PON网络乡镇覆盖建设思路讨论.doc

PONPON 网络乡镇覆盖建设思路探讨网络乡镇覆盖建设思路探讨 重庆分院重庆分院 秦聪秦聪 【摘 要】：移动运营商关于采取 PON 技术，全面搭建有线宽带接入网的网络 应对策略已是定论。但在实际建设落地的过程中，却面临着接入层面积大、地 域广、节点多、安全性弱、投资大的问题。尤其是乡镇区域的建设，业务密集 度低和地域面积广的矛盾更为突出。如何滚动投入、分布实施，完成乡镇的 PON 网络覆盖？本文结合中国移动重庆公司 PON 网络在乡镇的建设进行探讨。 【关键词】：PON 组网、乡镇、本地汇聚波分、光缆网络、保护 目目 录录 1 1概述概述1 1 2 2城域网网络架构城域网网络架构1 1 2.1 城域网网络结构关系图 .2 2.2 网络现状介绍 .3 2.2.1CMNet 网络情况.3 2.2.2城区 OLT.3 2.2.3本地汇聚层波分 .4 3 3乡镇布局思路乡镇布局思路5 5 3.1 乡镇通信需求 .5 3.1.1乡镇概述 .5 3.1.2乡镇通信能力情况 .5 3.1.3乡镇业务需求 .6 3.2 乡镇覆盖策略 .6 3.3 乡镇建设思路 .8 3.3.1PON 网络乡镇组网架构.8 3.3.2PON 网络物理承载方式.9 3.3.3保护 .10 3.3.4分光点和 ONU 的设置 .10 3.3.5设备配置 .12 3.3.6光缆网络建设 .13 3.4 乡镇建设步骤 .14 4 4小结小结 1414 5 5结束语结束语 1515 1 1 概述概述 随着社会经济发展和信息化手段在民众生活中的应用，信息业务的种类和 实现形态越来越多，而集体和个人对信息服务的需求程度越来越高。家庭宽带 开通比例提升、带宽需求增加、企业专线、企业信息化等业务驱动明显。移动 运营商采取 PON 技术，全面搭建有线宽带接入网的网络应对策略已是定论。 PON 技术建设成本相对较低，网络以树形结构为主，单纤双向，点对多点。 具备下行采用广播，上行采用时分多址(TDMA) 方式采用了多点控制协议(MPCP)， 绝对时标，光突发发送/接收等技术特征。在端局和客户侧之外的区域为无源传 送，可实现多级多比例的分光，具备统计复用功能。 有线宽带接入网 PON 网络在实际建设落地的过程中，却面临着接入层面积 大、地域广、节点多、安全性弱、投资大的问题。运营商搭建网络架构时，通 常会就业务密集的城区首先覆盖，并具备一定的网络密度，城区的 PON 网络覆 盖投资规模相对较小，建设周期相对较短。通过一期工程即可完成网络架构的 搭建，后续逐步提高密度，并覆盖新开发区域。 但是乡镇区域的建设，关于业务密集度低和面积地域广的矛盾更为突出。 如何滚动投入、分布实施，完成乡镇的 PON 网络覆盖？本文结合移动重庆公司 PON 网络在乡镇的建设进行探讨。 2 2 城域网网络架构城域网网络架构 PON 网络的建设，上行连接至城域数据网 CMNet 网络，下行需远距离覆盖 至乡镇。既与上层网络的布局关联，在远距离覆盖时，又需选择适当的平台进 行承载。目前，重庆公司在区县分公司的本地汇聚层搭建了波分网络，可作为 PON 网络乡镇覆盖的承载。现状情况如下： 2.1 2.1 城域网网络结构关系图城域网网络结构关系图 图 2.1-1城域网网络结构关系图 该图以中国移动重庆公司的网络分层为例。其它省市公司的结构对应层面 可能会有调整。 按照集团公司对城域网的新定义，包括了城域传送网、城域数据网，有线 接入网。城域传送网包含骨干和汇聚两个层面。汇聚层包含片区汇聚层和本地 汇聚层，采用了 SDH、PTN、OTN 三种技术搭建平台。城域数据网汇聚层部署了 汇聚交换机，上连 BRAS 和 SR，下联 PON 网络的核心网元 OLT。 有线接入网层面采用了 SDH、PTN、PON 三种技术搭建平台。SDH 和 PTN 主 要围绕基站进行建设。 