林毅

摘要：随着电信运营商移动+宽带协同发展战略的大力推进，农村地区“IPTV+宽带WIFI+4G”融合业务快速发展，导致乡镇OLT和IPRAN设备流量增长迅速，传统DWDM系统对宽带及移动业务发展的支撑已显得吃力，尤其是当5G商用进入中远期后，随着5G基站部署逐步加密，乡镇DWDM系统将面临着更大带宽、更低时延、更高可靠性的挑战。另外，政企专线的组网或提速，也面临乡镇SDH时隙不足、IPRAN带宽不足、DWDM光通道资源不足等问题。因此，本文基于电信运营商业务发展趋势，从业务需求分析着手，分析传统DWDM系统存在的问题，并提出网络优化策略，对乡镇OTN网络建设有重要的指导意义。

关键词：乡镇;需求分析;传统DWDM;优化;OTN

一、引言

通信技术发展日新月异，移动通信网经历了2G到5G的演进，有线宽带网则经历了从传统ADSL到FTTH的转变，业务网络对传输网络的带宽需求起来越大。为适应业务网络带宽不断增长的需求，乡镇层面的传输技术也经历了从SDH到OTN的演变。下表为乡镇层面业务及传输网络演进历程：

电信运营商传输网络在省干层面均建设有ROADM及OTN系统，本地网层面也已部署市县及城域OTN网络，均具备高速承载的能力，而乡镇层面主要以传统DWDM为主。

面临有线宽带网络流量增长、4G网络流量增长、政企专线提速及5G网络承载等诸多挑战，乡镇层面已出现业务瓶颈，具体表现为SDH系统时隙不足、传统DWDM系统容量不足。本文通过对乡镇业务需求进行分析，并结合广西电信工程实际情况，提出OTN网络优化策略，从而提高乡镇传输网络容量，并为打造一张综合承载的全程端到端网络打下良好的平台基础。

二、乡镇业务需求分析

作为乡镇层面的高带宽业务承载网络，目前乡镇DWDM网络主要承载农村地区（含乡镇，后同）有线宽带业务、4G无线上网业务及少量大颗粒政企专线业务。农村地区有线接入OLT设备采用GE/10GE端口通过汇聚交换机一级汇聚后上行至MSE或直挂MSE;IPRAN A设备多采用GE组环上行至IPRAN B设备。具体业务上行承载示意图如下：

随着移动+IPTV营销策略的大力推广，移动用户及IPTV用户数逐年增加，农村地区的有线宽带网络及IPRAN网络流量增长迅速，因此，网络规划设计需要借助有效手段对业务网络进行需求分析，以便合理指导网络优化建设。

（一）有线宽带网络链路需求分析

有线宽带流量目前主要为上网流量和IPTV视频流量，其中，IPTV视频流量又分为点播流量和直播流量。农村地区单台OLT上联带宽测算可从多角度进行分析，本文选取2个维度进行分析，如下：

1、根据流量增长率测算OLT上联带宽

OLT上联带宽应能够满足全年该OLT所带用户的家庭带宽任意时间点上行需求。基于中国国情及历年流量情况，春节期间的农村地区OLT上联端口流量是最大的，故将春节期间OLT的平均流量峰值作为基准，在此基础上乘以年增长率（经验值）进行迭代计算。

2、根据用户数及单用户流量模型测算OLT上联带宽（组播复制点在OLT）

OLT上联带宽=目标宽带用户数*宽带流量忙时户均流量+目标IPTV用户数*IPTV单用户流量*观看点播节目占比+IPTV组播固定频道流量。其中，宽带单用户流量=（Σ各速率签约带宽*在线平均流量*各速率签约用户占比）*并发率;IPTV单用户流量=整体用户并发*[4K用户占比*Σ（4K用户观看各节目源的占比*节目源速率）+高清用户占比*Σ（高清用户观看各节目源的占比*节目源速率）+标清用户占比*Σ（标清用户观看各节目源的占比*节目源速率）];IPTV组播固定频道流量=∑各节目源频道数*节目源速率。

