移动城域网优化思路分析.doc

移动城域网优化思路分析规划建设一个高效、融合的传送网，需要对当前城域网进行合理规划调整，既要提供足够容量、保障网络安全，还要充分利用现有网络资源。目前中国移动城域网常见的组网应用中，在网络容量和网络安全上还存在一些不足。一是接入环容量不足。移动城域网大量采用155M接入环，同时受光缆资源影响，每个155M接入环上节点数量比较大，有的甚至超过30个基站节点，造成目前155M接入环负载率特别高。尤其是市区每个基站节点电路需求大，155M速率接入环除提供基站业务外，对附近大客户数据业务的接入已经无能为力了。二是骨干节点压力过大。基站接入环通过2.5G速率骨干环进行业务汇聚并传送到中心节点的组网方式，是目前中国移动最主要的城域网组网形式。由于移动主要以汇聚型业务为主，最大能处理县到市16个VC4容量，随着基站数量的增加，基站载频的增加，对骨干环网容量造成很大压力。特别有些地区光缆资源有限，骨干环内节点多，于是分配到每个节点的带宽就更小。三是融合的骨干汇聚层网络效率低。现有网络主要以一种二层模型进行组网，即2.5G骨干汇聚环带155M接入环。这种简化的二层组网方式存在一定的不合理性，造成网络调度能力降低、网络汇聚能力不足等。而一个标准的三层模型包含骨干、汇聚、接入三个不同的层面，各自有不同的网络定位，有机融合，效率更高。四是网络安全存在隐患。网络安全是移动网络中的重点问题，一方面是网络保护，如常见的复用段保护、子网连接保护等;另一方面对于重要节点的保护，双节点主要应用于骨干节点和汇聚节点，这些节点在网络中担当不可估量的重要职责，一旦由于外部环境如电源、交接箱、多段光缆或节点本身失效，都将造成灾难性的故障，损失是不可估量的。随着10GSDH技术的成熟，移动网络对大容量SDH的应用逐步放开，近几年10GSDH在各城域网上大量应用。然而我们知道，原有2.5G已经搭建了县到市的骨干网，甚至是多个平面的骨干网，如何安全、高效地应用新建的10GSDH解决网络中的容量和安全性是一个极为重要的问题。传输网络中容量与安全性是矛盾的两个方面，而且网络中不存在绝对的安全性，我们需要针对机房环境差、维护力量薄弱的县级节点从技术力量上保障其安全性，对终结业务的终端节点只能从负荷分担、环境本身进行改造和优化。新建10G骨干环与现有2.5G网络的融合是解决网络容量与安全的重要方式，如下图所示，新建10G骨干环将原有2.5G环分为两个部分，在交换节点机房终结业务的设备连接两个骨干设备(同一机房或不同交换机房)，原2.5G设备按光缆分布分地域下挂在两个10G骨干节点上，一般为相邻县级节点。这种双归属网络是在保证网络容量的同时，提高网络安全性的重要举措。在保护方式上可以采用灵活的配置，由于接入层要求调度灵活，接入数量不确定，所以一般都采用子网连接保护(SNCP)方式;骨干层和汇聚层业务形式主要是基站业务汇聚，采用复用段保护(MSP)方式或SNCP保护方式都可实现。方案一：三个层面采用SNCP+MSP+SNCP保护方式，如上图所示，以开通BSC机房节点A1至基站节点D2之间的业务为例说明。终结业务的节点A1与四个骨干节点形成跨环的SNCP保护，任意VC4之间进行任意调度。下行业务A1并发后，在节点B4选收，经过中间2.5G复用段环业务传送到C2，业务在C2再次并发后基站D2处选收(接入环利用汇聚环14个VC4形成虚拟保护环);上行基站业务按相同路径反方向经过两次并发后在A1选收，完成业务的双向传送。在此过程中B1与B2、B3与B4、C2与C3重要节点实现节点保护，其中业务以B1、B4、C2为主用节点，B2、B3、C3为备用节点。