隨著移動互聯(lián)網、高清視頻等業(yè)務的高速發(fā)展，網絡帶寬壓力越發(fā)明顯，網絡容量成為了未來業(yè)務發(fā)展的挑戰(zhàn)之一。城域PTN網絡則主要以基站回傳業(yè)務為主，其最大的帶寬壓力表現(xiàn)在LTE業(yè)務的承載，現(xiàn)有PTN網絡將不足以支撐未來LTE業(yè)務發(fā)展的帶寬需求，進一步提升PTN網絡帶寬已經成為了不可回避的問題。我們通過對未來LTE業(yè)務帶寬需求的定量分析，針對PTN網絡匯聚和接入層提出可行的帶寬提升方案。
1. LTE對城域傳送網的帶寬需求
PTN在現(xiàn)網已經得到了廣泛應用，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在IP化基站、大客戶專線等小顆粒業(yè)務的靈活接入和匯聚。隨著3G和LTE基站的進一步規(guī)模部署，PTN網絡容量需求進一步增大，現(xiàn)網采用的接入層GE，匯聚10GE的組網模型，已不能滿足未來實際業(yè)務需求。
LTE典型單基站帶寬需求達到均值80M，峰值320M，基站與接入層PTN采用GE光口對接，相對于GSM與TD-SCDMA時代的帶寬需求、以及E1/FE的接口配置，有了數(shù)量級的跨越。接入層需要根據(jù)實際業(yè)務需求選擇GE或者10GE組網，業(yè)務密集地區(qū)PTN接入環(huán)也將由現(xiàn)在的GE環(huán)過渡到10GE環(huán)。PTN匯聚層帶寬需求在LTE部署初期就將突破現(xiàn)網10GE端口的極限，中后期將達到30G左右?guī)捫枨螅?0GE匯聚環(huán)已經難以為繼，如圖1所示。
圖1 LTE時期PTN網絡帶寬預測
2. PTN 40GE技術提升城域匯聚層網絡容量
針對于未來LTE業(yè)務的大帶寬需求，可以采用在現(xiàn)網10GE匯聚層環(huán)基礎上繼續(xù)疊加10GE系統(tǒng)的方案，或者直接采用PTN 40GE接口技術進行組網兩種方案。PTN 40GE方案可以滿足未來無線、大客戶等高價值業(yè)務回傳帶寬需求，采用端到端采用PTN技術組網，可以不用疊加OTN網絡，相對組網單一，對業(yè)務質量保證效果更好，實際維護更簡單；如果采用PTN 10GE疊加方案，考慮到光纖資源利用等問題，一般會疊加OTN網絡以節(jié)省光纖，相對網絡性能指標稍差，實際維護更復雜。兩種方案各具優(yōu)勢，實際應用應該從技術可行性、成本、網絡演進等因素進行綜合考慮。
1) PTN 40GE和PTN 10GE疊加方案技術比較
LTE初級階段，承載網絡匯聚層帶寬需求將超過20G，中后期匯聚層帶寬需求則增長到接近40G。從技術角度看，PTN 10GE疊加組網存在的問題較多，采用10GE疊加方案，核心層L3 VPN節(jié)點之間涉及到多個10G鏈路的捆綁， Hash算法會導致亂序問題，鏈路的帶寬利用率較難保持均衡，容易發(fā)生擁塞，而40GE方案不存在此問題。40GE方案較10GE疊加方案，具有帶寬使用效率高，故障點少、網絡可靠性高，業(yè)務時延小等特點。
圖2 PTN 40GE與PTN 4x10G的成本比較
2) PTN 40GE和PTN 10GE疊加方案成本比較
PTN 40GE方案，可以滿足全業(yè)務初期需求，不需OTN下沉到匯聚層，單獨通過PTN網絡進行基站回傳、大客戶專線、OLT上行等業(yè)務的統(tǒng)一承載。如果采用10GE PTN疊加方案，則PTN網絡可以只進行基站回傳、大客戶等高價值業(yè)務的承載，同時建設OTN網絡進行PTN和固定寬帶業(yè)務的承載，本方案網絡容量超前發(fā)展，滿足長期業(yè)務發(fā)展需求。
40GE方案核心、匯聚層端口數(shù)量比較少，配置相對簡單。10GE疊加方案端口多，業(yè)務配置工作量相對較大、較復雜。按照常規(guī)模型進行成本計算，每個接入環(huán)8個節(jié)點、每個匯聚環(huán)6個節(jié)點，每個匯聚節(jié)點帶2個接入環(huán),匯聚環(huán)按照1/3比例對PIR進行收斂，如圖2所示。
根據(jù)業(yè)界設備成本綜合考慮，兩種方案中，PTN 40GE方案相比PTN 4x10GE Over OTN方案更具備成本優(yōu)勢，隨著PTN 40GE技術的規(guī)模商用，PTN 40GE方案成本優(yōu)勢將更加明顯。