2.2 2.2 网络现状介绍网络现状介绍 2.2.1 CMNet 网络情况 图 2.2-1城域数据网网络架构图 重庆公司城域数据网 CMNet 网络已覆盖至区县分公司中心局，在中心局点 设置业务汇聚层 BRAS+SR。每中心站点配置 2 台汇聚交换机作为 BRAS+SR 的扩 展子架，37 个节点共计 74 台；城区部分汇聚节点站配置单台汇聚交换机，共 187 台，上连至中心站 BRAS 和 SR。(重庆主城区 4 个分公司，区县 33 个分公司)。 2.2.2 城区 OLT 图 2.2-2PON 网络城区建设方案 新的网络平台搭建过程中，业务密集度和需求紧急度较高的城区，是建设 的首选区域。城区 PON 网络城区覆盖分两阶段完成。第一阶段完成大部分汇聚 交换机所在 POP 点的覆盖；第二阶段完成剩余汇聚交换机 POP 点的 OLT 设置， 并根据覆盖密度进行补点。OLT 上连节点根据位置情况，采取同址或就近连接 汇聚交换机的方式。两阶段建设完成后。城区单个 OLT 覆盖半径平均约 0.82km，面积 2.1km2。 PON 网络在区县城区的建设，基本上可以通过 1+1 两个光缆路由直趋连接 汇聚交换机。汇聚交换机亦通过两个光缆路由直趋中心局房。 2.2.3 本地汇聚层波分 重庆公司 2010 年开始立项搭建区县公司本地汇聚层的波分平台，作为提供 SDH、PTN、PON、大颗粒刚性集团业务的承载平台。第一阶段以构建平台架构为 主，第二阶段完善部分边缘节点的覆盖，保障分公司所有乡镇都具备有效连接 至波分的能力。该平台搭建为 PON 网络覆盖至乡镇提供了基本条件。同时，适 当超前的、资本开支能支撑的波分投资建设，减少了 PON 近期通过 PTN 过渡承 载，中远期再调整至波分承载的麻烦。 图 2.2-3本地汇聚层波分组网架构图 图 2.2-3 以一个区县分公司实际的区域形态为例，黄色部分为乡镇节点， 蓝色网络为 OTN 组网情况。 3 3 乡镇布局思路乡镇布局思路 3.1 3.1 乡镇通信需求乡镇通信需求 3.1.1 乡镇概述 重庆地处中国西南部，是长江中上游重要的经济政治中心和交通枢纽。面 积 82403 平方公里。全境人口 2884 万(其中农村人口占 61.7%),人口密度 350 人/平方公里。 重庆包含主城 6 区和 32 个区县，地形以山区为主。城乡二元经济结构明显， 农村人口占比高。 在重庆政府对镇、乡两级的机构进行改革之后，大部分乡级政府拆消合并 为镇，少量规模偏大、人口迁移量小、尚具规模的乡级机构仍然保留。截至 2010 年，政府保留了行政机构的镇和乡，乡镇总数 875 个。每个乡镇下辖村 534 个不等。其中下辖村落较少的乡镇多为经济相对较发达，人口收敛比例 较大的区域(如江津朱杨镇)；下辖村落较多的乡镇多为经济相对落后，人口稀 疏的山区(如万州分水镇)。 3.1.2 乡镇通信能力情况 经过多年的通信网络建设，重庆基本实现村村通电话。移动公司在“村村 通”工程中实现了所有的行政村和绝大部分自然村的 2G 覆盖，通过 SDH 网络承 载。 同时在重庆政府“村村通宽带”的政策要求下。从 09 年期，移动、联通、 电信三家运营商用三年时间完成全市 8633 个行政村的“村村通宽带”任务。移 动公司负责其中 10 个区县，2703 个村委会的“村村通宽带”任务。重庆公司 主要通过 SDH+协转+光纤收发器、5.8G 无线网桥+双频 WLAN、WIMAX、RW100 等 有线或无线的方式，结合实际情况选择低成本方案解决。宽带落地位置在村委 会办公室，接入速率约 0.5M。宽带能力提供至村，并非通过网络系统性建设提 供，带宽扩容能力低、对村委会以外的其它区域业务提供能力弱。 图 3.1-1“村村通宽带”采取 MSTP、WIMAX 等方式解决 3.1.3 乡镇业务需求 重庆农村人口占比高，约占全市人口总量的 61.7%，主要分布在山区、偏 远村落。