在此网络中骨干层可提供64个VC4的调度能力，汇聚层可提供16个VC4的汇聚能力，每个汇聚环各节点之间可提供接入16个等效的155M接入环能力。方案二：三个层面采用MSP+MSP+SNCP保护方式，如上图所示，仍然以B1、B4、C2为主用节点传送A1至D2之间的业务。骨干环与汇聚环之间要实现跨复用段环的业务保护，需要在备用B3节点处补充适当的交叉连接，才可实现B4与B3之间的节点保护，B3的操作与B4节点完全相同;汇聚环与接入环之间的保护方式与方案一相同，下行业务在C2并发在D2选收，反之亦然，实现C2与C3节点间的保护;由于骨干为MSP环，要实现B1与B2之间的节点保护，在A1、B1、B2之间还得构建三点之间以VC4为通道的SNCP环网。在网络容量上方案二与方案一完全相同，在交叉配置上较方案一稍复杂。随着ASON技术的成熟，对于骨干层10G环，中国移动普遍倾向于采用具备ASON升级能力的MSTP构建，为充分考虑ASON网络保护方式，采用方案一更易于向ASON平滑过渡。由于目前中国移动主体业务以汇聚型基站业务为主，运营、维护、管理工作也是以地市为单位集中进行，在绝大部分县、镇、村行政区域少有网络维护力量。对于县城，在该县辖区不居中的情况下，考虑增加部分乡镇汇聚节点更有利于接入环网的改造，有利于光缆资源的充分利用，同时降低部分光缆、光缆交接箱的压力。在解决骨干汇聚节点双归属问题上，对于跨县的接入环(实环或者虚拟环)的存在更有利于接入环网的规划，保障网络的安全。根据这两个原则对光缆网的优化更易于移动传送网的规划改造。本地传输网网络架构优化分析0 前言 随着目前各大运营商大规模建设步伐逐渐放缓，为使网络具有更为合理的网络架构，更高的网络可靠性，更好地满足下一步3G网络大量的电路需求，并使本地网网络架构适合将来ASON技术的引入，网络架构需要进行相应的调整和优化，本文着重从网络结构、保护方式、下载方式、设备选择等方面对本地传输网的调整优化方向进行分析。 1 网络架构的选择 目前大部分运营商的本地传输网络选择的是二层或三层网络架构。两层网络架构将骨干层和汇聚层合二为一，通常在较小的本地网中出现，在较大的本地网中主要为三层网络架构。 挂接方式1在早期的传输网络中经常采用，后考虑到节约设备和机房空间，慢慢演进至挂接方式2。该挂接方式节约了汇聚层机房大量的155M设备，减少了故障点，降低了成本。该架构层次非常清晰，便于分层管理，各环可有独立的通路组织图，便于规划和维护，各环环路长度相对较短，易于避免长路径环路故障率较高的缺点，为当前最为普遍的传输网络架构。 但随着技术的发展和对网络安全要求的提高，该网络架构慢慢暴露出了一些问题： a）由于网络层间均为单节点挂接，当出现上层网络单节点失效时，该节点挂接的下层网络业务将全部丢失。因此骨干层和汇聚层节点的失效对网络的影响非常大，特别是中心机房节点，目前大规模采用10G以上速率的传输设备，该设备的节点失效对整个网络的影响可以说是灾难性的。 b）运维部门需要分别对骨干层、汇聚层和接入层在网管上操作3次，工作量较大。 c）考虑到向ASON的演进，今后骨干层和汇聚层将逐渐形成MESH网络。目前该架构采用的保护方式主要为复用段形式，在两处断纤时并不能给予电信级的保护，倒换时间将远超过50ms，而且对于ASON的路径分离原则不建议在骨干层和汇聚层间进行单点转接。 笔者认为今后的传输网络将逐渐向双节点挂接的网络过渡。目前一些运营商采用了双平面的挂接方式。 该种挂接方式接入环分别挂接在两个平面上，电路采用双平面分担的方式，在某一平面汇聚层节点设备失效时将有一半业务丢失。该种双节点保护方式不能实现单节点失效时对所有业务的保护，因此一般不建议采用该保护方式。 该种挂接方式可以实现在单节点失效时业务的完全保护，因此是真正的双节点保护。