城域光傳送網光纜組網方案深入研究
經過近幾年的建設，各運營商的城域光傳送網已初具規模，但是隨著網絡的發展和整個通信環境的變化、越來越多的數據和多媒體等新業務的涌現以及3G業務的即將開通，對目前的城域光傳送網提出了新的要求，因此，在建設的同時對現網進行優化勢在必行。文章從現狀分析入手，結合不同情況對城域光傳送網光纜組網方案進行研究。
1、城域光傳送網簡介
1.1 城域光傳送網的基本概念
城域傳送網是本地傳送網覆蓋城市及其郊區范圍的部分，即本地傳送網在城市區域的具體實現，負責在城域范圍內為數據網絡節點(如路由器和交換機)和各類業務網絡提供傳輸電路(如公共交換電話網交換機之間、基站與移動交換機之間、移動交換機之間的傳輸電路)，或直接為具有某些特殊需求的客戶(如企事業單位等大客戶)提供業務類型豐富的應用服務。城域傳送網面向的不僅是普通用戶，更要考慮大客戶和企業用戶等。城域傳送網具有業務需求密集、業務量大等特點。由于90％以上以光纖為傳輸介質，因此又稱為城域光傳送網。
1.2 城域光傳送網的分層結構
城域光傳送網可分為核心層、匯聚層和接入層。核心層以大顆粒業務調度和多業務處理為核心；匯聚層以多業務顆粒匯聚、傳送、調度和處理為核心；接入層以細顆粒傳送、調度和多業務處理為核心。
應強調的是城域網所分的三個層次并不是固定的，它所包含的是一個全集，實際應用中可能只是它的子集，這與城市規模、業務類型等一系列因素有關。在中小城市，可以簡化為兩層，只有核心層和匯聚層，將匯聚層與接入層集成在一起。也可能只有核心層(匯聚層)和接入層，將匯聚層與核心層集成在一起。運營商根據自己的網絡規模和業務分布決定網絡的層次。
隨著城域網網絡規模的擴大，其接入層面與接入網有了越來越多的重疊，接入網有被邊緣化的趨勢。特別是在電信競爭較為激烈的區域，某些電信運營商直接將城域光傳送網覆蓋到網絡邊緣，為商業大廈、寫字樓等大客戶提供多業務接入服務(如LAN互聯帶寬出租、時分復用(TDM)專線互聯等)，使城域網接入部分等同于接入網。
1.3 城域光傳送網的國內現狀
對于中國的電信市場而言，2003年可以稱為城域網年。隨著骨干網相繼完善，與運營商業務收入休戚相關的城域網絡成為聚焦的重點。建立高效經濟的、支持多業務的城域光傳送網已成為各大運營商的共同目標。
目前，中國的電信運營商在城域光傳送網的競爭異常激烈。新運營商面臨著重新構造和建設網絡的任務，在基礎設施的建設過程中，可以借鑒老運營商的發展策略，結合自身特點及地區特點，尋找比較合理的解決方案。近幾年，在行業競爭和自身數據業務發展需要兩大推動力的驅使下，老運營商大力發展城域光傳送網，他們大多采取的是“按需建設”的被動策略，沒有根據現網的基礎設施及今后的發展趨勢對城域光傳送網的基礎設施提出總體規劃，導致目前的城域光傳送網的基礎設施網絡無層次，資源利用率不均衡，網絡結構存在許多安全隱患，成為制約今后發展的“瓶頸”。為了更有效地支持寬帶業務和數據業務，在建設城域光傳送網的過程中，老運營商則面臨如何對已有的城域光傳送網基礎設施進行優化的問題。因此，無論新舊運營商都面臨著對城域光傳送網基礎設施重新規劃和優化的任務。
2、城域光傳送網光纜組網方案
2.1 城域光傳送網光纜網絡的分層結構
在對城域光傳送網進行現狀分析時，主要應對其基礎設施進行資料的收集及對存在的問題進行分析。基礎設施包括通信局所、通信管道、光纜、傳輸設備。其中，光纜網絡作為最基礎的物理承載網絡，是城域光傳送網建設中的重中之重。
城域光傳送網的光纜網絡應采用分層結構，可將網絡分為核心層、匯聚層和接入層。核心層節點主要包括各交換局、網關局、數據業務的核心節點和傳輸的核心節點。匯聚層節點主要包括基站控制器(BSC)、縣基站傳輸中心節點、數據業務的匯聚節點。接入層節點主要包括基站收發信臺(BTS)、數據業務的用戶駐地網接入點。
