城域OTN通道配置策略及落地方案研究

侯 扬，廖庆凯，沈 威

（中国移动通信集团设计院有限公司湖南分公司，湖南 长沙 410000）

1 背 景

随着5G核心网、业务支撑网、承载网以及政企专线等业务流量高速增长，对传输承载能力提出了大颗粒、低时延及高可靠的需求[1]。OTN作为满足上述需求的理想承载网络，扮演了越来越重要的角色，进而对城域OTN提出更高需求。

各运营商每年对城域OTN进行大量投资，但也存在扩容难度大和成本高的问题。为落实降本增效的管理要求，需要合理进行波道资源的配置，以满足业务需求，降低成本。如何提高OTN投资能效是本文研究的重点[2]。

2 城域OTN现状分析

2.1 现状及承载业务分析

城域OTN依照网络层级划分，主要分为核心层、骨干汇聚层（市-县）、城域汇聚层以及郊外汇聚层，各省份OTN网络架构类似，但组网方式略有不同[3]。OTN核心及骨干汇聚层多采用80×100G系统，城域及郊外汇聚层多采用80×10G系统。

承载的业务有核心网、承载网、业务支撑网、4G/5G上行、BRAS及OLT上行等，带宽主要为100 GHz和10 GHz。通过流量流向分析，骨干汇聚层县至市是OTN网络的主要方向，县与县之间对OTN承载需求并不大，仅政企业务存在县与县间波道需求，但10G以上大颗粒业务很少，现网基本可以满足[4]。

2.2 存在主要问题

城域OTN核心层及城域汇聚层承载大量业务的局间互连电路，但早期系统承载能力低，且存在大量低速率子波道，系统利用率较低。骨干汇聚层面临大量业务上行需求，扩容和投资压力大[5]。

3 建设策略

面对传统各类业务需求的增长及5G新业务的发展，城域OTN应深入分析现网资源配置情况，进一步挖掘现网潜力，合理进行波道资源配置，以达到满足业务需求同时降低成本，提高OTN投资能效的目标，进而降本增效。

3.1 核心及城域汇聚层

对业务级别进行分类，安全性要求较低的业务采取裸光纤承载，做好波道资源使用规划，提升波道利用率[6]。

3.2 骨干汇聚层

优化100G波道配置，采用独享性100G波道对现网波道进行优化，降低投资并提高承载能力。针对100G业务，根据需求的业务局向配置100G波道。针对10G业务，应深入分析现有波道配置情况以及业务需求模型，采用独享性波道方案对现有100G波道配置进行优化，同时市县一、二机楼之间采用裸光纤承载，节省的线路100G板卡可用于后期波道扩容[7]。新扩容波道采用独享性波道扩容方案，可有效减少投资。

4 建设方案

4.1 核心层及城域汇聚层波道整合方案

目前，OTN系统存在大量早期的低速率子波道，因各类工程的不断叠加和原有业务的割接调整，造成多个整波资源中仅有少数的子波道被占用，剩余资源长时间空载运行，造成传输资源浪费[8]。故核心及城域汇聚层应做好波道资源使用规划，提升波道利用率，同时应提升业务需求与波道资源的匹配度，适度考虑冗余。具体整合过程如图1所示。

图1 城域OTN波道整合图

面向未来，OTN系统主要为100G和超100G需求，应充分考虑波道配置的影响，统筹存量并按需扩容，在满足业务需求的前提下优化传输资源。

4.2 骨干汇聚层100G波道配置方案

4.2.1 主要问题分析

目前各省城域骨干层OTN系统早期受投资限制，100G波道扩容主要采用共享型方式。共享性方式是多个县节点采用共享1波100G波道的方式。100G波道扩容，通过新增线路板连接至合/分波板，每新增1波，有业务上下的站点东西向各需线路板1块，即每站点每波需配置线路板两块，随着波道数量增加，线路板数量成倍增长，投资成本大大提高[9]。

以某县OTN南网2020年OTN平面波道扩容投资进行分析，线路板投资2.5×106元，总投资3.62×106元，线路板投资占比69%，可得到如下结论。OTN线路板单价贵，需求多，是OTN扩容成本高的主要原因。

4.2.2 思路及策略

打破传统各区县共享波道部署方式，分析业务实际承载需求，考虑到目前业务需求主要流向为县区至市核心机房的南北流向，且目前各县需求基本都超过100G，采用独享性波道的方式对现有波道进行整改，挖掘并释放出前期投资的线路单板，并用于新波道扩容，节省了扩容投资成本的同时为现网获得更多波道资源，提升传输网承载能力，进而降本增效。

