城域光傳送網(wǎng)光纜組網(wǎng)方案研究

摘要

經(jīng)過近幾年的建設(shè)，各運營商的城域光傳送網(wǎng)已初具規(guī)模，但是隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和整個通信環(huán)境的變化、越來越多的數(shù)據(jù)和多媒體等新業(yè)務(wù)的涌現(xiàn)以及3G業(yè)務(wù)的即將開通，對目前的城域光傳送網(wǎng)提出了新的要求，因此，在建設(shè)的同時對現(xiàn)網(wǎng)進行優(yōu)化勢在必行。文章從現(xiàn)狀分析入手，結(jié)合不同情況對城域光傳送網(wǎng)光纜組網(wǎng)方案進行研究。

1、城域光傳送網(wǎng)簡介

1.1　城域光傳送網(wǎng)的基本概念

城域傳送網(wǎng)是本地傳送網(wǎng)覆蓋城市及其郊區(qū)范圍的部分，即本地傳送網(wǎng)在城市區(qū)域的具體實現(xiàn)，負(fù)責(zé)在城域范圍內(nèi)為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(如路由器和交換機)和各類業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)提供傳輸電路(如公共交換電話網(wǎng)交換機之間、基站與移動交換機之間、移動交換機之間的傳輸電路)，或直接為具有某些特殊需求的客戶(如企事業(yè)單位等大客戶)提供業(yè)務(wù)類型豐富的應(yīng)用服務(wù)。城域傳送網(wǎng)面向的不僅是普通用戶，更要考慮大客戶和企業(yè)用戶等。城域傳送網(wǎng)具有業(yè)務(wù)需求密集、業(yè)務(wù)量大等特點。由于90％以上以光纖為傳輸介質(zhì)，因此又稱為城域光傳送網(wǎng)。

1.2　城域光傳送網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)

城域光傳送網(wǎng)可分為核心層、匯聚層和接入層。核心層以大顆粒業(yè)務(wù)調(diào)度和多業(yè)務(wù)處理為核心；匯聚層以多業(yè)務(wù)顆粒匯聚、傳送、調(diào)度和處理為核心；接入層以細(xì)顆粒傳送、調(diào)度和多業(yè)務(wù)處理為核心。

應(yīng)強調(diào)的是城域網(wǎng)所分的三個層次并不是固定的，它所包含的是一個全集，實際應(yīng)用中可能只是它的子集，這與城市規(guī)模、業(yè)務(wù)類型等一系列因素有關(guān)。在中小城市，可以簡化為兩層，只有核心層和匯聚層，將匯聚層與接入層集成在一起。也可能只有核心層(匯聚層)和接入層，將匯聚層與核心層集成在一起。運營商根據(jù)自己的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和業(yè)務(wù)分布決定網(wǎng)絡(luò)的層次。

隨著城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大，其接入層面與接入網(wǎng)有了越來越多的重疊，接入網(wǎng)有被邊緣化的趨勢。特別是在電信競爭較為激烈的區(qū)域，某些電信運營商直接將城域光傳送網(wǎng)覆蓋到網(wǎng)絡(luò)邊緣，為商業(yè)大廈、寫字樓等大客戶提供多業(yè)務(wù)接入服務(wù)(如LAN互聯(lián)帶寬出租、時分復(fù)用(TDM)專線互聯(lián)等)，使城域網(wǎng)接入部分等同于接入網(wǎng)。

1.3　城域光傳送網(wǎng)的國內(nèi)現(xiàn)狀

對于中國的電信市場而言，2003年可以稱為城域網(wǎng)年。隨著骨干網(wǎng)相繼完善，與運營商業(yè)務(wù)收入休戚相關(guān)的城域網(wǎng)絡(luò)成為聚焦的重點。建立高效經(jīng)濟的、支持多業(yè)務(wù)的城域光傳送網(wǎng)已成為各大運營商的共同目標(biāo)。

目前，中國的電信運營商在城域光傳送網(wǎng)的競爭異常激烈。新運營商面臨著重新構(gòu)造和建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)，在基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)過程中，可以借鑒老運營商的發(fā)展策略，結(jié)合自身特點及地區(qū)特點，尋找比較合理的解決方案。近幾年，在行業(yè)競爭和自身數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展需要兩大推動力的驅(qū)使下，老運營商大力發(fā)展城域光傳送網(wǎng)，他們大多采取的是“按需建設(shè)”的被動策略，沒有根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施及今后的發(fā)展趨勢對城域光傳送網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施提出總體規(guī)劃，導(dǎo)致目前的城域光傳送網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)無層次，資源利用率不均衡，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存在許多安全隱患，成為制約今后發(fā)展的“瓶頸”。為了更有效地支持寬帶業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在建設(shè)城域光傳送網(wǎng)的過程中，老運營商則面臨如何對已有的城域光傳送網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施進行優(yōu)化的問題。因此，無論新舊運營商都面臨著對城域光傳送網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施重新規(guī)劃和優(yōu)化的任務(wù)。

