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10GE和40GE在城域传送网中的应用

作者:不爱吃窝瓜时间:2015-09-04

随着移动互联网、高清视频等业务的高速发展,网络带宽压力越发明显,网络容量成为未来业务发展的挑战之一。城域PTN网络主要以承载基站回传业务为主,其最大的带宽压力表现在LTE业务的承载,现有PTN网络将不足以支撑未来LTE业务发展的带宽需求。进一步提升PTN网络带宽已经成为不可回避的问题。我们通过对未来LTE业务带宽需求的定量分析,针对PTN网络汇聚和接入层提出可行的带宽提升方案。

LTE对城域传送网的带宽需求

PTN在现网已经得到了广泛应用,其优势主要体现在IP化基站、大客户专线等小颗粒业务的灵活接入和汇聚。随着3G和LTE基站的进一步规模部署,PTN网络容量需求进一步增大,现网采用的接入层GE、汇聚10GE的组网模型,已不能满足未来实际业务需求。

LTE典型单基站带宽需求达到均值80M,峰值320M,基站与接入层PTN采用GE光口对接,相对于GSM与TD-SCDMA时代的带宽需求以及E1/FE的接口配置,有了数量级的跨越。接入层需要根据实际业务需求选择GE或者10GE组网,业务密集地区PTN接入环也将由现在的GE环过渡到10GE环。PTN汇聚层带宽需求在LTE部署初期就将突破现网10GE端口的极限,中后期将达到30G左右带宽需求,10GE汇聚环已经难以为继。LTE时期PTN网络带宽预测如图1所示。

 



PTN 40GE技术提升城域汇聚层网络容量

针对未来LTE业务的大带宽需求,可以采用在现网10GE汇聚层环基础上继续叠加10GE系统的方案,或者直接采用PTN 40GE接口技术进行组网。PTN 40GE方案可以满足未来无线、大客户等高价值业务回传带宽需求,端到端采用PTN技术组网,可以不用叠加OTN网络,组网单一,对业务质量保证效果更好,实际维护更简单;如果采用PTN 10GE叠加方案,考虑到光纤资源利用等问题,一般会叠加OTN网络以节省光纤,相对网络性能指标稍差,实际维护更复杂。两种方案各具优势,实际应用应该从技术可行性、成本、网络演进等因素进行综合考虑。

PTN 40GE和PTN 10GE叠加方案技术比较

LTE初级阶段,承载网络汇聚层带宽需求将超过20G,中后期汇聚层带宽需求则增长到接近40G.从技术角度看,PTN 10GE叠加组网存在的问题较多。采用10GE叠加方案,核心层L3 VPN节点之间涉及到多个10G链路的捆绑,Hash算法会导致乱序问题,链路的带宽利用率较难保持均衡,容易发生拥塞;而40GE方案不存在此问题,40GE方案较10GE叠加方案,具有带宽使用效率高、故障点少、网络可靠性高、业务时延小等特点。

PTN 40GE和PTN 10GE叠加方案成本比较

PTN 40GE方案,可以满足全业务初期需求,不需OTN下沉到汇聚层,单独通过PTN网络进行基站回传、大客户专线、OLT上行等业务的统一承载。如果采用10GE PTN叠加方案,则PTN网络可以只进行基站回传、大客户等高价值业务的承载,同时建设OTN网络进行PTN和固定宽带业务的承载,本方案网络容量超前发展,满足长期业务发展需求。

40GE方案核心、汇聚层端口数量比较少,配置相对简单。10GE叠加方案端口多,业务配置工作量相对较大、较复杂。按照常规模型进行成本计算,每个接入环8个节点、每个汇聚环6个节点,每个汇聚节点带2个接入环,汇聚环按照1/3比例对PIR(Peak Information Rate)进行收敛。根据业界设备成本综合考虑,两种方案中,PTN 40GE方案相比PTN 4×10GE over OTN方案更具备成本优势(见图2)。随着PTN 40GE技术的规模商用,其成本优势将更加明显。

 



PTN 40GE方案的应用场景

对于投资敏感地区,可以考虑通过引入PTN 40GE进行2G/3G/LTE、WLAN、OLT上联、大客户等业务的综合承载,充分发挥PTN广覆盖、低成本的优势;后期随着宽带业务、大客户业务的进一步发展,在业务密集区域适当建设OTN满足业务带宽需求。此方案分步实施,具有投资小、收益高的特点。

随着3G/LTE网络的大规模部署及多业务发展战略的推进,无线宽带化趋势越来越明显,IP化业务的承载需求成为主导,对承载网的技术构架、承载效率、调度灵活性、成本和服务质量等提出了新的要求。到LTE阶段,基站带宽需求将达到GE量级,承载网接入将采用10GE组环,而PTN 40GE技术刚好满足了汇聚环带宽进一步增加的需求。

PTN 40GE技术成熟,可规模商用

在40GE高速接口标准方面,技术标准由IEEE组织制定,所有相关技术标准规范包含在IEEE802.3ba标准计划中。在城域传输方面定义了40GBASE-FR(2km)、40GBASE-LR4(10km)和40GBASE-ER4(40km)标准。2012年3月的IEEE802.3全会上,40GBASE-ER4标准经过投票已经正式作为802.3_100GNGOPTX项目组的目标,成为该项目的研究内容。2010年6月,IEEE 802.3ba标准获得IEEE通过。

在产业链方面,40GE芯片和光模块都已经具备了成熟的商用能力。40GE光模块主要采用CFP装,40GBASE-LR4和40GBASE-ER4主要用于线路侧。40GE-ER4光模块采用4路10G的光反向复用技术,主要用于长距离传输。

目前各主流PTN厂家均已支持40GE接口,产品已具备规模商用能力。PTN 40GE组网在网络带宽提供、网络综合成本、未来业务需求和技术演进趋势等方面相比PTN 10GE组网更具优势。

PTN 10GE提升接入层网络容量

如前所述,随着LTE的规模部署,GE速率已经不能满足带宽需求。业界存在两种带宽提升思路:一种是现有接入环进行拆环处理,减少接入环节点数量,这种方法存在耗费光纤资源、接入环数目增多不便于管理的问题;另一种思路是提升接入环速率,采用10GE设备组网,这样不会改变现网拓扑结构,而且满足了业务带宽需求,更具优势。

接入层网络演进思路如图3所示:业务发展初期,在部分热点区域,根据接入点实际物理位置,在新站址机房、光缆配套资源具备的情况下新建具备10GE组网能力PTN设备,可以选择GE或者10GE环组网;业务发展中后期,随着业务量的进一步增长,一方面,将新建GE环升级为10GE环,另一方面,将原有GE能力PTN设备环网进行拆环、缩环以及将部分节点直接下挂至10GE环,提升GE能力PTN设备环网每个节点的接入带宽能力。这样可以做到网络的平滑演进,对现网冲击小,而且保护了网络投资。

 



随着LTE的规模部署,PTN网络带宽将面临巨大的挑战,如何进行网络平滑演进和带宽提速,将关系到全业务能否顺利开展。核心汇聚层引入PTN 40GE组网,满足了LTE带宽需求,避免了N×10GE环路的大量叠加,不需要OTN下沉至汇聚,降低了网络成本和运维难度。在接入层引入10GE技术组网,不改变网络拓扑结构,对现网冲击小,避免了接入层频繁拆环对现网业务的冲击。本文方案全面提升了整网容量,对业务冲击小,满足了业务长期的带宽需求,更符合运营商平滑演进的要求。



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