测算出OLT上联带宽后，可计算OLT上联端口需求，输出上行链路需求给DWDM传输系统，OLT上联端口需求≥OLT上联带宽/（上联端口可用带宽*链路带宽利用率）。

进行传输系统设计时，为确保DWDM系统配置的可靠性，建议采用两种方式对OLT上聯带宽进行测算比较，采用测算结果中的大值作为需求输入，避免传输系统端口配置不足导致业务无法正常开通。

广西电信自提出宽带与移动协同发展以来，加大农村地区LTE基站和宽带接入网的建设力度，基本实现农村地区4G+光网络覆盖，以支撑农村“IPTV+宽带WIFI+4G”融合业务的快速发展。几年来，从用户数发展来看，农村区域有线宽带及IPTV用户数净增量超200万;从速率上看，截至2019年12月，100M及以上用户占比超80%，宽带单用户速率提升了数倍。根据OLT设备现状分布来看，业务发达的乡镇一般设置有3台-5台OLT，目标需求为6-10个10GE上行端口;业务一般的乡镇设置有1-2台OLT，目标需求为2-4个10GE上行端口。

（二）IPRAN网络链路需求分析

IPRAN网络定位于承载基站业务和政企专线业务。为了保障业务的安全性，乡镇IPRAN A设备一般采用GE组环方式接入县局IRPAN B设备，成环时需确保有两条不同物理路由的光缆上联到IRPAN B设备。

1、基站IPRAN组网需求分析

基站IPRAN A设备上行链路总带宽按“1*基站峰值+（N-1）*基站均值”计算，其中4G基站峰值带宽一般按300M计算，基站均值不超过50M。假设平均每乡镇下带8个基站，则承载4G基站的IPRAN网络A设备上行链路总带宽=300M（峰值）+7*50（均值）=650M。

理论上，5G基站峰值速率远期可达10-20Gbps，商用初期可达4G基站峰值速率的10倍，而用户体验速率为100Mbps至1Gbps，具体流量模型待研究试验明确。

目前业界关注较多的是城市热点区域、一般区域的5G基站承载组网，乡镇的5G基站中远期承载方式尚不明确，4G、5G基站也将长期并存。为保护现有网络投资，在5G网络商用初期，乡镇层面考虑沿用4G基站的承载方式，使用IPRAN网络承载，而这将对乡镇传输系统产生新的10GE链路需求;随着5G商用越来越成熟，产生100GE链路需求也未可知。

2、政企IPRAN组网需求分析

目前乡镇层面政企专线业务带宽以10M以下小顆粒为主，专线开通方式以SDH/MSTP居多。SDH/MSTP具有物理隔离的高安全性特点，然而乡镇层面SDH传输系统面临时隙资源不足、中心节点交叉容量不足、部分老旧设备停产等问题，扩容难度相当大，无法满足政企专线提速需求。因此，政企专线业务需考虑逐渐迁移到政企IPRAN网络、WDM/OTN网络。

政企IPRAN网络主要承载GE及以下带宽颗粒，超过GE的专线业务则主要由WDM/OTN进行承载;没有硬管道要求的，可采用IPRAN网络承载，要求采用硬管道的专线，使用WDM/OTN网络进行承载。目前没有较为有效的方法能够测算出政企业务需求，一般采用应急扩容方式解决政企专线类的提速需求。

随着移动用户数的增长、5G基站的部署、政企专线的提速，基站/政企IPRAN网络A设备上行GE链路逐渐不能满足业务需求，需通过升级为10GE的方式解决。

综上所述，根据广西电信的业务发展趋势，再结合IPRAN网络及OLT网络的部署情况，业务发达的乡镇OLT设备及IPRAN设备对10GE上行端口的需求预测可达8-14个，业务量一般的乡镇对10GE上行端口的需求预测可达4-8个。

三、传统DWDM网络局限性

面临有线宽带网络流量增长、5G网络承载及政企专线提速等诸多挑战，乡镇层面传统DWDM系统逐渐突显出其局限性，主要体现在以下几个方面：

（一）传统40x10Gb/s DWDM系统波长容量不足，难以满足有线宽带网络流量日益增长需求，以及未来5G基站大规模部署到乡镇时的组网需求。

（二）传统DWDM系统业务模式比较单一，目前不支持分组、VC交叉功能，不具备直接承载GE颗粒以下政企专线业务的能力，再者由于乡镇SDH时限不足的问题较为突出，难以满足有硬管道要求的政企专线提速需求。