2、城域光傳送網(wǎng)光纜組網(wǎng)方案

2.1　城域光傳送網(wǎng)光纜網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)

在對城域光傳送網(wǎng)進行現(xiàn)狀分析時，主要應(yīng)對其基礎(chǔ)設(shè)施進行資料的收集及對存在的問題進行分析�；�礎(chǔ)設(shè)施包括通信局所、通信管道、光纜、傳輸設(shè)備。其中，光纜網(wǎng)絡(luò)作為最基礎(chǔ)的物理承載網(wǎng)絡(luò)，是城域光傳送網(wǎng)建設(shè)中的重中之重。

城域光傳送網(wǎng)的光纜網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用分層結(jié)構(gòu)，可將網(wǎng)絡(luò)分為核心層、匯聚層和接入層。核心層節(jié)點主要包括各交換局、網(wǎng)關(guān)局、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的核心節(jié)點和傳輸?shù)暮诵墓?jié)點。匯聚層節(jié)點主要包括基站控制器(BSC)、縣基站傳輸中心節(jié)點、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的匯聚節(jié)點。接入層節(jié)點主要包括基站收發(fā)信臺(BTS)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的用戶駐地網(wǎng)接入點。

2.2　城域光傳送網(wǎng)光纜網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀分析

由于各地區(qū)的經(jīng)濟、地理、人口密度、人文、運營商所占市場比例等不同，不同地區(qū)、不同運營商的城域光傳送網(wǎng)的光纜網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀也不盡相同，可分為平面化光纜網(wǎng)絡(luò)和分層結(jié)構(gòu)光纜網(wǎng)絡(luò)兩種。

目前，中小型欠發(fā)達(dá)地區(qū)的運營商由于在發(fā)展初期缺乏長期規(guī)劃，按需建設(shè)，其光纜網(wǎng)絡(luò)往往是平面化結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點是根據(jù)用戶需求進行建設(shè)，光纜冗余量小，網(wǎng)絡(luò)的前期投資較少。缺點是：a)雖然光纜網(wǎng)大都形成環(huán)網(wǎng)，但光纖資源調(diào)度不靈活，容易造成纖芯浪費。b)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式不靈活，不利于網(wǎng)絡(luò)升級，無法適應(yīng)新業(yè)務(wù)的開展。c)網(wǎng)絡(luò)安全性不好，給日常的網(wǎng)絡(luò)運行維護帶來不便。

采用分層結(jié)構(gòu)的光纜網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點是：a)層次清晰，便于集中力量分層分批建設(shè)。b)由于采用分層結(jié)構(gòu)，各層之間的光纜可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活調(diào)配，方便網(wǎng)絡(luò)建成后的維護管理。c)光纜網(wǎng)絡(luò)的擴容和升級方便，能適應(yīng)多種業(yè)務(wù)開展和網(wǎng)絡(luò)的長期發(fā)展需要。其缺點是：a)前期投資較大。b)前期會造成部分資源暫時閑置。

目前，在大中型城市，由于核心節(jié)點數(shù)量相對較少，可采用二層結(jié)構(gòu)，二層結(jié)構(gòu)可以是核心層／匯聚層、接入層，也可以是核心層、匯聚層／接入層，應(yīng)根據(jù)地區(qū)特色而定。在特大型城市，由于區(qū)域大，跨區(qū)域業(yè)務(wù)多，建議建設(shè)較清晰的三層結(jié)構(gòu)，即核心層、匯聚層、接入層。各層光纜原則上分開建設(shè)。若核心節(jié)點與匯聚節(jié)點位于相同地理位置，考慮到核心層光纜一般芯數(shù)較大，實際使用率并不高，在同路由的情況下，可采取與匯聚層光纜合纜建設(shè)，提高纖芯利用率，節(jié)省管道資源，降低成本。同時，考慮到核心層光纜對安全性要求高，而接入層光纜變動相對較大，故不建議接入層光纜與核心層光纜合纜建設(shè)。匯聚層光纜對安全性的要求比核心層光纜相對較低，在同路由的情況下，可以考慮與接入層光纜合纜建設(shè)。

