基于PTN 汇聚设备解决连片山区OLT上联组网策略研究

［白龙飞 薛其林 孙磊 高恩广 崔超］

1 引言

近几年，中国移动在个人toC 和政企toB 市场不断深耕，面对家庭客户数字化、智能化需求日趋旺盛，面向智慧家庭的toH 市场也在重点布局。PON 网络依然是智慧家庭、数字家庭发展的重要支撑。但连片山区、偏远地区受制于经济发展和网络配置不均衡等因素影响，网络承载能力相对不足，随着乡村振兴战略的不断推进，直播带货、网络营销对网络的需求不断增加，PON网络急需优化提升，特别是网络安全需要进一步优化。本文将通过对连片山区OLT 上行建设模式进行分类分析，提出一种基于PTN 汇聚设备的上联解决方案，为建设单位及运营商提供更好的建设思路及方案参考。

2 连片山区有线宽带接入架构

2.1 有线宽带总体接入架构

有线宽带接入指用户网络接口与相关的业务节点接口之间，全程以光纤作为传输媒质，或者以光纤作为主干传输媒质、以金属线或者无线作为用户末端传输媒质的一种接入承载方式。有线宽带接入包括FTTH（fiber to the home，光纤到户）、FTTO（fiber to the office，光纤到办公室）、FTTB/C（fiber to the building/curb，光纤到大楼/路边）、FTTCab（fiber to the cabinet，光纤到交换箱）等典型应用类型，通称为FTTx[1]。有线宽带接入网基本概念如图1 所示。

图1 有线宽带接入网基本概念

有线宽带接入主要以PON（passive optical network，无源光纤网络）技术承载，分为EPON（ethernet passive optical network，以太无源光网络）和GPON（gigabit passive optical network，吉比特无源光网络）两种方式。目前多采用GPON 方式作为技术承载。有线宽带接入网主要由OLT（光线路终端）、ODN（光分配网）、ONU/ONT（光网络单元）等组成。有线接入网光缆分为主干接入光缆、末端接入光缆和引入光缆[2]。

2.2 连片山区有线宽带接入光缆网结构

连片山区宽带业务接入较为分散，用户不集中，随着经济发展和网络建设的深入推进，为保障客户的带宽，提升客户感知，OLT 设备从建网初期主要集中在乡镇，转变为向客户较为集中区域进一步延伸。由于连片山区，村庄集中度相较于平原地区过于稀疏，光缆路由也受制于山脉走向，施工、维护难度和成本均较高。其有线宽带接入光缆网结构如图2 所示。

图2 连片山区宽带接入光缆网结构（示意）

3 基于PTN 汇聚设备的OLT 上联组网策略

3.1 场景特点及现有方案问题分析

OLT 上联方式一般分为两种：连接汇聚交换机再上联BRAS 或直连BRAS，上行一般选择两条物理路由，分别上联两个不同的BRAS。针对以上上联方式，传输一般提供裸光纤或波分方式，但连片山区受路由影响极为明显，针对于已下沉客户相对集中区域的OLT 而言，上行至BRAS 路由，主要有如下几个方面的问题。

（1）双路由上联条件受地形因素影响往往不具备，单路由情况较为普遍。

（2）光缆路由安全问题突出，特别是雨季山区极易因暴雨引起的山洪、泥石流、滑坡等情况造成光缆受损，导致服务中断。

（3）县-乡波分波道和端口配置与不断下沉的OLT需求矛盾越发突出，部分区域承载能力明显不足，扩容投资较大。

（4）连片山区距离城区一般较远，裸光纤上联路径较长，铺设成本较高，纤芯资源利用率需进一步提升。

3.2 基于PTN 汇聚设备的OLT 上联组网策略

OTN 和裸纤方案仍然是OLT 上联的主要方式，但在连片山区，环境因素和投资效益，对推进OLT 下沉提高用户感知以及PON 网络安全性都造成了一定影响，本文提出的基于PTN 汇聚设备的上联方案，主要解决投资效益与客户感知和网络安全的矛盾问题。

近几年PTN 设备更新换代的频率不断加快，部分汇聚层PTN 设备已完成了历史使命，存在空载、轻载、封存等情况，设备本身的性能虽不能满足4G/5G 基站、大颗粒政企业务需求，但在连片山区，利用PTN 网络的基本特性，将因升级换代而退网的汇聚层PTN 设备的子架、板卡、光模块等资源，创新性的利旧应用到偏远山区的OLT 设备上行链路扩容等场景中，为OLT 提供上联GE端口,提供环网保护,依然可以发挥巨大作用。该方法具有整合已有传输资源，提高资源使用效率，低成本满足业务发展需求的优势。

该方案可充分发挥PTN 网络特有的MSTP 及TUNNEL保护机制优势，使OLT 上行链路得到PTN 网络提供的主备1:1 保护，加强了OLT 上行链路的安全性，提升了用户感知，如图3 所示。

图3 PTN 汇聚设备承载OLT 上联技术原理图

3.3 案例

本案例位于某地南部山区的A 机房、B 机房内OLT设备，承载用户较少，上行带宽为GE，改造前为裸光纤单路由上联至Z 机房汇聚交换机。OLT 上行链路无保护，经过架空杆路长距离传输。多次因市政施工、自然灾害导致OLT 上行阻断，严重影响客户感知。后期因业务发展，周边村镇陆续下沉OLT 设备，已有光缆线路无法满足新增OLT 设备上行需求，若扩容建设光缆线路资源，投资约为73 万元。

为解决位于某地南部山区的OLT 设备上联问题，依照本策略，分别在A、B、C 三处机房内利旧原有退网的PTN 汇聚设备，组建OLT 专用环路，如图4 所示。A 内的PTN 汇聚设备将周边多个Ge 颗粒的OLT 上行业务收敛为大颗粒业务，只用2 条光缆纤芯便回传至Z 机房汇聚交换机，从而实现了减少了纤芯使用量，避免了低回报的成本投入。

图4 案例网络结构示意图

同时，改造完成后OLT 设备的上联链路也具备了PTN 网络依托于环形组网而提供的1:1的保护功能，即若C 机房至B 机房的设备间光缆中断，PTN 网络可将业务倒换至备用路由，通过A 机房将垛庄的OLT 上行业务转发至Z 机房汇聚交换机，OLT 上行链路不会因为一处光缆中断而导致业务阻断。

本案例共扩容PTN 汇聚设备子架：3 架、扩容单板：24 块、扩容GE 链路：23 个，由于全部为利旧，与两种传统方案扩容对比节约成本240 万人民币。

4 总结

该方案主要将现有退网设备与网络实际需求进行结合，对现有资源进行了充分挖掘，支撑了连片山区有线宽带网络的质量提升，改善用户感知起到了良好的作用。

但由于本方案中PTN 汇聚设备需要双路由上行，对于最末端OLT 仍不能全程解决路由安全问题，需要不断优化路由结构，加大设备覆盖力度，逐步减少连片山区OLT 上联路由保护问题。