超大城市城域光传送网演进方案探讨

杨曦，夏昊，高智楠，姚超

（中国移动通信集团设计院有限公司北京分公司，北京 100038）

1 引言

近年来随着无线技术、数据通信及互联网的高速发展，出现了大量新兴业务，以4K/8K、VR、AR、移动手机电视等面向体验的热门业务为代表的大视频时代已经到来，运营商网络所面临的流量压力与日俱增。据预测，到2020年，85%的宽带流量将是视频流量，未来网络将从以核心网为中心，面向连接的传统网络，向着以DC为中心，面向内容和应用的方向转型，到2020年，DC之间的流量占骨干网流量的比重也将达到80%。上述业务和网络转型的需求均将成为下一代城域光传送网发展的核心驱动力。

2 OTN网络定位

OTN网络定位如图1所示，主要作为基础网络平台，面向家宽、集客、无线（CRAN）等大颗粒业务，进行综合业务承载，满足大流量业务疏导和大带宽、低时延、高可靠的传输需求。

图1 OTN网络定位

3 业务需求预测

3.1 以视频流量承载为主，满足4K体验对网络要求更高

中国互联网络信息中心发布的第42次《中国互联网络发展状况统计报告》中显示，截止2018年6月，中国网民规模达到8.02亿人，其中网络视频用户规模为6.09亿人，与2017年末相比增长3014万人，占整体网民比例达到76.0%，视频流量占比逐年提升，预测2020年视频流量占网络流量85%以上。在标清、高清视频时代，数字电视正常播放所需要的带宽较小，随着4K视频业务发展，4K视频所需带宽成倍数增长，用户对体验的要求也大幅提升。传统网络从Web上网业务向视频业务转变，此时仅有带宽是不够的，内容源下沉，网络需向低收敛比扁平化的网络的演进，保障用户体验。

3.2 高速价值专线增长迅速，需要线上敏捷运营模式

近年来，专线业务带宽需求持续增长，党政军等重要客户带宽逐步向100 Mbit/s+迁移，云计算、云存储需求驱动GE/10 GE为主的业务迅速增加，GE/10 GE以上大颗粒专线蓬勃发展。高端价值客户持续保持高利润市场，成为主要的销售增长点(某运营商专线情况如图2和图3所示）。如何开放自身的网络、带宽如何按需提供、业务如何敏捷运营等问题对于接口私有化严重、技术多样化（MSTP、PTN、OTN等主流技术混合组网）的传输网络，无疑是一种挑战。多业务融合承载方式，打造电商化运营平台，已被越来越多的传统优势固网运营商关注。

图2 某运营商专线数量分析

图3 某运营商专线收入行业分析

3.3 无线资源需要高效协同，BBU规模集中成为主流方式

面向未来无线接入网演进诉求，无线基站超密立体组网大势所趋，但站点加密面临诸多制约因素。基站数量增加，带来高维护的总的成本；同频干扰带来小区边缘性能严重劣化；高密基站网络（UDN）的频繁切换，多样化的业务也需要差异化的网络能力，这些都将给现有网络架构及性能体验带来极大挑战，C-RAN将成为迈向5G的重要网络架构，BBU集中与传送网络协同，依托同一张光缆网络，面向5G未来考虑资源预留和布局。

4 某运营商OTN网络现状及目标网络诉求

4.1 网络架构

目前大多数地市OTN网络采用核心层 + 汇聚层的分层网络架构，如图4所示。以某运营商城域OTN网络架构为例：10 Gbit/s平面与100 Gbit/s平面并存，核心层Mesh组网，汇聚层两级汇聚，100 Gbit/s系统覆盖核心层、郊区骨干及部分一级汇聚，早期10 Gbit/s系统从核心层、一级汇聚和二级汇聚端到端完全覆盖，整体架构合理、结构清晰。

4.2 网络能力

核心骨干：采用100 Gbit/s OTN 系统，覆盖城区核心层和郊区骨干层，部署100 Gbit/s设备，网格化（Mesh）组网，提供大带宽、多方向的灵活调度，满足核心层局间互联的承载需求。

图4 OTN网络架构图

一级汇聚：部分采用100 Gbit/s OTN系统，覆盖城区/郊区一级汇聚层，部署100 Gbit/s设备，能满足BRAS/SR下沉，上行100 GE端口升级以及大颗粒集客业务承载需求。

二级汇聚：采用10 Gbit/s OTN系统，以综合业务区为单位进行覆盖，能够支撑OLT上行GE/10 GE接入及大颗粒集客业务接入承载需求。

4.3 未来网络发展方向

构建一张资源可全局调度、能力可全面开放、容量可弹性伸缩、架构可灵活调整的新一代网络，以适应中国移动数字化服务战略布局的发展需要。

5 OTN网演进方案

5.1 核心层

5.1.1 按需扩容400 Gbit/s，提升系统容量、节省槽位资源

100 Gbit/s与200 Gbit/s/400 Gbit/s都是相干技术，系统支持混合传输，不影响原有100 Gbit/s业务传输质量，现有光层平台可以完全利旧兼容，具备平滑升级演进条件。核心层100 Gbit/s OTN系统，可按需扩容双载波400 Gbit/s单板或升级现网2路100 Gbit/s线路单板（配置400 Gbit/s License），配置双载波400 Gbit/s模 式（2×200 GHz ePDM-16QAM模式， 2×50 GHz谱宽），释放现网核心层机房空间压力，降低单容量功耗。

5.1.2 新扩子架采用集群方式，实现电层资源共享

通过集群方案，打通核心节点跨子架之间的业务资源调度，支持端口、槽位、逐步实现电层带宽资源池化，业务规划、业务调度不再受单框制约，降低业务对接和调度成本，分摊多个电层子架功耗和散热压力，提升核心节点电域灵活调度能力。

5.1.3 基于光电混合优化，构建高效光交叉系统

基于现有光缆路由拓扑，结合ROADM/OXC进行光层扩展优化，构建核心层局间业务高效调度转接网络，提升大颗粒业务转接效率。

5.1.4 以DC为中心建网，具备高承载效率和灵活性考虑以DC中心建网，随着本地IDC节点规划，网络结构不断调整。利用光电混合技术，快速扩展光方向和节点，通过池化资源实现大小颗粒业务灵活调度，网络具备可扩展性和灵活性。同时，可开启ASON，使能自动重路由保护，提升业务安全性。

5.2 汇聚层

5.2.1 一级汇聚，逐步扩大100 Gbit/s覆盖范围

将当前10 Gbit/s OTN一级汇聚节点及潜在热点节点，统一规划纳入到100 Gbit/s OTN一级汇聚环。

5.2.2 二级汇聚，新建场景采用融合VC交叉功能的PIC设备建网

以综合业务区汇聚机房为基准，PIC（200 Gbit/s/400 Gbit/s/800 Gbit/s光子集成技术）按需部署至二级汇聚，逐步开启OTN网络的SDH能力，接入层提供PON/WDM/OTN/PTN多种接入技术，满足OLT和BBU集中化，有纤/无纤不同场景下接入需求，构建端到端100 Gbit/s城域网络，提供大带宽资源池。

6 总结

本文以支撑超大城市城域光传输网发展为主线，针对目前网络存在的可靠性不足、光层不灵活、维护成本高、局房空间电力不足等现实问题的结合目前业界400 Gbit/s、集群、OXC、光子集成先进技术提出解决方案。核心层应满足易扩展、更弹性、高集成、高可靠；汇聚层应满足OTN to CO网络融合、架构极简、业务综合承载，为未来城域光传输网发展与演进提供技术参考。