该方式又可以分为实纤方式和虚纤方式，一般骨干层与汇聚层间采用实纤方式，但对于汇聚层与接入层之间，为了节约光缆，建议采使用虚纤方式。 2 保护方式的选择 目前进行双节点挂接有多种保护方式，如SNCP+SNCP、MSP+MSP、SNCP+MSP等，当然，PP环可作为SNCP的一种特殊存在形式。 2.1适应原有维护习惯的改造方式 前面已经提到，本地网单节点挂接时骨干/汇聚层复用段保护方式使用较多，在不修改原有保护方式完成网络的演进对运维而言是相对比较容易接受的一种方式。 一般建议在骨干层与汇聚层间采用复用段的DNI保护方式，汇聚层与接入层采用MSP+PP的方式，这两种保护方式在现网中有一定的应用案例，技术相对成熟。 存在问题：随着中心机房容量的极大提升，普遍采用了10G速率的大容量传输设备，下载设备与大容量传输设备单节点相连，下载设备的逐渐增多，一旦中心机房传输主设备节点失效，将造成大面积的网络瘫痪，而目前这种恶性事故在多个运营商均有发生。 解决思路：可以用双节点下挂的方式进行解决，在中心节点设备失效时下载设备业务完全不丢失，下载设备失效时只影响本机的较少业务。 方法1：在下载环处不宜采用MSP+MSP的方式，据多个厂家的测试数据表明，同一个网络中多MSP+MSP对倒换时间有较大的影响。 方法2：用MSP+全网SNCP的保护方式，全网SNCP即从接入层至中心机房下载设备全部采用SNCP方式，但可以与MSP方式组合使用，在MSP保护方式的环路中同样进行双发选收，这种保护方式很好地解决了双节点下挂的问题，但却造成骨干/汇聚层带宽利用率下降了一半。 目前方法2在现网中已被一些运营商所采用，但由于带宽利用率下降一半的问题，运营商在采用该种方式时必须考虑到成本问题。 2.2SNCP的改造方式 目前SNCP+SNCP的分层保护方式鉴于大多厂家倒换时间较长，不是一种非常适合本地网改造的方案，但特殊形式的PP+PP环保护是一种全网SNCP保护方式，即从接入点至下载点的SNCP保护，也可俗称为大PP环保护方式，这种保护方式原理非常简单，因为本地网电路大量属于集中型业务，所以基本不存在浪费带宽的问题，因此在电路利用率方面与复用段保护是基本一致的。 这种保护方式的优点如下： a）全网的SNCP保护方式可以实现全程全网只需做一次电路，这样对维护的压力可以减小。 b）全网SNCP保护方式将极大地淡化通路组织图的概念，而重视全网端口的对应表，这种方式与今后的ASON保护方式是异曲同工的，通路组织图概念的淡化将不再强调必须准确了解全网电路的路径，将极大地减少维护工作量。 c）除接入点与下载点任意设备失效均不会影响业务，由于中心机房设备将下挂大量下载设备，因此有效地进行了风险分担。d）骨干层将来向ASON演进时可直接将电路属性更改为1+恢复的形式，演进方式非常平滑，而且由于全网相当于永久1+1的保护方式，在多处断纤的情况下下载点倒换时间均远小于50ms。 e）可以做到中心节点设备失效时下载电路的完全保护，大PP环便于下载设备与两个机房的主设备相连，而且不会多占用带宽，该方式并没有增加主设备的光口，而且一旦两个机房下载设备在同一个下载环中，还可以减少中心节点设备一半的下载光口。 这种保护方式的缺点如下： a）直接采用全网SNCP的保护方式，这对原有网络必须进行复用段改SNCP的大规模电路调整。这种改造方式需要设备性能的支持，如果能在同一环路中同时支持SNCP和复用段保护的方式，则对电路的影响较小，但如果不支持，则涉及到大量电路的保护属性改变，可能中断电路的时间较长，在网络改造时需要注意。 