省级通信传输干线网络建设思路及目标架构研究
[Abstract] There is immediate need for development and optimization of province-level transmission trunk line network. The paper compared and analyzed the direction and idea of the development and upgrade， and designed the transmission line network target architecture to meet the bandwidth requirements of the high-speed development business， as well as being fit for future business development.
[Key words]OTN network 100G system transmission trunk line network target architecture
1 引言
信息社会快速发展，生活全面网络化，在移动商务类应用等各类网络应用发展势头良好的同时，汇聚级骨干传送网络带宽也存在着巨大的压力。基于目前各业务网络和支撑网络带宽的需求和网络状况，现有10 Gbps的省级干线OTN（Optical Transport Network，光传送网）传输系统已不能满足未来100 G高速率业务承载需求。随着各年业务量的增加，10 G带宽的省干OTN传输网波道资源已趋于饱和。面对严峻的市场竞争，省级通信传输干线网络的发展建设及优化升级已刻不容缓。
2 省干传输网络现状分析
通信省级干线传输网络经过多年的建设，各大通信运营商现有省级干线传输网络均出现不同化的弊端，严重影响现有网络质量及新型业务的发展。以中西部某省运营商为例，该省2009年省级通信传输干线网络采用华为BWS 1600 G、OSN6800/8800设备建设80×10 Gbps OTN系统，覆盖全省15个地州，如图1所示，图中各字母代表地州名，包括东北环、西北环、东南环及西北支链。
该省运营商省级通信传输干线网络依据该省业务情况、地理环境及发展需求组建，运营在网七年，为该省运营商的业务发展壮大起了举足轻重的作用。随着业务的多样化及高效化，就该省干线传输网络而言，存在部分环网环上节点数过多、单节点独享波道资源少、单波电路投资造价高、波道利用率高的问题。同时拥有第二核心节点的地州存在业务网络已向第二核心节点进行迁移的情况，现有业务需要通过局间中继光缆或中继波分进行调度转接，存在安全隐患。部分发达地州将有单链路100 G业务，现有10 G波分系统无法满足高速率业务承载需求。
3 网络发展建设方案分析
在省级干线传输网络中，通信各业务网对高速率电路需求量大，业务局向集中，以汇聚型业务为主，具备第二节点的地州已有大量业务需求。针对各大通信运营商现有省级干线传输网络的弊端，提出省级通信传输干线网络的总体建设思路及目标架构，特提出省干传送网现有10 G系统扩容方案、现有10 G系统资源整合方案、现有省干10 G波分系统升级为100 G波分系统方案及新建100 G省干OTN系统方案。总体建设思路如图2所示。
（1）现有10 G系统扩容方案
根据总体建设思路，分析LTE业务、各业务网和应急突发业务的业务类型（如GE业务、10 G业务），整合单速率为10 G及以下业务对省干传送网波分系统的承载需求，结合现有省干10 G系统资波道源现状，在现有省干10 G系统资源能够满足本期及未来三年的需求情况下进行波道资源扩容方案。波道扩容情况表如表1所示。
（2）现有10 G系统资源整合方案
由于业务存在多样性，通信省级干线传输网络经过多年的发展，系统中既承载着大颗粒业务电路（如LTE业务），也承载了小颗粒业务电路（如2M电路）。频谱资源的宽度决定了波道资源的数量，为满足后续快速发展的大颗粒业务，提出现有10 G系统资源整合方案。将干线传输系统中分散的小颗粒业务进行整合以释放出更多的波道资源。波道资源整合示例表如表2所示。
通过资源整合方案，可对整个网络系统进行波道资源释放，提高各波道资源的利用率，投资较小。但同时也存在业务割接量大，割接整合过程中需中断业务，存在安全隐患的问题。对于小颗粒业务电路分散较大的省干传送网中，整合空间大，释放波道资源多，具有实际意义。反之，整合空间小，提供带宽能力有限。
（3）10 G系统升级为100 G系统方案
随着100 G高速率业务的迅猛发展，现有省级10 G干线传输网络无法满足100 G高速率业务的承载，针对现有省干10 G速率的波分系统，若在该套系统波道资源富余充足的情况下，可通过波分系统升级方案将单波速率省干干线传输网络单波速率从10 G提升至100 G，满足高速率的大颗粒业务的承载需求。波分系统升级原理图如图3所示：