城乡统筹、户籍改革等的区域发展思路，促使乡镇建设具备规模化、 园区化、产业化等特征，村落、山区居民逐步向乡镇聚集。乡镇面积从 0.5 到 5 平方公里不等，人口规模一般在数千至万，大的集镇人口达 34 万人。现阶 段乡镇总数 875 个。 表 3.1-2集团用户常见业务带宽需求 客户 分类 接入业 务 业务类型 信息安全 隔离 保护 QoS 带宽范围举例接入方式 专线电路出租 VPN 业务(L2/L3) 互联网接入业务 金牌等 级业务 语音业务(IMS 方式) 较严格 一般要求 业务保护 和网络保 护 较 高 2M1G 或 2.5Gbps 大型企事业单位；重 点高校；高级宾馆酒 店；重要的政府机构； 重要的营业厅等 有线接入 专线电路出租 VPN 业务(L2/L3) 互联网接入业务 集团 客户 标准等 级业务 语音业务(IMS 方式) 一般客户 要求不严 格，部分 客户较严 格 一般不要 求 较 低 2M数百 Mbps 普通中小型企事业单 位；高等院校；专业 市场；商务楼宇；宾 馆酒店；政府机构； 沿街商铺；营业厅和 代理店等 有线接入+ 无线接入 互联网接入业务 语音业务家庭 客户 语音上 网 IPTV 不严格 一般不要 求 较 低 一般 2M20Mb ps 高档居民小区；别墅； 新建小区，普通居民 小区 高档小区等 有线接入； 普通小区无 线接入 表 3.1-3家庭用户常见业务带宽需求 企业和民众对信息化的需求越来越明显。在乡镇个人和家庭业务以移动话 务、移动数据、固定的宽带上网、网络游戏业务为主。集团业务方面，大型企 业总部相对较少，分点机构有一定的数量，存在多网点跨区域连接至总部的需 求。小型园区式企业、微型企业较多，搭建局域网和接入互联网等需求存在。 同时对网络质量、带宽、业务开通效率、故障维护等等方面的要求也在逐步提 升。 3.2 3.2 乡镇覆盖策略乡镇覆盖策略 全市 875 个乡镇需具备 PON 网络覆盖能力，建设数量多、面积大，部分规 模较大乡镇，在单个 OLT 不能满足后续业务需求的情况下，需要 2 个或 2 个以 上的 OLT。但网络建设初期，重点先考虑覆盖因素，暂不考虑单个乡镇部署多 个 OLT 的情况。如下两种方式用于乡镇覆盖考虑： (1) 每个乡镇部署一个 OLT； (2) 相邻乡镇共享一个 OLT，OLT 部署在中心区域乡镇，其它乡镇放置 ODN。 两种覆盖方式如何决择，取决于两个主要因素：技术能力和投资。 PON 口下行距离根据分光比不同，可传送距离不同，同时考虑接入层光缆 纤芯跳纤接头、老化等因素，下行距离按 10km 考虑。统计重庆市内各区县相邻 乡镇间距离： 表 3.2-1重庆市各区县相邻乡镇间距离统计 各相邻乡镇间距离详情各相邻乡镇间距离详情 片区片区 分公分公 司司 分公司乡分公司乡 镇总数镇总数5km(5km(个个) ) 5 5 10km(10km(个个) )1010 20km(20km(个个) )20km(20km(个个) ) 相邻乡镇间平均相邻乡镇间平均 跳纤点数量跳纤点数量( (个个) ) 乡镇间距乡镇间距 10km10km 占比占比 近郊万盛 80133285.71% 綦江 180278288.24% 长寿 1803104382.35% 渝北 140166292.31% 片区 巴南 1902106288.89% 小计 77093627-87.50% 合川 2726153369.23% 北碚 141462361.54% 铜梁 2533171475.00% 北碚 片区 潼南 2013141478.95% 小计 86716527-71.95% 荣昌 210686470.00% 永川 1901125694.44% 大足 2205115576.19% 璧山 130156491.67% 永川 片区 江津 27031112788.46% 小计 1020164734-83.51% 武隆 2628123360.00% 南川 3146164466.67% 垫江 