b）由于以前是分层进行保护，各环的保护路径相对较短，全网SNCP的改造后形成整个本地网的大PP环，保护路径较长，因此两处断纤的可能性增大，由于骨干/汇聚层光缆段落相对较少，目前可采用光纤倒换器的方式进行保护，这样在多处断纤时业务也可以得到保护，相当于形成了分层的网络保护，而且由于本地网光缆长跨距段落有限，因此使用光纤倒换器后对跨距规格基本没有影响；将来采用了ASON技术以后将形成骨干/汇聚层的MESH网结构，与使用光纤倒换器相比减少了为每段光缆寻找备用路由的工作量，并且全网实现了智能化。 c）由于考虑全网的双节点保护，因此下载设备需与两个中心机房的主设备相连，因此将占用一定数量的局间光缆。 d）一些厂家网管不支持对SNCP进行批量电路操作，有可能会增加一些网管工作量。 3 设备选择 除超大型本地网外，大型波分设备在很长一段时间内都不会是优先选择，而且如粗波分容量较小，速率较低，距离较短，与SDH相比没有明显的竞争优势，除在一些特殊场合，将不会成为本地网内的主流应用，因此主要考虑ASON/SDH的选型要求。 3.1大容量低阶交叉设备 对于多业务网并存的运营商如中国联通，已经需要大容量的低阶交叉，中国电信和中国网通虽然目前对低阶交叉需求不大，但今后随着3G牌照的发放也将带来对低阶交叉的需求。对于单业务运营商如中国移动，今后将面临传统G网与3G网络并存的问题，必然会造成对大量低阶交叉功能的需求。因此，目前各大运营商传输网络虽不一定立即配置大容量的低阶交叉，但必须考虑传输设备在低阶交叉功能上的平滑升级性。 3.2光口冗余度较大 基于便于扩容与今后MESH化的原则，主节点设备必须有相当的光口预留，像大型本地网由于容量及MESH化的要求将耗费大量的光口，而且目前主节点设备普遍具有数百G的高阶交叉，槽位背板容量普遍基于10G或以上带宽，在这种槽位上下低速率业务如155M光口将大量耗费槽位资源，而且不利于形成风险分担，因此建议主节点设备不再提供低速率业务端口，下载功能由下载设备完成，大量的下载设备均进行双节点保护，由于业务分担在各个下载设备上，有效进行了风险分担。基于对主节点设备槽位资源的节约，下载设备群路光口建议使用10G/2.5G速率。 3.3向ASON的平滑演进 基于ASON是传输网的发展方向，而且在近期内将会有大规模的应用，因此主设备必须具备今后向ASON平滑演进的功能，基于ASON保护方式有多种，必须结合网络建设的架构要求，选择适当的保护方式，着重考虑现有保护方式今后向ASON演进时的平滑性。 4 其他 a）对于大型本地网，考虑到维护上的便利性，在投资允许的前提下尽量考虑进行网管备份，而且最好不要出现冷备份，尽量避免人工倒换。 b）在进行前期网络规划时还应注意光缆路由的MESH化，没有光缆路由的MESH化，在向ASON升级时将不可能建设一个很好的ASON。 5 总结 总之，今后本地传输网将向更高容量、MESH化，双节点保护、下载业务风险分担等方向进一步发展，只要考虑到本地传输网今后发展中一些需要注意的问题，本地传输网在安全性、容量、维护简易性等各方面均会得到很大的提高。破解移动城域传送网隐忧如何规划建设一个高效、融合的城域传送网，需要对当前城域网进行合理规划调整，既要提供足够容量、保障网络安全，还要充分利用现有网络资源。随着通信网络运营商的竞争重点已从骨干网转向城域网，建立高效经济的支持多业务的城域传送网已经成为运营商的共同目标。从技术的角度，多种技术层出不穷；从运营的角度来看，城域传送网的发展仍存在着一些问题。城域传送网的发展可以说是技术走在了市场的前面，诸多技术百花齐放，但是没有一种很好的业务模式去应用这些技术，在市场和技术面前，从制造商到运营商或多或少存在着困惑和担忧。本文将通过中国移动城域网优化的案例来说明城域网优化对网络运营的重要性。当前网络存在缺陷随着中国移动网络的发展和客户对信息多样性、安全性的需求增长，对基础传送网络的要求也越来越高。