    固定語音和互聯(lián)網(wǎng)接入服務是移動運營商網(wǎng)絡中資源比較匱乏的部分。隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，移動運營商建設傳統(tǒng)固話網(wǎng)絡的可能性很小，更可行的方式是利用軟交換技術和IP技術的結合，在數(shù)據(jù)城域網(wǎng)平臺上承載固網(wǎng)軟交換業(yè)務，通過綜合接入終端（PON+LAN+IAD）為用戶同時提供固定語音和互聯(lián)網(wǎng)服務。為能提供互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務，運營商需在核心匯聚層建設數(shù)據(jù)城域網(wǎng)，在接入層建設FTTｘ為主的數(shù)據(jù)接入網(wǎng)。在核心層，由于核心網(wǎng)元高度集中，對光纜需求不大；在匯聚層，應充分利用現(xiàn)有匯聚層光纜資源，數(shù)據(jù)城域匯聚點布局時應盡量與傳輸匯聚節(jié)點重合。但數(shù)據(jù)城域網(wǎng)匯聚設備與BRAS之間連接為雙歸星型，與匯聚層光纜環(huán)行結構存在一定差異，直接用現(xiàn)有的匯聚光纜網(wǎng)承載，不但會造成大量纖芯資源的浪費，而且中間跳纖點過多，還會增加網(wǎng)絡故障點。因此要求光纜網(wǎng)需逐步由環(huán)行向網(wǎng)格型演進，需增建城域數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點與數(shù)據(jù)核心節(jié)點之間的直達光纜路由，或在匯聚光纜網(wǎng)之上增加匯聚調(diào)度光纜，重新配置匯聚纖芯資源。在接入層，全面建設面向用戶的FTTx光纜網(wǎng)，滿足海量用戶的接入需求是主要任務。

 3.網(wǎng)絡扁平化

    網(wǎng)絡扁平化是業(yè)務網(wǎng)轉型的必然結果。網(wǎng)絡扁平化后，核心層網(wǎng)絡膨脹，核心節(jié)點之間連接更加緊密，跨片區(qū)、跨地市甚至是跨省的光纜路由需求增多。接入層由于可以方便地接入到核心網(wǎng)絡，單個接入光纜網(wǎng)的覆蓋范圍縮小，整體網(wǎng)絡規(guī)模加大，光纜網(wǎng)更加靠近用戶，光纜網(wǎng)的接入能力和接入便利性得到提高。

4.網(wǎng)絡IP化

    對移動運營商而言，網(wǎng)絡IP化最大的變化在于移動基站的IP化。但無論是2G還是3G，無論其電路形式是TDM還是IP化的，均要求承載層能夠提供電信級保護，因此傳送網(wǎng)的網(wǎng)絡結構不會產(chǎn)生大的變化，在匯聚層和接入層，光纜網(wǎng)仍將以高效安全的環(huán)行結構為主，通過傳輸設備升級提供IP接口，應對網(wǎng)絡IP化初期電路傳送需求。

5.網(wǎng)絡寬帶化

    隨著IP業(yè)務的發(fā)展，普通移動個人用戶和互聯(lián)網(wǎng)用戶對帶寬的需求也越來越高。在接入層，無線接入的寬帶化，使得移動基站IP化之前的電路需求由1～3個E1擴大到5個以上，IP化后電路接口將以10Mbit/s甚至100Mbit/s為主。隨著高清IPTV等業(yè)務的普及，普通互聯(lián)網(wǎng)用戶帶寬需求也將達到10～30Mbit/s。在匯聚層，上聯(lián)帶寬已經(jīng)達到1GE，正全面向10GE升級。若仍采用傳輸系統(tǒng)解決如此大容量的傳輸電路需求，將會占用大量匯聚層和核心層帶寬，系統(tǒng)復雜度和建設維護成本也隨之升高，裸纖直連的優(yōu)越性逐漸凸顯，這就需要增大匯聚層光纜密度。

6.傳送網(wǎng)技術發(fā)展

   在核心匯聚層，傳送能力強大的WDN/OTN技術大大降低了業(yè)務對光纖需求的壓力，光纜容量無需大規(guī)模擴容。但技術的發(fā)展無法彌補光纜路由不足的缺陷，相反需要光纜網(wǎng)的網(wǎng)格化來支撐傳送網(wǎng)系統(tǒng)向MESH升級。光纖路由的不豐富，將制約設備性能發(fā)揮。接入層MSTP/PTN技術與核心層相類似，利用設備的處理能力緩解了接入點電路需求增加造成的壓力，網(wǎng)絡結構也無需作大規(guī)模調(diào)整。

    歸納以上分析，全業(yè)務技術環(huán)境下除數(shù)據(jù)城域網(wǎng)和用戶接入網(wǎng)分別對光纜核心、匯聚層和接入層產(chǎn)生很大影響外，其他變化因素都可在現(xiàn)有光纜網(wǎng)基礎上靈活應對。