2.3　城域光傳送網(wǎng)光纜組網(wǎng)方案研究

由于受用戶需求和地理分布動態(tài)變化的影響，城域網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有多變性，這就促使電信運營商努力尋求一種能根據(jù)業(yè)務(wù)需求和用戶群來調(diào)度和擴展業(yè)務(wù)甚至拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的解決方案。拓?fù)涞撵`活性是必不可少的，因為任何拓?fù)涞木窒扌远紩�帶來許多問題。城域光傳送網(wǎng)的光纜建設(shè)思路是光纜網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋺?yīng)具有靈活性和升級能力。光纜組網(wǎng)應(yīng)該按照清晰的層次結(jié)構(gòu)分階段建設(shè)。

2.3.1　核心層光纜組網(wǎng)方案

核心節(jié)點一般坐落在交通方便或者是某區(qū)域的經(jīng)濟政治中心。考慮核心層光纜線路網(wǎng)結(jié)構(gòu)時，既要根據(jù)城域網(wǎng)核心節(jié)點的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀，又要考慮到有利于業(yè)務(wù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的演變。目前，大多數(shù)運營商采用的是部分網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)。部分網(wǎng)狀網(wǎng)是一種由環(huán)網(wǎng)向完全網(wǎng)狀網(wǎng)過渡的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。若網(wǎng)絡(luò)節(jié)點有N個，組成環(huán)網(wǎng)需N段光纜，完全網(wǎng)狀網(wǎng)要求任一節(jié)點都與其他的N-1個節(jié)點相連，故需N(N-1)／2段光纜。而部分網(wǎng)狀網(wǎng)要求在環(huán)網(wǎng)基礎(chǔ)上，至少與其他節(jié)點有連接，故需M段光纜。

2.3.2　匯聚層光纜組網(wǎng)方案

匯聚層節(jié)點通常數(shù)量較多，都是重要業(yè)務(wù)節(jié)點。出于對網(wǎng)絡(luò)安全性和靈活性考慮，建議匯聚層光纜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以環(huán)形結(jié)構(gòu)為主。與核心層光纜網(wǎng)絡(luò)相同，隨著自動交換光網(wǎng)絡(luò)(ASON)技術(shù)的引入及大規(guī)模商用化，在匯聚層采用ASON技術(shù)指日可待。因此，在投資和資源可行的情況下，可將環(huán)網(wǎng)優(yōu)化為部分網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，進一步提高匯聚層的安全性與靈活性。

2.3.3　接入層光纜組網(wǎng)方案

核心節(jié)點是整個網(wǎng)絡(luò)中最重要的節(jié)點，一經(jīng)選定，變動的可能性較少，所以核心層光纜最為穩(wěn)定。匯聚節(jié)點也都為重要業(yè)務(wù)節(jié)點，光纜網(wǎng)可根據(jù)整體發(fā)展規(guī)劃進行建設(shè)與調(diào)整，相對比較穩(wěn)定。由于受接入節(jié)點的業(yè)務(wù)類別、范圍大小、節(jié)點位置遠(yuǎn)近以及經(jīng)濟能力等諸多因素的影響，使接入層光纜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要根據(jù)實際情況來確定。如何采用靈活方便且適應(yīng)性強，以便于將來擴容的配線法，是目前接入層光纜網(wǎng)絡(luò)需要研究解決的一大課題。常用的接入層光纜線路的配線方法有星樹型遞減直接配線法、星樹型無遞減交接配線法、環(huán)型無遞減交接配線法、總線型無遞減交接配線法4種。

1)星樹型遞減直接配線法

星樹型遞減直接配線法即接入用戶的配線光纜直接從主干光纜中引出，主干光纜的芯數(shù)從局端起向遠(yuǎn)端節(jié)點逐級減少，確定所需設(shè)置的主干節(jié)點以及每個節(jié)點所需的光纖量，即可確定主干光纜的纖芯數(shù)。該配線法的優(yōu)點是成本較低。缺點是：a)光纖資源不共享，利用率低。b)節(jié)點的用戶預(yù)測稍有偏差就會造成部分節(jié)點纖芯過剩，而新節(jié)點無纖芯使用。c)安全性差，當(dāng)主干光纜線路出現(xiàn)故障時，因無備用光纖，將會影響故障點之后的所有用戶。因此，在用戶分散和需求穩(wěn)定的區(qū)域，可采用星樹型遞減直接配線法進行小范圍內(nèi)的光纜線路網(wǎng)建設(shè)。

