移动运营商全业务背景下本地光缆网架构

移动运营商全业务背景下本地光缆网架构电信行业的重组，引发了国内新一轮行业竞争高潮。业务竞争的基础是网络，网络建设的基础又是底层的光缆网。提前调整光缆网建设策略，抢先部署全业务环境下的光缆网，将是决定移动运营商保持在移动通信领域的领先地位、成功挑战固定运营商在固定语音和互联网络领域优势和成功转型的关键所在。光缆网现状移动运营商在长期发展过程中，已经从上至下建设起一个适应移动通信的光缆网。从覆盖范围上可将光缆网分为省际长途干线、省内长途干线和本地传送网三个级别。本地传送网按网络规模大小又分为核心层、汇聚层、接入层三个网络层次。本文将重点介绍全业务影响最大的本地光缆网。核心（骨干）层光缆网是连接本地核心机房之间的光缆网。移动网络在核心层高度集中，核心机房数量少，一般在2～4个，少数发达地市在4个以上，机房多集中在市区，相互间距离短。核心机房内安装的设备是整个网络的大脑和心脏，机房间传输数据量大，业务密集。核心节点间传输的顺畅与否直接关系到整个网络的安全，一旦发生意外必定是重大事故。因此，核心层传送网的特点是容量大、冗余备份多、安全性极高。核心层光缆结构多为多环叠加的方式，核心节点4个以上的地区，逐步实现光缆网格化，核心光缆芯数一般在48～144芯之间，全程采用管道方式敷设。汇聚层光缆是连接汇聚节点之间以及汇聚节点与核心节点的光缆，是介于移动基站与核心节点之间的光缆网络，用于将底层传送需求集中，提高网络传送效率，降低CAPEX和OPEX。由于汇聚节点数量多，分布广，环行结构是首选。在业务量大的地区，已建成独立的汇聚层光缆。在业务量较小的地区，汇聚层光缆与接入层光缆混合使用。汇聚层光缆的市区芯数在36芯以上，郊县、农村地区则在24～48芯之间。城区光缆敷设以管道方式为主，郊县和农村以杆路质量较好的接入层杆路或专用汇聚层杆路为主。接入层光缆是连接移动基站之间或基站与汇聚节点的光缆，同时兼顾少量营业厅和集团客户。光缆网结构以环行为主，辅以少量的星型、树型。光缆芯数一般在24芯以下，敷设方式无特殊要求，各地根据实际情况决定采用管道、架空或直埋等多种方式。移动运营商光缆网结构现状如图1所示。图1移动运营商光缆网分成结构示意图全业务背景下业务和技术对光缆网的影响全业务在国外又称为“多业务”或“综合业务”。全业务运营可以分为狭义和广义，狭义的全业务运营是基于政策管制角度进行定义，即移动业务、固话业务、宽带业务，还包括基于以上三种基本业务延伸和拓展的各类增值和信息化业务（VOD、视频监控等）。广义定义是基于多业务领域与通信的结合，即综合信息服务、通信+多媒体信息服务+综合信息解决方案。本文主要指狭义的全业务，它所对应的网络包括移动网络、固定网络及互联网络。从整体来看，移动运营商向全业务转型的重点在于在现有以移动业务为主的网络中引入固定和宽带数据业务。业务网的融合转型催生了大量新技术，新技术的出现又反过来改变了网络架构模式，推动业务层面向全业务融合。网络架构模式的变化和新技术的发展，又对底层光缆网的建设产生较大影响，下面将分析全业务网络的主要变化特征对光缆网的影响。1.3G3G网络核心层设备集中设置在少数核心机房，大量数据通过大容量的局间中继传送系统疏导，对核心层光缆网影响不大。在接入层，3G移动基站对光缆网的需求与2G基本相同，应重点保障基站接入光缆的安全性和稳定性。在网络建设初期，大部分3G基站将与2G基站共址，但3G基站需要支持高速率的数据业务，在基站空口能力提升的同时，覆盖半径在逐渐变小，后期3G基站密度将较2G网络有所加大，光缆网密度在接入层也需要随之适当加大（即FTTM），网络结构仍然以环行为主。3G基站数据电路需求量大，类型复杂，可在传输系统层面通过更加智能高效的MSTP/PTN传送技术解决。2.固定语音、互联网固定语音和互联网接入服务是移动运营商网络中资源比较匮乏的部分。