打破区域概念构建沿黄河轴线的省本一体化智简网络

朱 磊，李壮志，孙 涛（.中国联通德州分公司，山东德州 53000；.中国联通山东分公司，山东济南 5000）

1 概述

2017年6月山东省第十一次党代会报告明确提出“以济南为依托，实施北跨东延、携河发展，在黄河沿岸高起点、高标准、高水平规划建设国家新旧动能转换先行区”，中国联通山东省公司在年初的工作会也明确提出积极跟进配套的信息化建设，形成领先的信息化高地。

《山东新旧动能转换综合试验区建设总体方案》的落实及省委、省政府“北跨东延”战略的实施，有力推动了齐河与先行区一体发展，德州市齐河县纳入先行区建设总体布局，推动黄河北展区融为一体，统一规划、统一开发，统筹推进黄河沿岸生态保护与景观塑造，打造黄河下游生态经济发展高地。省政府将推动济南新材料产业园与齐河经济开发区、齐鲁高新区融合对接，打造全国重要的新材料产业和高新技术创新转化高地；推动黄河沿岸旅游资源优化组合，打造国家级旅游度假区；加强物流资源整合，打造区域性物流发展基地。

越来越多的高新技术企业将会落户齐河产业园区，齐河至济南的专线电路将会迎来爆炸式发展。如何降低专线电路时延，提升用户感知；降低专线成本，增加市场竞争力是中国联通德州分公司急需解决的难题。

2 现状调查

2.1 业务路径

根据德州各区县所处地理位置，德州联通本地网构建了东5 县（庆云、乐陵、陵城、临邑和宁津）和南5县（武城、夏津、禹城、齐河和平原）的市县光缆网络及传输系统，传输网络及节点位置GIS如图1所示。

图1 传输网络及节点位置GIS图

目前现网小颗粒跨域以太网专线电路均通过SDH 网络承载。现网齐河至济南的专线电路的主要路径为客户分支交换机→光收发→MSAP→齐河县乡SDH→德州市县SDH（OVER 德州市县OTN）→德州核心SDH→省干ASON（OVER 省干OTN）→济南本地核心层ASON→汇聚层SDH→客户总部交换机，整体的网络路径如图2所示。

2.2 业务成本

根据齐河—济南的专线电路路径网络图，2018 年3 月对齐河至济南的专线电路成本进行了分析，以100M EOS 专线电路为例，经测算成本为49 131.3 元。各成本组成如表1所示。

2.3 业务时延

对齐河至济南的专线电路时延进行了分析并测试验证，其电路时延为2 785 μs，其中光缆传输时延占整个时延的50.27%，SDH 设备传输时延占整个时延的43.45%，具体如表2所示。

图2 专线电路路径网络图（改造前）

表1 齐河至济南100M EOS专线电路成本（改造前）

表2 齐河至济南专线时延（改造前）

3 网络分析

3.1 承载成本、时延分析

如表3 和表4 所示，影响业务承载成本的原因主要有以下几种：

a）在相同的网络结构下，传统的10G SDH+OTN单Gb业务承载成本远高于PeOTN技术。

b）在相同的承载技术模式下，环路节点数增加导致承载成本上升。

c）网络层级过多也明显增加专线承载成本。

d）设备的背靠背转接需要配置相应的线路侧/客户侧互联端口，这也会增加成本。

后3个因素同时也会导致时延增加。

表3 不同技术专线电路成本对比（单位：元）

表4 设备背靠背对成本及时延影响分析表

光网络的低时延优势源于其对业务信号处理层次极低。光网络工作在L0和L1层，根据表5给出的不同层次网元引入的时延量级，光纤传输时延是光网络电路时延的决定性因素，其次是L1 电层的处理（FEC编解码、成帧/解帧、业务封装等），而L0 光学器件处理时延基本上可以忽略。

表5 OSI七层模型时延分析

由表5 可知，除上述影响成本和时延的后3 个因素外，导致电路时延过高的因素还有：

a）电路的路径迂回，导致光缆传输距离增加。

b）SDH 电路配置转发过程中，过多进入低阶交叉盘。

3.2 确定要因

通过将德州本地网与省内其他地（市）的网络架构比较，并结合德州的地理位置等因素综合对比分析，归纳出导致专线业务承载成本过高，时延过大的6个末端原因，具体如表6所示。

表6 要因分析表

3.2.1 末端原因1：承载网络技术落后

通过对SDH+OTN 与PeOTN 在承载VC 业务的效率及成本对比分析可知，PeOTN 设备上的STM-N 板卡比SDH设备上便宜，并且节省了SDH和OTN背靠背的客户侧板卡，使得PeOTN 承载业务成本只有SDH+OTN 技术的25%。而通过表1 的成本分析发现90.9%的专线成本为SDH网络资源占用成本。

