基于“宽带中国”战略下基础承载网融合组网规划研究

林桂勇　中国信息通信研究院南方分院规划咨询工程师王先峰　中国信息通信研究院南方分院咨询业务部主任

基于“宽带中国”战略下基础承载网融合组网规划研究

林桂勇中国信息通信研究院南方分院规划咨询工程师
王先峰中国信息通信研究院南方分院咨询业务部主任

“宽带中国”战略的实施对基础承载网的承载和接入能力均提出了更高的要求，本文结合某运营商网络特点及其大力发展家庭宽带业务中遇到的问题，分析基础承载网融合组网，协同部署规划策略，实现投资效益最优化。

宽带中国；基础承载网；融合组网；投资效益

1　引言

近年来政府部门先后提出“宽带中国”战略，出台“互联网+”行动等指导意见。国家宽带战略的部署和实施，是继国内通信运营商重组以来的通信行业重要变革事件。面对政府部门提出的“宽带中国”、“提速降费”战略，以及在当前传输网与数据网逐步融合的趋势下，网络基础运营商应打破以往单专业规划限制，根据用户及业务发展统一进行城域传输网与数据网的网络规划、建设部署等。基础承载网网络规划方案宜采用总体投资效益最优原则，不宜只考虑某一专业的投资效益。

2　城域传输网与数据网融合组网规划

目前，城域数据网的宽带接入服务器（BRAS）、业务路由器（SR）大部分集中部署在市区核心机房，交换机部署在镇区汇聚机房。随着宽带提速战略的实施，城域数据网流量规模增长将造成交换机上联链路剧增，消耗大量传输资源，给投资、建设带来一定压力。因此，城域数据网设备下沉成为当前的主要建设策略。数据网下沉会对2个专业造成不同的影响：传输网方面，BRAS下沉可减少交换机上联至BRAS/SR使用的波分、光缆等传输资源；数据网设备下沉有利于降低传输网投资和建设难度，缓解核心机房装机空间，市电容量等压力。数据网方面，BRAS下沉增加城域数据网设备的数量，投资和建设难度相对增加，且设备分布分散，维护难度增加。但设备分散放置相比集中放置安全性有所提高。

“宽带中国”、“提速降费”等战略要求城域数据网提供大带宽承载，为实现快速收敛，有效节约城域传输资源，应实施数据网设备下沉规划建设。采用融合BRAS、SR设备功能的宽带网络网关（BNG）设备从核心机房下沉至镇区汇聚机房，实现全业务接入网OLT设备直连业务控制点，不再通过汇聚交换机收敛，实现城域数据网扁平化改造。为综合考虑BNG设备下沉对传输网和数据网的整体投资效益影响，本文针对城域数据网的二（BNG设备下沉部署至镇区汇聚机房）、三（BNG设备部署在核心机房）层组网架构分别进行分析，对OLT上联链路（OLT—SW/BRAS/SR/BNG—CR）的总体投资做详细测算。以其中一个镇区为例，目前仅有1对交换机设备部署在镇区汇聚机房，BRAS/SR设备安装在核心机房，分析BNG设备下沉至镇区与部署在核心机房的投资对比情况。

城域数据网投资分析依据其承载用户数及流量进行规划预测，合理安排投资。而城域数据网网内链路主要承载OLT设备上联流量。下文建立OLT设备上联流量模型，并结合城域数据网二、三层组网架构分析不同组网结构下的投资效益。

OLT设备上联流量计算模型：

公式（1）中：L为OLT设备上联流量；B为业务分配带宽；α为流量占空比，亦称作数据并发比。即每单位时间占用流量的比例；β为业务渗透率，即签约该业务的用户比例；η为并发比，即该业务用户同时在线比例；N为用户数；δ为设备收敛比。

结合各类业务特征及各业务发展规划，对上网业务流量占空比取值50％，IPTV业务流量占空比取值100％（即α1=50％、α2=100％）；家宽业务渗透率取值100％，视频业务渗透率取值35％（即β1=100％、β2= 35％、）；并发比取值均为65％（即η=65％）。考虑OLT设备按用户端口带宽按照1：4～1：8收敛，故设备收敛比取值25％（即δ=25％）。

利用上述计算模型可知OLT设备上联流量，通过按照不同业务发展模型设定相关因素，输入用户数、单用户业务分配带宽即可知道各网络层次所承载流量。为了业务的稳定性，OLT设备采用双上联至城域数据网设备的组网架构。故OLT设备上联端口数量计算模型为：

N1≥L÷（L1×M）（2）

公式（2）中：L1为OLT设备上联端口可用带宽；L 为OLT设备上联流量；M为OLT设备上联链路利用率，依据现网现状一般取值50％；N1为OLT设备上联端口数量，若L÷（L1×M）的值为偶数，则N1=L÷（L1×M）；若L÷（L1×M）的值为奇数，则N1=L÷（L1×M）+1。