随着网络技术的发展，移动运营商建设传统固话网络的可能性很小，更可行的方式是利用软交换技术和IP技术的结合，在数据城域网平台上承载固网软交换业务，通过综合接入终端（PON+LAN+IAD）为用户同时提供固定语音和互联网服务。为能提供互联网业务，运营商需在核心汇聚层建设数据城域网，在接入层建设FTTｘ为主的数据接入网。在核心层，由于核心网元高度集中，对光缆需求不大；在汇聚层，应充分利用现有汇聚层光缆资源，数据城域汇聚点布局时应尽量与传输汇聚节点重合。但数据城域网汇聚设备与BRAS之间连接为双归星型，与汇聚层光缆环行结构存在一定差异，直接用现有的汇聚光缆网承载，不但会造成大量纤芯资源的浪费，而且中间跳纤点过多，还会增加网络故障点。因此要求光缆网需逐步由环行向网格型演进，需增建城域数据汇聚节点与数据核心节点之间的直达光缆路由，或在汇聚光缆网之上增加汇聚调度光缆，重新配置汇聚纤芯资源。在接入层，全面建设面向用户的FTTx光缆网，满足海量用户的接入需求是主要任务。3.网络扁平化网络扁平化是业务网转型的必然结果。网络扁平化后，核心层网络膨胀，核心节点之间连接更加紧密，跨片区、跨地市甚至是跨省的光缆路由需求增多。接入层由于可以方便地接入到核心网络，单个接入光缆网的覆盖范围缩小，整体网络规模加大，光缆网更加靠近用户，光缆网的接入能力和接入便利性得到提高。4.网络IP化对移动运营商而言，网络IP化最大的变化在于移动基站的IP化。但无论是2G还是3G，无论其电路形式是TDM还是IP化的，均要求承载层能够提供电信级保护，因此传送网的网络结构不会产生大的变化，在汇聚层和接入层，光缆网仍将以高效安全的环行结构为主，通过传输设备升级提供IP接口，应对网络IP化初期电路传送需求。5.网络宽带化随着IP业务的发展，普通移动个人用户和互联网用户对带宽的需求也越来越高。在接入层，无线接入的宽带化，使得移动基站IP化之前的电路需求由1～3个E1扩大到5个以上，IP化后电路接口将以10Mbit/s甚至100Mbit/s为主。随着高清IPTV等业务的普及，普通互联网用户带宽需求也将达到10～30Mbit/s。在汇聚层，上联带宽已经达到1GE，正全面向10GE升级。若仍采用传输系统解决如此大容量的传输电路需求，将会占用大量汇聚层和核心层带宽，系统复杂度和建设维护成本也随之升高，裸纤直连的优越性逐渐凸显，这就需要增大汇聚层光缆密度。6.传送网技术发展在核心汇聚层，传送能力强大的WDN/OTN技术大大降低了业务对光纤需求的压力，光缆容量无需大规模扩容。但技术的发展无法弥补光缆路由不足的缺陷，相反需要光缆网的网格化来支撑传送网系统向MESH升级。光纤路由的不丰富，将制约设备性能发挥。接入层MSTP/PTN技术与核心层相类似，利用设备的处理能力缓解了接入点电路需求增加造成的压力，网络结构也无需作大规模调整。归纳以上分析，全业务技术环境下除数据城域网和用户接入网分别对光缆核心、汇聚层和接入层产生很大影响外，其他变化因素都可在现有光缆网基础上灵活应对。全业务光缆目标网架构综合未来网络发展需要，移动运营商全业务光缆网应分为核心、汇聚、接入三层。其中核心层、汇聚层为多业务共享的物理平台，接入层可再细分为主干（馈线）光缆、配线光缆和末端引入光缆。主干光缆可考虑多业务共享，而配线和末端引入由于基站接入和用户接入需求差异较大，建议独立建设。核心节点三个以上的大型本地网，核心光缆网结构以网格状为主，非数据核心节点之间与数据核心节点之间光缆芯数应适当加大，以满足数据城域网连接需要。汇聚层光缆仍然以环行为主，并逐步在汇聚层之上以数据汇聚节点为中心叠加汇聚调度层，增加数据汇聚节点与核心节点之间的直达光缆，推动汇聚层光缆网向网格化、扁平化演进。接入层解决2G、3G移动基站接入的光缆网应以环行为主，用户接入光缆网应以星型、树形为主，辅以少量环行光缆网，为重要客户提供更高质量的保证。光缆网的整体架构如图2所示。图2光缆网整体架构示意图用户接入光缆网（FTTx）架构中，FTTx光缆网又分为主干、配线和末端接入三层。