4.2.3 独享性波道与共享性波道扩容比较分析

独享性波道是1个县独享1波100G，该县一、二机楼和市一、二机楼4个OTM站点上下业务，其余站点穿通的方式。下面分两种场景，分别采用共享型扩容方案与独享型扩容方案深入对比需要的100G线路板数量。

（1）场景1：市1和市2为地市核心机楼，下带两县的一、二机楼，组成两县6站点模型。在共享型波道模式下，每波道在各站点6站点均需具备业务上下能力，则：

式中，n为线路板数；6为站点数；2表示每站点每波需配置线路板2块；λn表示波道数。

在独享型波道模式下，每县一、二机楼及地市一、二机楼4站点具备业务上下能力，则：

式中，m为线路板数；4为站点数；2表示每站点每波需配置线路板2块；λm表示波道数。

如甲、乙县各需求带宽10 GHz，则共享型波道两县共享1个100G波道可满足带宽需求，而独享型波道两县各需1各100G波道可满足带宽需求，即两个100G。具体分析如表1所示。

表1 两县各种带宽需求下两种不同波道线路单板需求数量

在甲、乙两县需求带宽均小于等于50 GHz时，共享型波道方案需求单板少于独享型波道方案,在甲、乙两县需求带宽均大于50 GHz时，共享型波道方案需求单板多于独享型波道方案。

（2）场景2：市1和市2为地市核心机楼，下带三县的一、二机楼，组成三县8站点模型。在共享型波道模式下，每波道在各8站点均需具备业务上下能力，则：

式中，n为线路板数；2表示每站点每波需配置线路板2块；λn表示波道数。

在独享型波道模式下，每县一、二机楼及地市1和市2机楼4站点具备业务上下能力，计算公式即式（2）。具体分析如表2所示。

表2 三县各种带宽需求下两种不同波道线路单板需求数量

在甲、乙以及丙三县需求带宽均小于等于30 GHz时，共享型波道方案需求单板少于独享型波道方案，在甲、乙以及丙三县需求带宽均大于30 GHz时，共享型波道方案需求单板多于独享型波道方案。

从节省费用角度，选择何种波道扩容方式与环网站点多少及各站点带宽有关。总得来说，业务大、站点多适合独享型波道，反之适合共享型波道。根据常见的组网方式，目前单县接入业务基本已大于50G，应采用独享型波道方式，可有效降低投资。

4.2.4 具体解决方案

对原共享性波道进行整合，改为某县区独享100G，其他站点穿通，完成波道整合后，在不影响原业务承载的情况下，释放出线路板资源。

以两县6站点为例，在共享性模型下，λ1和λ2波由于均需在甲1、甲2、乙1、乙2、市1以及市2具备业务上下能力，均需配置两块线路板，共需24块100G线路单板。在独享性模型下，在保证甲、乙两县波道带宽不变的情况下，共需100G线路单板16块。按照上述的波道调整方式扩容，相对于传统共享型扩容方式能节约8块线路板。

利旧节约的线路板进行新波道扩容。在共享性模型下，扩容波道λ3均需在甲1、甲2、乙1、乙2、市1以及市2配置两块线路板，扩容该波道OTN环网共计需要12块单板。考虑利旧线路板8块，故需新投资线路板4块，甲县获得50G、乙县获得50G能力。在独享性模型下，在保证甲、乙两县扩容波道带宽不变的情况下，λ3波甲县独占，λ4波乙县独占，共需配置16块线路板。考虑利旧线路板8块，故需新投资线路板8块，甲县获得100G、乙县获得100G能力。

4.2.5 前后对比

OTN波道扩容方案，采用波道整合和单板利旧方案对两县6站点模型进行波道调整后，可利旧线路板8块。新扩容100G时，只需考虑新增加线路板8块，业务板4块，则可由1波100G扩容为两波200G能力。按运营商目前集采价核算，每100G成本由2.38×106元降低为9.91×105元，成本下降58.4%，同时总投资下降16.8%。随着环网大小的扩大，每增加一县两节点，节省的费用会更多。

4.3 结 论

采用独享性波道的方式及一、二机楼之间采用裸纤承载的方案对现有波道进行整改，挖掘并释放出前期投资的线路单板，并用于新波道扩容，节省了扩容投资成本的同时为现网获得更多波道资源，提升了传输网承载能力，符合深度挖掘现网潜力，更大促进提质增效，有效确保企业高质量发展[10]。