MSTP网络交叉资源的使用分析及优化策略

左书佳，刘晓松，陈炜，林晓轩

（中国移动通信集团上海有限公司，上海 200233）

某移动城域传送网共有86个汇聚环，主要采用10Gbit/s和2.5Gbit/s的MSTP设备组网，通过双归属连接骨干层核心节点，业务分别从2个骨干核心点转接进入到骨干层进行调度。其中市区汇聚环总数34个，均为10Gbit/s环，单环平均覆盖面积约25km2。郊区汇聚环总数52个，其中包含35个10Gbit/s环，17个2.5Gbit/s环，单环平均覆盖面积约123km2。郊区环覆盖范围较大，尤其是2.5Gbit/s环，接入能力更是捉襟见肘。

1 SDH城域传送网使用现状

在现网设备使用过程中，由于多年的网络调整和扩容，导致部分汇聚点下挂站点过度集中，虽然新设备都采用了高密度单板，槽位和端口资源不再成为瓶颈，但是交叉资源能力受各方面限制难以实现倍增，并逐渐成为瓶颈之一，部分环网汇聚点随着业务的发放开始出现低阶交叉资源不足的情况。对于10Gbit/s环而言，可以通过硬件升级的办法将低阶交叉容量由20Gbit/s提升到40Gbit/s，即256个VC4。彻底解决低阶交叉资源瓶颈问题。但是对于2.5Gbit/s汇聚环，由于大部分汇聚节点设备入网年限接近10年，设备型号较老，有些设备低阶交叉容量仅为5Gbit/s（合计32个VC4），如图1所示。并且无法通过硬件升级来提升低阶交叉容量，所以就需要在网络优化时进行全面的考虑，尽量避开此类节点，对已经产生瓶颈的站点要考虑改造方案，释放一部分交叉资源，同时在今后的传输接入点设计需考虑相关因素，尽可能延缓出现低阶交叉资源瓶颈问题的时间。

图1 SDH交叉矩阵单元原理框图

2 问题分析

我们以某汇聚环下的某汇聚点为例，说明一下低阶交叉资源是如何出现瓶颈的。图2为某站点的拓扑情况。

从图2拓扑图中，我们可以看到，题Q站总共下挂了1个STM-1接入环、2个STM-4接入环、2条STM-1单链、1条STM-4单链，共计29个接入点。

题Q站点采用的设备为早期设备，入网年限10年，低阶交叉容量为5Gbit/s，仅有32个VC4，根据上述组网情况，其低阶交叉资源32个VC4已经满配，如再新增接入方向，则没有接入低阶交叉资源的总线可用。我们对其中的业务配置和网络拓扑进行了详细分析，并提出了一些解决方案作为参考，希望对解决此类问题提供一些借鉴，同时也能对设计及相关优化工作提供指导。

2.1 方案分析1:业务压缩

从该汇聚点低阶交叉资源的使用情况来看，汇聚环方向2侧共计16个VC4，这部分容量是必须占用的；接入环2占用了8条VC4总线，是唯一有压缩空间的接入环，因此，我们重点对接入环2业务进行详细分析。

从网管查询结果可以发现，接入环2的业务总量为160个VC12，分布在8个VC4中。其业务总量不到3×VC4（189×VC12）容量。也就是说，我们可以通过对其中电路的时隙重新规划，将160×VC12调整时隙，压缩至3个VC4（189×VC4）内。对于SNCP接入环而言，我们需要将保护路径和工作路径保持在同一个VC4的同一个VC12上，以节省资源。每次新增业务都在原有的时隙上向后顺延。从而充分利用每个VC4内的交叉资源，提高低阶交叉资源利用率。

我们在调整STM-4接入环业务时，尽量用完一个VC4后再启用第2个，以便预留更多的VC4总线用于更多光方向接入。本例通过压缩，可以腾出2×VC4空间供新的光接入方向使用，可以再提供组2条STM-1链，或者一个STM-1接入环的交叉容量。

此种压缩方案的缺点是影响STM-4接入环的实际接入容量，牺牲了部分扩容的能力，尤其是对于预计接入业务比较大的环而言，在压缩比的考虑上要预留足够的空间。

2.2 方案分析2:网络拓扑平衡性调整

对于入网时间较长的网元，由于其低阶交叉容量有限，而且无法通过硬件升级加以改善。所以，在网络建设的初期，就需通过合理设计网络拓扑，尽量避免汇聚点接入过度集中，造成对局部资源瓶颈。

对于入网年限较长的设备，由于其低阶交叉容量较低，以Optix2500+为例，其提供给支路光口的低阶交叉容量最多只有16个VC4，用于接入下挂接入点和支路单板。其中，STM-4接入环需要占用8个VC4；STM-1接入环占用2个VC4；STM-4单链占用4个VC4；STM-1单链占用1个VC4的交叉资源。

可以看出，STM-4接入环对于汇聚节点的低阶交叉资源消耗最大，单环需要8个VC4。所以，考虑到其它接入站点的需求，建议每个汇聚点下挂STM-4接入环最好不要超过1个。对于STM-4单链，安全性能较差，满配置的情况下如果出现故障，影响范围较大，因此业务量控制在1～2个VC4中。综合接入容量，安全性，扩展能力等多种因素，我们得出各种拓扑结构总共占用的VC4资源：STM-1单链为2个；STM-4单链为8个；STM-1单节点接入环为3个；STM-1双节点接入环为5个。因此，双节点接入环所占用的低阶交叉资源是同级别单链的2.5倍。所以在业务安全性要求不高的情况下，可以考虑采用符合要求的短链替代SNCP接入环，从而达到节省低阶交叉资源的目的。