3) PTN 40GE方案的應用場景
對于投資敏感地區(qū)，可以考慮通過引入PTN 40GE進行2G/3G/LTE、WLAN、OLT上聯(lián)、大客戶等業(yè)務的綜合承載，充分發(fā)揮PTN廣覆蓋、低成本的優(yōu)勢，后期隨著寬帶業(yè)務、大客戶業(yè)務的進一步發(fā)展，在業(yè)務密集區(qū)域適當建設OTN滿足業(yè)務帶寬需求。此方案具有兩步走，投資小，收益高的特點。
隨著3G/LTE網絡的大規(guī)模部署及多業(yè)務發(fā)展戰(zhàn)略的推進，無線寬帶化趨勢越來越明顯，IP化業(yè)務的承載需求成為主導，對承載網的技術構架、承載效率、調度靈活性、成本和服務質量等提出了新的要求。到LTE階段，基站帶寬需求將達到GE量級，承載網接入將采用10GE組環(huán)，而PTN 40GE技術剛好滿足了匯聚環(huán)帶寬進一步增加需求。
4) PTN 40GE技術成熟，可規(guī)模商用
在40GE高速接口標準方面，技術標準由IEEE組織制定，所有相關技術標準規(guī)范包含在IEEE802.3ba標準計劃中。在城域傳輸方面定義了40GBASE-FR（2KM）、40GBASE-LR4（10KM）和40GBASE-ER4（40KM）標準，40GE以太網模型如圖3所示。2012年3月份的IEEE802.3的全會上，40GBASE-ER4標準經過投票已經正式作為802.3_100GNGOPTX項目組的目標，成為該項目的研究內容。2010年6月， IEEE 802.3ba標準獲得IEEE通過。
圖3 40GE以太網層網絡模型
在產業(yè)鏈方面，40GE芯片和光模塊都已經具備了成熟的商用能力。40GE光模塊主要采用CFP封裝，40GBASE-LR4和40GBASE-ER4主要用于線路側。40GE-ER4光模塊采用4路10G的光反向復用技術，主要用于長距離傳輸。
目前各主流PTN廠家均已支持40GE接口，產品已具備規(guī)模商用能力。PTN 40GE組網在網絡帶寬提供、網絡綜合成本、未來業(yè)務需求和技術演進趨勢等方面相比PTN 10GE組網更具優(yōu)勢。
3. PTN 10GE提升接入層網絡容量
隨著LTE的規(guī)模部署，接入層帶寬需求急劇上升，典型單基站帶寬需求達到均值80M，峰值320M，每個接入環(huán)按6-8個節(jié)點計算，GE速率已經不能滿足帶寬需求。業(yè)界存在兩種帶寬提升思路：一種是，現(xiàn)有接入環(huán)進行拆環(huán)處理，減少接入環(huán)節(jié)點數(shù)量，但是這樣存在耗費光纖資源嚴重、接入環(huán)數(shù)目增多兒不便于管理的問題；另外一種思路是提升接入環(huán)速率，采用10GE設備進行組網，這樣不會改變現(xiàn)網拓撲結構，而且滿足了業(yè)務帶寬需求，優(yōu)勢更明顯。
接入層網絡演進思路如圖4所示，業(yè)務發(fā)展初期，在部分熱點區(qū)域，根據(jù)接入點實際物理位置，在新站址機房、光纜配套資源具備的情況下新建具備10GE組網能力PTN設備，可以選擇GE或者10GE環(huán)組網。 業(yè)務發(fā)展中后期，隨著業(yè)務量的進一步增長，一方面，將新建GE環(huán)升級為10GE環(huán)，提升接入能力；另一方面，將原有GE能力PTN設備環(huán)網進行拆環(huán)、縮環(huán)以及將部分節(jié)點直接下掛至10GE環(huán)，提升GE能力PTN設備環(huán)網每個節(jié)點的接入帶寬能力。這樣可以做到網絡的平滑演進，對現(xiàn)網沖擊小，而且保護了網絡投資。
圖4 PTN接入層網絡演進方案
4. 總結
隨著LTE的規(guī)模部署， PTN網絡帶寬將面臨巨大的挑戰(zhàn)，如何進行網絡平滑演進和帶寬提速，將關系到全業(yè)務能否順利開展。核心匯聚層引入PTN 40GE組網，很好滿足了LTE時代帶寬需求，避免了Nx10GE環(huán)路的大量疊加，不需要OTN下沉至匯聚，降低了網絡成本和運維難度。在接入層引入10GE技術組網，不改變網絡拓撲結構，對現(xiàn)網沖擊小，避免了接入層頻繁拆環(huán)對現(xiàn)網業(yè)務的沖擊。本文方案全面提升了整網容量，對業(yè)務沖擊小，滿足了業(yè)務長期的帶寬需求，更符合運營商平滑演進的要求。