2.2 城域光傳送網光纜網絡現狀分析
由于各地區的經濟、地理、人口密度、人文、運營商所占市場比例等不同，不同地區、不同運營商的城域光傳送網的光纜網絡現狀也不盡相同，可分為平面化光纜網絡和分層結構光纜網絡兩種。
目前，中小型欠發達地區的運營商由于在發展初期缺乏長期規劃，按需建設，其光纜網絡往往是平面化結構，其優點是根據用戶需求進行建設，光纜冗余量小，網絡的前期投資較少。缺點是：a)雖然光纜網大都形成環網，但光纖資源調度不靈活，容易造成纖芯浪費。b)網絡組網方式不靈活，不利于網絡升級，無法適應新業務的開展。c)網絡安全性不好，給日常的網絡運行維護帶來不便。
采用分層結構的光纜網絡的優點是：a)層次清晰，便于集中力量分層分批建設。b)由于采用分層結構，各層之間的光纜可以根據業務需求靈活調配，方便網絡建成后的維護管理。c)光纜網絡的擴容和升級方便，能適應多種業務開展和網絡的長期發展需要。其缺點是：a)前期投資較大。b)前期會造成部分資源暫時閑置。
目前，在大中型城市，由于核心節點數量相對較少，可采用二層結構，二層結構可以是核心層／匯聚層、接入層，也可以是核心層、匯聚層／接入層，應根據地區特色而定。在特大型城市，由于區域大，跨區域業務多，建議建設較清晰的三層結構，即核心層、匯聚層、接入層。各層光纜原則上分開建設。若核心節點與匯聚節點位于相同地理位置，考慮到核心層光纜一般芯數較大，實際使用率并不高，在同路由的情況下，可采取與匯聚層光纜合纜建設，提高纖芯利用率，節省管道資源，降低成本。同時，考慮到核心層光纜對安全性要求高，而接入層光纜變動相對較大，故不建議接入層光纜與核心層光纜合纜建設。匯聚層光纜對安全性的要求比核心層光纜相對較低，在同路由的情況下，可以考慮與接入層光纜合纜建設。
2.3 城域光傳送網光纜組網方案研究
由于受用戶需求和地理分布動態變化的影響，城域網的數據業務具有多變性，這就促使電信運營商努力尋求一種能根據業務需求和用戶群來調度和擴展業務甚至拓撲結構的解決方案。拓撲的靈活性是必不可少的，因為任何拓撲的局限性都會帶來許多問題。城域光傳送網的光纜建設思路是光纜網絡的拓撲應具有靈活性和升級能力。光纜組網應該按照清晰的層次結構分階段建設。
2.3.1 核心層光纜組網方案
核心節點一般坐落在交通方便或者是某區域的經濟政治中心。考慮核心層光纜線路網結構時，既要根據城域網核心節點的業務現狀，又要考慮到有利于業務的發展和網絡結構的演變。目前，大多數運營商采用的是部分網狀網結構。部分網狀網是一種由環網向完全網狀網過渡的網絡結構。若網絡節點有N個，組成環網需N段光纜，完全網狀網要求任一節點都與其他的N-1個節點相連，故需N(N-1)／2段光纜。而部分網狀網要求在環網基礎上，至少與其他節點有連接，故需M段光纜。
2.3.2 匯聚層光纜組網方案
匯聚層節點通常數量較多，都是重要業務節點。出于對網絡安全性和靈活性考慮，建議匯聚層光纜網絡結構以環形結構為主。與核心層光纜網絡相同，隨著自動交換光網絡(ASON)技術的引入及大規模商用化，在匯聚層采用ASON技術指日可待。因此，在投資和資源可行的情況下，可將環網優化為部分網狀網結構，進一步提高匯聚層的安全性與靈活性。
2.3.3 接入層光纜組網方案
核心節點是整個網絡中最重要的節點，一經選定，變動的可能性較少，所以核心層光纜最為穩定。匯聚節點也都為重要業務節點，光纜網可根據整體發展規劃進行建設與調整，相對比較穩定。由于受接入節點的業務類別、范圍大小、節點位置遠近以及經濟能力等諸多因素的影響，使接入層光纜網絡結構要根據實際情況來確定。如何采用靈活方便且適應性強，以便于將來擴容的配線法，是目前接入層光纜網絡需要研究解決的一大課題。常用的接入層光纜線路的配線方法有星樹型遞減直接配線法、星樹型無遞減交接配線法、環型無遞減交接配線法、總線型無遞減交接配線法4種。