以系统波长采用50 GHz间隔连续配置方式的省级干线传输网络为例，100 G系统波道间隔要求200 GHz，如图4所示。因此，需要将原10 G波分系统的连续4个10 G波道资源升级为1个100 G波道资源。以表3为例：
原80×10 G省级传输干线网络升级后，空闲的40条10 G波道资源可作为36条100 G波道资源使用，从一定程度上既满足了10 G速率业务的承载，也能满足100 G速率业务的承载需求。通过对网络进行速率升级，可满足100 G速率业务的承载需求，实现了同一传输干线网络内100 G速率业务与10 G速率业务混传，对整套传输干线网络容量有了提升。随着100 G高速率业务的增加，对于系统波道资源富余充足的省干10 G速率的波分系统，系统速率升级具备可行性，意义较大。而对于波道资源紧张的现有省级干线传输网络，此方案作用不大。 （4）新建100 G省干OTN系统方案
移动互联网、云计算以及大数据的兴起、单链路100 G业务的出现，都在推动网络升级。传统的省级干线10 G系统传输网络已经无法满足市场需求，为应对未来应用和海量数据对骨干网的承载能力的要求，部署新建基于OTN的100 G系统省级干线传输网络是各大运营商面对未来全业务运营及发展的必由之路。
1）组网依据
省级干线传送网主要为承载的业务网服务，因此传输网络架构与所承载的业务网络特点、业务类型、业务要求等特点息息相关，在规划传输网的组网方案时，需在充分了解承载网的特点及发展趋势后，结合业务网来统筹组织传输网络。在业务网络架构方面，业务网设备布放位置开始由第一节点向第二节点迁移；业务类型也由以SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系）为主的分散性业务转变为以数据业务为主的汇聚型业务。业务颗粒也由2.5 G速率向10 G/100 G速率演变。
2）组网架构
针对新建100 G省干OTN系统网络，本文提出2种目前主流的组网方案：基于OTH（Optical Transmission Hierarchy，光传送体系）的环形组网和基于ASON（Automatically Switched Optical Network，自动交换光网络）的MESH组网，如图4所示。两种组网方式各有利弊，在具体实施工程中应根据外部环境合理选择。
基于AOSN的MESH组网架构主要适用于存在大量不同局向业务调度的多个核心节点间，基于OTH的环形组网架构则适用于业务局向相对稳定、单一、业务调度需求不明显的网络。
3）目标架构
针对100 G省干OTN系统网络目标架构，本文提出单平面、双平面分别覆盖、双平面混合覆盖3种目标架构，在具体实施工程中，应根据外部环境合理选择。
架构一：单平面
组网模式：建设一套同时覆盖地州第一二节点的省干100 G系统A平面。
业务承载模式：近期：一二节点业务均可通过一、二、A平面负荷分担承载；远期：A平面同时承载一二节点业务。如图5所示：
架构二：双平面分别覆盖
组网模式：建设覆盖州市第二节点的省干100 G系统A平面及覆盖州市第一节点的省干100 G系统B平面。
业务承载模式：近期：市州第一节点业务通过一、二、B平面承载，A平面承载第二节点业务；远期：B平面承载一节点至高新、枢纽业务，A平面将承载二节点至高新、枢纽的业务。如图6所示：
架构三：双平面混合覆盖
组网模式：建设两套同时覆盖地州第一二节点的省干100 G系统A、B平面。
业务承载模式：近期：市州第一节点业务通过一、二、B平面承载，A平面承载第二节点业务；远期：一二节点根据同一业务不同局向进行A、B平面分担承载。如图7所示：
以上三种目标架构均可在省级传输干线网络的建设中得到应用，针对不同的场景采用不同的目标架构，能够实现网络的最优化、利益的最大化。在业务分担承载方式方面，架构一无法实现分担承载；在安全性能方面，架构一相比性能较低；在运行维护方面，架构一和架构三故障定位困难，维护压力大；在网络目标演进方面，三种架构均符合目标网络演进方向，但架构一存在单系统隐患。
综上所述，三种思路均能满足业务承载需求，思路一投资低，但存在单系统隐患，思路二、思路三均能实现业务安全承载，但思路三对业务承载不清晰，故障定位困难。
4 结束语
随着LTE技术的广泛应用，智能手机、无线网络开始普及、运营商流量资费也逐渐下调，LTE及集客业务的快速发展、业务的丰富性带来对带宽的更高需求，通信传输干线网络发展升级已刻不容缓。基于此，本文设计出了既能满足高速发展业务的带宽需求，又能适用未来业务发展的传输干线网络目标架构。目前，大容量高速率的省级传输干线网络正处于各大运营商建设运营初始阶段，业务多样化及智能化的发展现状对我们提出了新的挑战，在未来的发展路上，还需不断创新，进一步探索研究出更高效的省级干线传输网络。