而传送网直接面对上层业务和潜质大客户，更需要紧跟时代发展的步伐，满足市场的需求。如何规划建设一个高效、融合的传送网，需要对当前城域网进行合理规划调整，既要提供足够容量、保障网络安全，还要充分利用现有网络资源。目前中国移动城域网常见的组网应用中，在网络容量和网络安全上还存在一些不足，主要表现在以下几个方面：(1)接入环容量不足。移动城域网大量采用155M接入环，同时受光缆资源影响，每个155M接入环上节点数量比较大，有的甚至超过30个基站节点，造成目前155M接入环负载率特别高。尤其是在市区每个基站节点电路需求大，155M速率接入环除提供基站业务外，对附近大客户数据业务的接入已经无能为力了。(2)骨干节点压力过大。基站接入环通过2.5G速率骨干环进行业务汇聚并传送到中心节点的组网方式，是目前中国移动绝大部分城域网组网形式。由于移动主要以汇聚型业务为主，最大能处理县到市16个VC4容量，随着基站数量的增加，基站载频增加，对骨干环网容量造成很大压力。特别有些地区光缆资源有限，骨干环内节点多，于是分配到每个节点的带宽就更小。(3)融合的骨干汇聚层网络效率低。现有网络主要以一种二层模型进行组网，即2.5G骨干汇聚环带155M接入环。这种简化的二层组网方式存在一定的不合理性，造成网络调度能力降低、网络汇聚能力不足等。而一个标准的三层模型包含骨干、汇聚、接入三个不同的层面，各自有不同的网络定位，有机融合，效率更高。(4)网络安全存在隐患。网络安全是移动网络中的重点关注点问题，一方面是网络保护，如常见的复用段保护、子网连接保护等；另一方面对于重要节点的保护，对于双节点保护主要应用于骨干节点和汇聚节点，这些节点在网络中担当不可估量的重要功能，一旦由于外部环境如电源、交接箱、多段光缆或节点本身失效，都将造成灾难性的故障，损失是不可估量的。容量与安全构成矛盾随着10GSDH技术的成熟，移动网络对大容量SDH的应用逐步放开，近几年10GSDH在各城域网上大量应用。然而我们知道原有2.5G已经搭建了县到市的骨干网，甚至是多个平面的骨干网，如何安全、高效应用新建的10GSDH解决网络中的容量和安全性是一个极为重要的问题。传输网络中容量与安全性是矛盾的两个方面：提高网络安全性以牺牲网络容量为代价，同时提高网络容量，单节点负荷增大，节点失效造成的影响面更大。而且网络中不存在绝对的安全性，我们需要针对机房环境差、维护力量薄弱县级节点从技术力量上保障其安全性，对终结业务的终端节点只能从负荷分担、环境本身进行改造和优化。新建10G骨干环与现网2.5G网络的融合是解决网络容量与安全的重要方式，如下图1所示新建10G骨干环将原有2.5G环分为两个部分，在交换节点机房终结业务的设备连接在两个骨干设备(同一机房或不同交换机房)上，原2.5G设备按光缆分布分地域下挂在两个10G骨干节点上，一般为相邻县级节点。这种双归属网络是在保证网络容量的同时，提高网络安全性的重要举措。传送网优化助力网络运营在保护方式上可以采用灵活的配置，由于接入层要求调度灵活，接入数量不确定所以一般都采用子网连接保护(SNCP)方式；骨干层和汇聚层业务形式主要是基站业务汇聚，采用复用段保护(MSP)方式或SNCP保护方式都可实现。方案一：三个层面采用SNCP+MSP+SNCP保护方式，以开通BSC机房节点A1至基站节点D2之间的业务为例说明。终结业务的节点A1与四个骨干节点形成跨环的SNCP保护，任意VC4之间进行任意调度。下行业务A1并发后，在节点B4选收，经过中间2.5G复用段环业务传送到C2，业务在C2再次并发后基站D2处选收(接入环利用汇聚环14个VC4形成虚拟保护环)；上行基站业务按相同路径反方向经过两次并发