为提高接入效率，降低建设成本，降低线路衰耗，主干、配线光缆采用星型和树型结构，利用基站和光交递减配纤或非递减配纤。同时，FTTx网络应能支持为少数重要客户提供路由保护和后期扩容，因此，需保留部分公共光纤。FTTx主干、配纤光缆结构建议如图3所示。图3FTTx主干、配纤光缆结构示意图光缆网发展策略1.光缆网建设应统一规划，分区分步实施。光缆网是底层物理层，多业务共享，要综合考虑各种影响因素和所有业务需求，需要统一规划，避免重复建设和资源浪费。由于用户接入光缆网的特殊性，其分布面广，接入数量庞大，光缆若要一次到位投入巨大，投资效益比很低。因此，需要根据市场拓展情况逐步实施，先覆盖用户密集、业务发展好的地区，后逐步向周边渗透；先解决资源问题，后提高容量。2.充分利用现有资源。移动运营商已经建成的大量汇聚光缆、汇聚节点和基站，是其光缆网向客户推进的基础，应以这些点为基点，向下敷设主干、配线光缆，覆盖周边用户。向上利用汇聚核心光缆，完成业务汇聚。3.核心汇聚层扁平化，接入层纵深化。受业务网和传送网技术发展的影响，核心汇聚层光缆将逐步扁平化。随着汇聚层与核心层的连接光缆越来越多，层次间的界限也逐步模糊。而在接入层，为维持基站接入光缆网的稳定，应独立发展面向基站接入的光缆网和面向用户的光缆网。用户接入光缆数量庞大，若直接接入汇聚层，将会给汇聚节点周边管线和进出局管道造成巨大的压力，因此需要通过移动基站、光缆交接箱、接头盒等设施逐级汇聚，通过分光器汇聚节约主干光缆线芯资源，尽量避免末端接入光缆直接进入汇聚节点。4.网络建设差异化。在光缆网建设过程中，也应对光缆接入对象进行等级划分，为不同的用户提供安全级别不同的接入服务，以有效控制网络建设成本，体现差异化服务（SLA）的服务特色。对于移动基站、集团大客户等，应使用安全级别高的环形光网络，普通用户使用成本低、效率高的星型和树型光网络。5.积极采用新技术，推动FTTx光缆网建设。移动运营商作为固定接入和互联网接入的后进入者，基础资源相对匮乏。但同时又必须打造优于先进入者的光缆网，来吸引用户。要想达到目的，就必须利用新型光纤光缆和新的施工工艺，如微管微缆、浅槽光缆等，快速建设更加贴近客户的光缆网。6.多运营商网络资源共享。在核心汇聚层，需要保障光缆网的绝对安全和稳定，以及在故障时的快速响应，因此，建议尽量确保使用自有管线资源。在接入层，情况复杂，管线需求数量庞大，应加大资源共享力度，节约投资。光缆建设技术选型1.光纤类型选择目前最常使用的光纤类型主要有G.652和G.655光纤。对于通路非常密集的WDM系统，G.652光纤能有效抑制影响系统的主要因素——FWM效应，在技术上有更多的优势。高密度、大容量的WDM/OTN系统是未来干线和核心汇聚层光传送系统中的主流技术。因此，笔者建议干线、核心层、汇聚层选用G.652D光纤。在接入层，速率相对较低的传送系统对纤芯各项指标的要求除衰耗外，其他并不严格，仍然可以采用G.652B型光纤。FTTx网络进入用户建筑物内后，因为特殊的施工条件，需要使用G.657低弯曲损耗敏感单模光纤。考虑到与本地光缆网G.652光纤的兼容性，应优先考虑使用G.657A型。G.657光纤在国内尚未得到大范围使用，价格仍然偏高，应尽量减少G.657光缆的使用量。2.光缆结构选择光缆结构设计已经非常成熟，并且经过了长期商用的考验。骨干、汇聚层大芯数光缆优先选择骨架式、层绞式光缆，接入层选用层绞式、中心束管式，末端引入层则可采用敷设简单、室内外通用的8字型和气吹架空型等各种新型干式、半干式光缆。以全业务为背景的网络转型，使光缆线路建设在沉寂了几年后，又迎来新的建设高峰。光缆网络的重要性已经引起所有运营商的高度重视，均把光缆资源列为企业发展的战略性基础物理资源。但各运营商的网络基础和向全业务发展的策略不尽相同，因此，需要在实践过程中不断摸索总结，最终建成适合自身发展需要的特色光缆网。