（三）传统DWDM系统设备存在一定的局限性，不支持电可调、光谱测试、时延测试等运维功能，难以适应网络自动化、智能化运维的演进趋势。

四、网络优化策略

针对40x10Gb/s DWDM传输系统的局限性，结合广西电信工程实际情况，本文提出以下几个优化策略：

（一）升级80x10Gb/s DWDM系统

乡镇40x10Gb/s DWDM系统站点设置时，县局中心节点设置为OTM站，配置40波合分波板;乡镇站点为了方便后续扩容工程免去穿通波跳纤的麻烦，一般设置为OADM站，配置光分插复用板，不在本站上下业务的波长采用直通的方式去往下一个站点。

40波升级80波系统一般需要对单个环上所有业务节点进行升级，部分业务量较小的环上站点也需要同时升级。容量升级时需将原有40波合分波板或4/8波光分插复用板更换为80波合分波板，实施期间割接难度较大，而且升级80x10Gb/s DWDM系统，仅解决了DWDM系统容量不足问题，并不能解决乡镇SDH时隙不足以致难以满足政企专线提速的问题。

（二）隔点拆环，1个大环拆成2个小环

乡镇40x10Gb/s DWDM系统站点设置时，环路系统上下业务节点的数量为4-8的居多，隔点拆环可以在不升级环路的前提下达到大环拆小，提高接入能力的目的，但该方式实施期间割接难度大，且在拆环的同时增加了网络相邻节点的传输距离，传输性能受到影响，且乡镇中继光缆结构、纤芯数量和纤芯质量也限制该方案的有效实施。

（三）新建80x10G/80x100G OTN系统

相对于升级80x10Gb/s DWDM系统和隔点拆坏的方式，新建OTN系统初期建网成本较高，但综合考虑实施难易程度、机房配套及纤芯利用率、设备可扩展性、承载业务类型多样性等方面来看，新建OTN系统不失为一种理想的优化策略。在投资允许的情况下，遵循传输网络适度提前建设的原则，建议采用新型设备新建80x100Gb/s OTN系统，配置分组及VC交叉、电可调、光谱测试、时延测试等功能，试点配置ROADM站型，以提升网络容量，同时亦能简化网络运维手段。

OTN（optical transport network）技术为当下最热门的传输技术，它同时具备了SDH和WDM的优势，将SDH的可运营和可管理能力应用到WDM系统中。OTN技术可提供多种客户信号的封装和透明传输，支持大颗粒的带宽复用和交叉调度，可提供强大的保护恢复能力，具有强大的开销和维护管理能力，而ROADM的引入，则更是增强了OTN的组网能力。总而言之，OTN更大程度地满足多业务、大容量、高可靠、高质量的传送需求，可为数据业务提供电信级的网络保护，更好地满足目前电信运营商的需求。

五、结束语

随着业务的不断增长和高速传输技术的发展，乡镇层面传统的波分复用（WDM）已经明显的力不从心，100G OTN技术已非常成熟，在国内得到了广泛应用，只不过用于乡镇层面的寥寥无几。本文对乡镇层面的业务需求进行了分析，并结合传统DWDM网络存在问题，提出了乡镇100G OTN建设性建议。乡镇100G OTN系统需要因地制宜的建设，应根据建设成本、业务需求、光纤资源、机房及配套条件的不同，选取适宜的网络优化策略。笔者仅针对广西电信乡镇DWDM网络进行分析并提出一种网络优化的思路，不同省份不同运营商可参考相关分析思路并基于自身实际情况调整建网策略。

参考文献：

[1]王丽琼，徐东，张红等.本地网乡镇WDM问题探讨[J].邮电设计技术，2017（11）：51-55.

[2]冯志强.乡镇传输网络建设策略研究[J].湖南邮电职业技术学院学报，2019（12），Vol.18 No.4.

[3]张国新.OTN技术与组网应用[J].光通信技术，2010（04）：15-17.

作者简介：

林毅（1979-），男，壮族，广西南宁人，本科学历，工程师，研究方向：通信传输系统工程建设。