综上所述，针对Optix2500+的汇聚接入点，我们建议合理的网络拓扑如表1所示。

表1 普通汇聚点下挂拓扑建议

2.3 设备配置规划

Optix2500+设备共有12个业务槽位可供使用。通常情况下，9、10槽位用于插放S16单板组成MSP环；其它各槽位单板配置建议如表2所示。

从表2所列的设备配置可以看到，OptiX2500+完全能够满足我们在前边所提出的下挂拓扑结构对端口的要求。具体实践中，单板的配置情况可以根据实际情况进行修改。

3 方案实施策略

3.1 短期策略

根据业务需求紧急程度和业务量大小，可以综合采用多种策略。其中见效快短期策略主要包括以下几个方面。

（1） 对于骨干汇接点，可以将保护方式由1+1调整为1:1，释放1个VC4的低阶交叉资源。但是此种方法仅为临时解决方案，且只能用于华为OSN系列传输设备；

（2） 在链改环项目中，尽量将优化后的接入环下挂于资源比较富余的汇聚点，这样既可满足接入网优化需求，又能均衡各汇聚点的业务，提升网络安全性。

3.2 长期策略

从网络长远发展来看，主要在进行网络规划，设计及优化时也要充分考虑拓扑结构的平衡性，减少资源使用的过度集中，对业务发展带来不利影响。主要包括以下一些方面。

（1） 对于安全性要求高、接入需求大的接入站点，尽量串入1个STM-4接入环中，以节省交叉资源，提升带宽利用率；

（2） 对于安全性要求较高，但是带宽需求相对较小的站点，搭建STM-1的接入环进行承载；

（3） 对于安全性要求不高的站点，推荐采用1～2个站的STM-1短链进行接入；

（4） 对现网存在瓶颈站点，可通过跳纤方式，均衡汇聚点负担；

（5） 对利用率长期较低的STM-4接入环（低于30%），建议通过数据压缩方式，在条件允许的情况下改为更低速率接入环。此种方案要注意平衡扩容需求和利用率关系。避免出现新的瓶颈，我们选取了几个有代表性的接入环，如表3所示。

从表3业务实际使用率上看，3个阴影标注的接入环（分别是2,4,14）由于利用率比较高，不建议通过压缩业务的方式优化，只能通过拓扑调整的方式进行优化。其余接入环的时隙利用率均低于25%，总体平均带宽使用率仅为17.75%。这部分接入环所在汇聚点如果出现低阶交叉资源瓶颈，则可通过业务压缩的方式进行优化。表4列出了出现低阶交叉资源预警（超过70%）的汇聚点涉及的接入环分布情况。

根据表4中出现低阶交叉资源瓶颈的汇聚点下挂接入环情况，结合表3中接入环带宽利用率情况，可分别采取业务压缩和拓扑调整相结合的方法，综合考虑，缓解低阶交叉瓶颈矛盾。以表3中的16个接入环为例，我们建议根据带宽利用率及网元类型（小区覆盖可多预留一些，室内覆盖及宏站考虑到新增数据业务或扩容可能性较大，预留较多带宽）分别预留部分VC4资源，本例共可节省38个VC4的低阶交叉资源，平均每个网元可节省2.3个VC4的交叉资源。资源预留规则如下所示。

（1）对于新入网设备，根据预计业务总量进行预留；

（2）对于现网设备，根据实际业务总量预留；

（3）将业务总量对VC4取余，若剩余的业务量未超过半个VC4，则剩余的低阶交叉资源全部预留他用；

（3） 如果剩余业务量超过半个VC4，则为本环预留1个VC4的低阶交叉资源，其余预留他用。

3.3 方案比较

3.4 经济效益

目前，某全网面临低阶交叉资源瓶颈的Optix2500+设备共有46套，通过以上措施综合整治后，80%的汇聚点资源瓶颈可以释放，累计可节约设备购置及工程造价约1000万元。

表3 STM-4接入环实际时隙使用率情况及建议预留资源表

表4 交叉资源预警部分汇聚点解决方案分析列表

表5 各类优化方案比较

4 总结

目前，集团公司已经将传送网建设的重点转向了PTN网络，但是在未来相当长的一段时间内，SDH/MSTP系统将和PTN网络共存，MSTP且依旧是话音及小颗粒专线业务的主要承载平台。

如何挖掘现网潜力，保持网络平稳演进，确保网络演进过程中收益最大化将是摆在我们面前一道不可回避的难题。在规划设计时，需要考虑不同汇聚点挂接接入环的均衡性，同时在经过一段时间使用后，可以对业务进行合理优化，使利用率保持在一个合理水平。在不影响业务发展前提下，实现精细化管控，不断降低OPEX。随着PTN网络逐步投产，MSTP网络压力将会逐渐减轻，最终实现网络平滑演进。

[1] 韦乐平．光同步数字传送网[M]．北京：人民邮电出版社，1992.

[2] 徐荣等．城域光网络[M]．北京：人民邮电出版社，2003.