    全業(yè)務光纜目標網(wǎng)架構

    綜合未來網(wǎng)絡發(fā)展需要，移動運營商全業(yè)務光纜網(wǎng)應分為核心、匯聚、接入三層。其中核心層、匯聚層為多業(yè)務共享的物理平臺，接入層可再細分為主干（饋線）光纜、配線光纜和末端引入光纜。主干光纜可考慮多業(yè)務共享，而配線和末端引入由于基站接入和用戶接入需求差異較大，建議獨立建設。核心節(jié)點三個以上的大型本地網(wǎng)，核心光纜網(wǎng)結構以網(wǎng)格狀為主，非數(shù)據(jù)核心節(jié)點之間與數(shù)據(jù)核心節(jié)點之間光纜芯數(shù)應適當加大，以滿足數(shù)據(jù)城域網(wǎng)連接需要。匯聚層光纜仍然以環(huán)行為主，并逐步在匯聚層之上以數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點為中心疊加匯聚調(diào)度層，增加數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點與核心節(jié)點之間的直達光纜，推動匯聚層光纜網(wǎng)向網(wǎng)格化、扁平化演進。接入層解決2G、3G移動基站接入的光纜網(wǎng)應以環(huán)行為主，用戶接入光纜網(wǎng)應以星型、樹形為主，輔以少量環(huán)行光纜網(wǎng)，為重要客戶提供更高質(zhì)量的保證。光纜網(wǎng)的整體架構如圖2所示。

圖2 光纜網(wǎng)整體架構示意圖

    用戶接入光纜網(wǎng)（FTTx）架構中，F(xiàn)TTx光纜網(wǎng)又分為主干、配線和末端接入三層。為提高接入效率，降低建設成本，降低線路衰耗，主干、配線光纜采用星型和樹型結構，利用基站和光交遞減配纖或非遞減配纖。同時，F(xiàn)TTx網(wǎng)絡應能支持為少數(shù)重要客戶提供路由保護和后期擴容，因此，需保留部分公共光纖。FTTx主干、配纖光纜結構建議如圖3所示。

圖3  FTTx主干、配纖光纜結構示意圖

        光纜網(wǎng)發(fā)展策略

    1.光纜網(wǎng)建設應統(tǒng)一規(guī)劃，分區(qū)分步實施。光纜網(wǎng)是底層物理層，多業(yè)務共享，要綜合考慮各種影響因素和所有業(yè)務需求，需要統(tǒng)一規(guī)劃，避免重復建設和資源浪費。由于用戶接入光纜網(wǎng)的特殊性，其分布面廣，接入數(shù)量龐大，光纜若要一次到位投入巨大，投資效益比很低。因此，需要根據(jù)市場拓展情況逐步實施，先覆蓋用戶密集、業(yè)務發(fā)展好的地區(qū)，后逐步向周邊滲透；先解決資源問題，后提高容量。

    2.充分利用現(xiàn)有資源。移動運營商已經(jīng)建成的大量匯聚光纜、匯聚節(jié)點和基站，是其光纜網(wǎng)向客戶推進的基礎，應以這些點為基點，向下敷設主干、配線光纜，覆蓋周邊用戶。向上利用匯聚核心光纜，完成業(yè)務匯聚。

    3.核心匯聚層扁平化，接入層縱深化。受業(yè)務網(wǎng)和傳送網(wǎng)技術發(fā)展的影響，核心匯聚層光纜將逐步扁平化。隨著匯聚層與核心層的連接光纜越來越多，層次間的界限也逐步模糊。而在接入層，為維持基站接入光纜網(wǎng)的穩(wěn)定，應獨立發(fā)展面向基站接入的光纜網(wǎng)和面向用戶的光纜網(wǎng)。用戶接入光纜數(shù)量龐大，若直接接入?yún)R聚層，將會給匯聚節(jié)點周邊管線和進出局管道造成巨大的壓力，因此需要通過移動基站、光纜交接箱、接頭盒等設施逐級匯聚，通過分光器匯聚節(jié)約主干光纜線芯資源，盡量避免末端接入光纜直接進入?yún)R聚節(jié)點。

    4.網(wǎng)絡建設差異化。在光纜網(wǎng)建設過程中，也應對光纜接入對象進行等級劃分，為不同的用戶提供安全級別不同的接入服務，以有效控制網(wǎng)絡建設成本，體現(xiàn)差異化服務（SLA）的服務特色。對于移動基站、集團大客戶等，應使用安全級別高的環(huán)形光網(wǎng)絡，普通用戶使用成本低、效率高的星型和樹型光網(wǎng)絡。

    5.積極采用新技術，推動FTTx光纜網(wǎng)建設。移動運營商作為固定接入和互聯(lián)網(wǎng)接入的后進入者，基礎資源相對匱乏。但同時又必須打造優(yōu)于先進入者的光纜網(wǎng)，來吸引用戶。要想達到目的，就必須利用新型光纖光纜和新的施工工藝，如微管微纜、淺槽光纜等，快速建設更加貼近客戶的光纜網(wǎng)。

    6.多運營商網(wǎng)絡資源共享。在核心匯聚層，需要保障光纜網(wǎng)的絕對安全和穩(wěn)定，以及在故障時的快速響應，因此，建議盡量確保使用自有管線資源。在接入層，情況復雜，管線需求數(shù)量龐大，應加大資源共享力度，節(jié)約投資。