专线电路成本各专业占比如图3所示。

图3 专线成本各专业占比

3.2.2 末端原因2：环路节点数过多

现网的SDH 为环网结构，每个环路上有4～7 个节点。现网承载的业务均为汇聚型业务，只有上下级业务网元的竖向流量，环路上的节点共享整个环路的带宽。以2 点环的成本为参考基准，每增加1 个节点，专线电路在环网上分摊的成本就会增加50%，环路上节点过多是承载成本过高的一个主要原因。承载专线业务的环路，每个2.5G SDH 环路增加1 个节点，专线电路成本增加4.23%；每个10G SDH 环路增加1 个节点，专线电路成本增加1.83%；每个100G OTN 环路增加1个节点，专线电路成本增加0.61%

3.2.3 末端原因3：网络层级过多

目前德州SDH 网络分为核心层、汇聚层、边缘汇聚层和接入层4 层结构，市县汇聚层由于存在多个独立的平台，为方便业务调度，需要搭建一个核心层进行业务调度。整个核心层分摊成本占整条专线成本的4.9%，

3.2.4 末端原因4：设备的背靠背转接

由于网络层级、网络安全及不同厂家设备互通等原因，省干ASON与本地网SDH、市县汇聚层SDH和县乡边缘汇聚层SDH 都存在背靠背转接的情况。目前只有市县汇聚层SDH 和县乡边缘汇聚层SDH 之间的背靠背转接可以进行优化，背靠背转接成本占整个专业的4.6%。

3.2.5 末端原因5：专线电路路径迂回

根据德州本地网及省干网络拓扑结构，齐河—德州的本地（市）县汇聚层光缆路由为齐河—平原—德州，而德州—济南的干线光缆路由为德州—平原—齐河—济南。现网齐河的电路路由为齐河—平原—德州—平原—齐河—济南，光缆传输距离增加了180 km，光缆传输时延增加了900 μs，占整条电路时延的33.8%。

3.2.6 末端原因6：配置VC12颗粒穿通交叉

查看德州本地SDH 网电路时隙图，发现在进行通道规划时，并未将整条VC4 通道划分为某个网元独享，而是环路上所有网元共享一条VC4 通道，经测试，SDH 设备只进行VC4 颗粒的转发穿通时，时延为25 μs，当进行VC12 颗粒业务的转发穿通时，时延增加65 μs。现网SDH 封装及转发时延为1 210 μs，占全部时延的43.45%。

通过上述分析可知，末端原因1、2、5 和6 为影响成本及时延的重要因素，末端原因2 和3 为非重要因素。

4 制定对策

4.1 确定方案

本文运用因素法提出了多个方案，方案优选评分如表7所示。

表7 方案优选评分

确定方案后，按照5W1H原则制定了对策，对网络进行优化，具体如表8所示。

表8 优化措施表

4.2 网络实施

德州联通根据业务现状及后期业务需求，结合传输网络现状，制定了多个实现“济南—齐河”省本一体化方案，最终确定采用齐河县局华为县乡波分OSN9600 子架与济南四里村本地网PeOTN 核心OSN9600子架2点成环的方案。2018年8月1日，德州联通邀请中国联通山东省公司及济南分公司负责该项目的相关人员来到齐河分公司，现场考察省本一体化对接方案及光缆路由，设计方案获得省公司及地（市）分公司的一致认可，该项目通过立项审批，进入实施阶段。2019 年2 月，完成相应设备安装及网络调测，进入试运行阶段，正式打通了齐河至济南通道，随后加载业务进行相关性能测试，相关性能指标满足合设计要求。改造后的网络图如图4所示。

4.3 效果验证

济南—齐河省本一体化改造完成后，经测算分析，齐河至济南100M EOS 专线电路成本由49 131.3元降至16 811.3元，降低了65.8%（见表9）。

图4 专线电路路径网络图（改造后）

表9 齐河至济南100M EOS专线电路成本（改造后）

济南—齐河省本一体化改造完成后，通过加载业务电路进行测试验证，齐河至济南专线电路时延由2 785 μs降至940 μs（见表10）。

表10 齐河至济南专线时延（改造后）

4.4 产品发布

山东联通在2019 年5 月21 日携手华为等业界厂商开始探索政企专线业务的升级，推出了智慧光网“SD-FAST”产品，其区别于传统专线，拥有四大优势：F 代表“快速响应”，实现业务“天”级开通、“秒”级提速；A 代表“弹性带宽”，2M～100G 的带宽颗粒随需而选；S代表“自助服务”，客户可以通过APP 或Web 实现网络自主监控和服务自助升级；T 代表“时延可视”，时延缩短到ms 级，并且可视可选。其中沿黄河轴线的“济南—齐河—德州”省本一体化智简网络也在其列。山东联通的智慧光网将实现省内专线10 ms 时延圈，济南与青岛之间3 ms时延圈，济南、青岛到周边城市2 ms时延圈，如图5所示。

图5 山东联通智慧光网时延圈

5 结束语

在山东新旧动能转换综合试验区，山东联通打破干线本地格局，通过搭建齐河—济南的直达通道实现业务快速直通，端到端专线业务路由从11跳节点减少至6 跳节点，既降低了专线电路时延，提升了用户感知，又降低了专线成本，增加了市场竞争力。符合未来网络架构的业务承载策略。