2)星樹型無遞減交接配線法

星樹型無遞減交接配線法采用交接制，引入了光纜交接箱，從局端到光纜交接箱、光纜交接箱到光纜交接箱之間的主干光纜纖芯無遞減，通過跳纖靈活調(diào)度光交接箱內(nèi)主干資源，配線光纜從光纜交接箱中引出。故從局端至末梢光交接箱的光纜芯數(shù)總和大于或等于各光交接箱共需芯數(shù)總和。其優(yōu)點是：a)光纜纖芯的通融性極高，使主干光纜的纖芯能在不同的光交接箱內(nèi)通過跳纖靈活調(diào)度，滿足不斷增長的新用戶的需求。b)建設(shè)成本較低。c)若取部分主干纖芯在各交接箱內(nèi)聯(lián)通，可形成虛擬環(huán)型網(wǎng)，能抵抗纖芯損壞故障，但無法抵抗光纜故障。缺點是安全性差，當(dāng)主干光纜線路出現(xiàn)故障時，因無備用光纖，將影響故障點后的所有用戶。新興運行商由于存在管道資源不足、用戶分布等問題，較廣泛地采用直接配線法。

3)環(huán)型無遞減交接配線法

環(huán)型無遞減交接配線法即主干光纜閉合成環(huán)，終端在同一節(jié)點上，在環(huán)路上主干光纜纖芯無遞減，配線光纜也從光纜交接箱中引出。所以，主干光纜纖芯數(shù)等于環(huán)上所有光交接箱的芯數(shù)總和。優(yōu)點是：a)光纜纖芯的通融性極高，光纖調(diào)度靈活。b)主干光纜閉合成環(huán)，大大提高了光纜網(wǎng)的可靠性。通過設(shè)備的環(huán)路保護技術(shù)，即使主干光纜上出現(xiàn)故障，通信業(yè)務(wù)也能在極短的時間內(nèi)自愈恢復(fù)。缺點是由于主干光纜成環(huán)，光纜敷設(shè)量較大，成本相對較高。在小型城市的中心城區(qū)、商貿(mào)中心、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)等用戶密集的地區(qū)，可由多個局所組成環(huán)型結(jié)構(gòu)。大中型城市的業(yè)務(wù)量發(fā)展較快，種類繁多，在經(jīng)濟條件和管道資源允許的情況下，建議優(yōu)先選擇環(huán)型無遞減交接配線法。

4)總線型無遞減交接配線法

總線型無遞減交接配線法即主干光纜終端在不同的節(jié)點上，主干光纜纖芯無遞減，配線光纜也從光纜交接箱中引出。在網(wǎng)絡(luò)靈活性、安全性、投資、光纖利用率等方面與環(huán)型無遞減交接配線法類似。但在組成物理光纜環(huán)時，需要借用其他光纜才能成環(huán)保護。在匯聚節(jié)點相對較多、用戶分布較分散的地區(qū)，由于環(huán)網(wǎng)光纜組環(huán)后覆蓋面積小于總線型光纜的覆蓋面積，可優(yōu)先選擇總線型無遞減交接配線法。

總之，接入層光纜網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)要遵循“主干穩(wěn)定、配線靈活”的原則。先建設(shè)主干光纜網(wǎng)，確定主干網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，再根據(jù)具體區(qū)域的實際情況發(fā)展配線網(wǎng)。只要有業(yè)務(wù)需求，有可發(fā)展的用戶，就可建設(shè)配線網(wǎng)絡(luò)，使其就近接入主干網(wǎng)。尤其是城市郊區(qū)或小城鎮(zhèn)，由于用戶密度較低，業(yè)務(wù)種類簡單，在建設(shè)初期，用戶業(yè)務(wù)需求不太明朗，很難做出準(zhǔn)確的業(yè)務(wù)預(yù)測，大規(guī)模建設(shè)會造成資源閑置，使投資在相當(dāng)長的時期內(nèi)不能發(fā)揮效益。在初期，可以考慮采用星型或總線型結(jié)構(gòu)，待用戶發(fā)展起來后，再逐步建設(shè)，形成環(huán)網(wǎng)。還必須考慮營業(yè)和維護界面，目前部分地區(qū)運營商的營業(yè)維護界面以地市為單位，所以在組網(wǎng)時，為了今后維護方便，不能打破地市的服務(wù)界面。

綜上所述，城域光傳送網(wǎng)的光纜組網(wǎng)應(yīng)該按照清晰的層次結(jié)構(gòu)分階段建設(shè)。由于受到區(qū)域客觀地理條件、現(xiàn)有資源、投資等因素的限制，組網(wǎng)方案必須因地制宜，根據(jù)不同層次結(jié)構(gòu)的特點，結(jié)合實際情況，靈活地選擇合理的組網(wǎng)方案。