1)星樹型遞減直接配線法
星樹型遞減直接配線法即接入用戶的配線光纜直接從主干光纜中引出，主干光纜的芯數從局端起向遠端節點逐級減少，確定所需設置的主干節點以及每個節點所需的光纖量，即可確定主干光纜的纖芯數。該配線法的優點是成本較低。缺點是：a)光纖資源不共享，利用率低。b)節點的用戶預測稍有偏差就會造成部分節點纖芯過剩，而新節點無纖芯使用。c)安全性差，當主干光纜線路出現故障時，因無備用光纖，將會影響故障點之后的所有用戶。因此，在用戶分散和需求穩定的區域，可采用星樹型遞減直接配線法進行小范圍內的光纜線路網建設。
2)星樹型無遞減交接配線法
星樹型無遞減交接配線法采用交接制，引入了光纜交接箱，從局端到光纜交接箱、光纜交接箱到光纜交接箱之間的主干光纜纖芯無遞減，通過跳纖靈活調度光交接箱內主干資源，配線光纜從光纜交接箱中引出。故從局端至末梢光交接箱的光纜芯數總和大于或等于各光交接箱共需芯數總和。其優點是：a)光纜纖芯的通融性極高，使主干光纜的纖芯能在不同的光交接箱內通過跳纖靈活調度，滿足不斷增長的新用戶的需求。b)建設成本較低。c)若取部分主干纖芯在各交接箱內聯通，可形成虛擬環型網，能抵抗纖芯損壞故障，但無法抵抗光纜故障。缺點是安全性差，當主干光纜線路出現故障時，因無備用光纖，將影響故障點后的所有用戶。新興運行商由于存在管道資源不足、用戶分布等問題，較廣泛地采用直接配線法。
3)環型無遞減交接配線法
環型無遞減交接配線法即主干光纜閉合成環，終端在同一節點上，在環路上主干光纜纖芯無遞減，配線光纜也從光纜交接箱中引出。所以，主干光纜纖芯數等于環上所有光交接箱的芯數總和。優點是：a)光纜纖芯的通融性極高，光纖調度靈活。b)主干光纜閉合成環，大大提高了光纜網的可靠性。通過設備的環路保護技術，即使主干光纜上出現故障，通信業務也能在極短的時間內自愈恢復。缺點是由于主干光纜成環，光纜敷設量較大，成本相對較高。在小型城市的中心城區、商貿中心、經濟開發區等用戶密集的地區，可由多個局所組成環型結構。大中型城市的業務量發展較快，種類繁多，在經濟條件和管道資源允許的情況下，建議優先選擇環型無遞減交接配線法。
4)總線型無遞減交接配線法
總線型無遞減交接配線法即主干光纜終端在不同的節點上，主干光纜纖芯無遞減，配線光纜也從光纜交接箱中引出。在網絡靈活性、安全性、投資、光纖利用率等方面與環型無遞減交接配線法類似。但在組成物理光纜環時，需要借用其他光纜才能成環保護。在匯聚節點相對較多、用戶分布較分散的地區，由于環網光纜組環后覆蓋面積小于總線型光纜的覆蓋面積，可優先選擇總線型無遞減交接配線法。
總之，接入層光纜網絡的組網要遵循“主干穩定、配線靈活”的原則。先建設主干光纜網，確定主干網絡的網絡結構，再根據具體區域的實際情況發展配線網。只要有業務需求，有可發展的用戶，就可建設配線網絡，使其就近接入主干網。尤其是城市郊區或小城鎮，由于用戶密度較低，業務種類簡單，在建設初期，用戶業務需求不太明朗，很難做出準確的業務預測，大規模建設會造成資源閑置，使投資在相當長的時期內不能發揮效益。在初期，可以考慮采用星型或總線型結構，待用戶發展起來后，再逐步建設，形成環網。還必須考慮營業和維護界面，目前部分地區運營商的營業維護界面以地市為單位，所以在組網時，為了今后維護方便，不能打破地市的服務界面。
綜上所述，城域光傳送網的光纜組網應該按照清晰的層次結構分階段建設。由于受到區域客觀地理條件、現有資源、投資等因素的限制，組網方案必須因地制宜，根據不同層次結構的特點，結合實際情況，靈活地選擇合理的組網方案。
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