利用公式（1）、（2），通过输入用户数、单用户业务分配带宽、综合造价等参数后即可得出不同组网模型下的综合投资。

（1）城域数据网设备组网及投资分析

在“宽带中国”、“提速降费”的政策环境下，要求2017年全国所有设区市城区和大部分非设区市城区家庭具备100Mbit/s光纤接入能力，以及IPTV4K视频平均比特率要求达到30Mbit/s以上。故本文对上网业务分配带宽设置为100Mbit/s，IPTV业务分配带宽为30Mbit/s，由此可得出不同用户数规模下二、三层组网架构所需投资情况，主要投资内容包括城域数据网的设备新建及端口扩容，传输网的端口扩容以及这些新增建设规模所需的维护成本、电费成本等。由图1可见，当用户数达到较大规模，用户带宽大幅增加，交换机的收敛作用逐渐弱化，BRAS下沉的优势更加明显。长远来看，对于用户规模大、业务发展好的区域，OLT直连BRAS的扁平化二层组网架构是城域数据网的发展趋势。

（2）城域数据网设备下沉覆盖区域策略

图1　二/三层组网架构投资分析

城域数据网规划建设二层组网架构，需合理规划下沉的BNG设备覆盖区域，主要分为BNG设备跨镇区及单独镇区组网覆盖两种模型。用户规模少的区域合并采用BNG设备跨镇区覆盖组网时，可节约下沉设备建设投资及规模，但OLT跨镇区上联BNG链路需消耗传输波分等资源；用户规模大的区域采用BNG设备单独镇区覆盖组网时，利用光纤直连满足OLT上联链路需求，但增加了设备规模及建设难度。城域数据网BNG设备下沉至各镇区，可以一次性满足接入网OLT上联需求，但对传输网的波分资源、机房资源等却提出了更大的需求。所以，针对BNG下沉覆盖区域策略需统筹数据网、传输网投资建设情况，采取最优化的方案，使投资效益最大化。由图2可知OLT跨镇区10GE波分上联成本较高，当镇区有8台以上OLT且上联流量需升级为10GE时建议采用BNG设备单独覆盖区域的下沉策略。

图2　BNG设备不同覆盖模型下投资分析

3　城域传输网资源需求统筹分析

传输网是实现网络和业务长久可持续发展的基础保障，应按照面向未来、统筹需求、整体规划的原则部署。传输网应全面满足全业务下LTE/TD/GSM、集团客户、家庭宽带等各种业务的综合承载需求。在“宽带中国”、“提速降费”的政策环境下，近期城市宽带用户平均速率将超过30Mbit/s。依据OLT设备上联流量计算模型可知，当宽带用户数达到1.2万户时，其流量达到了100Gbit/s级别，对传输网波分承载需求剧增。所以需统筹结合家宽业务、IPTV业务、VoLTE商用部署等对传输网的大量承载需求，提前传输网10GEOTN系统升级改造至100GOTN传输系统，以及对波道利用率较高的OTN系统叠加新建环路，以满足全业务、三网融合发展承载需求。

传输网汇聚机房改造需统筹OTN、PTN以及城域数据网BNG、OLT等设备的安装需求，提出电源等配套设备的建设改造方案，避免汇聚机房外电扩容、蓄电池替换等建设任务重复建设，浪费机房空间及投资。同时，对装机面积、电力资源紧张的机房要尽快搬迁改造及优化调整，以满足城域传输网、数据网设备安装需求。

4　结束语

随着全业务时代的到来及全网IP化的逐步深入，隶属基础承载网的城域传输网、城域数据网，其间存在着融合发展的需求和趋势。完善三网融合发展，需更加科学地规划分配业务承载，更加有效地利用网络资源，更能综合地提升网络价值，降低网络建设投资。本文通过统筹分析城域数据网设备二、三层组网模型下基础承载网投资对比情况，得出用户规模大、业务发展好的区域，OLT直连业务控制点的扁平化二层组网架构是城域数据网发展趋势的结论。并针对城域网数据网设备下沉覆盖区域进行了投资分析对比，合理规划城域网数据网设备下沉覆盖区域。对于传输网OTN、汇聚机房等建设规模则需统筹基础承载网的OTN、PTN以及城域数据网BNG、OLT等设备安装需求，整体规划全面满足。基础承载网规划不宜只考虑某一专业的投资效益，应充分考虑用户及业务的发展趋势，全网规划整体部署。

［1］国务院办公厅.关于加快高速宽带网络建设推进网络提速降费的指导意见［Z］.北京：国务院办公厅，2015.

［2］叶亚伟.宽带提速下的GPON/EPON网络流量测算及改造方案研究［J］.中国新通信，2015（23）：130-131.

［3］张傲，程淑玲，杨柳.三网融合下的FTTx网络［M］.北京：人民邮电出版社，2011.

（2016-06-20）