253894354.17% 丰都 3167134356.67% 涪陵 片区 涪陵 40811182351.28% 小计57.43% 黔江 2723813280.77% 彭水 39142013386.84% 秀山 32241312280.65% 酉阳 39041420389.47% 黔江 片区 石柱 32051511283.87% 小计 1695207069-84.76% 开县 34051216384.85% 奉节 30041015386.21% 城口 2402615291.30% 巫山 2603913288.00% 忠县 28021510392.59% 云阳 42171617380.49% 巫溪 3007715275.86% 梁平 33131612387.50% 万州 片区 万州 41091516377.50% 小计 288242106129-84.23% 合计合计 8758753737143143379379283283- -78.62%78.62% 通过统计，可以看出，各区县相邻乡镇间距离超过 10km 的数量约 78%。即 不具备采取方案二建设的乡镇数量占比相当大，方案一成为主要建设方式。 对于另外近 22%的乡镇，相邻乡镇间距离介于 05km 占比 20.5%；510km 的占 79.5%，平均距离为 7.65km。分析采取方案二的利弊。从投资上来看，主 要构成包括：OLT 设备投资+光缆线路投资。OLT 设备投资根据重庆公司配置， 每台在 2.53.5 万之间。如果新建光缆(利旧杆路的情况下)，投资约 10 万。 考虑到接入层的实际情况，部分乡镇间具备可利用的光缆，取 70%的比例，那 么平均投资 3 万，与 OLT 的投资相当。再兼顾考虑业务开通周期、网络安全性、 网络结构清晰度、故障定位、恢复速度等等因素。方案一优于方案二。 因此重庆公司在 PON 网络乡镇覆盖时，采取每个乡镇部署一个 OLT 的方式 更为适合。 3.3 3.3 乡镇建设思路乡镇建设思路 3.3.1 PON 网络乡镇组网架构 图 3.3-1PON 网络乡镇组网架构 乡镇 POP 节点，仅设置 OLT 设备未设置汇聚交换机。通过 1+1 双接口回传 连接至区县中心局的两台汇聚交换机。 3.3.2 PON 网络物理承载方式 乡镇 POP 节点双路由回传中心局点，可以选择多种承载方式： (1) 光纤直趋 (2) PTN 承载 (3) 波分 OTN 承载 (4) 光纤与 PTN/OTN 的联合承载 目前 OLT 设备上连单板最长光模块理论上可传送 80km，综合考虑接入层光 缆质量及跳纤因素，30km 以上应配置长距光模块，50km 以上尽量不考虑采用光 缆直驱。再结合 OLT 1+1 双上行的要求，具备光纤直趋的乡镇站点比例约 20%。其它站点均需单边或者双边承载于 PTN 或 OTN 平台。 PTN 网络主要提供 TD 网络和高等级集团专线的承载，短期内可提供 OLT 的 承载。但随着有线宽带业务扩展，OLT 业务载比增加，上行带宽扩容，OLT 技术 向 10GE PON 演进等等因素，OLT 后续仍需调整到 OTN 网络承载。重庆公司在 OLT 向乡镇覆盖前期已适当超前建设 OTN 平台，作为提供 SDH、PTN、PON、大颗 粒刚性集团业务的承载平台。 根据乡镇节点位置和回传中心局的路径考虑光纤直趋、波分承载，以及两 种方式结合使用。波分节点主要设置在本地汇聚层，数量远小于 OLT 节点数量， 但波分的数量和位置选择，可保障 OLT 在最远 50km 范围内存在可接入的波分。 OLT 可上行就近连接至一个波分节点，或跨接两个波分节点。同时适当补足 OLT 节点至波分节点的光缆。 图 3.3-2OLT 通过波分承载示意图 图 3.3-3区县公司 OLT 与波分联合组网示意图 3.3.3 保护 按集团公司的网络安全要求，PON 网络建设过程中，考虑以下几方面的保 护： (1) OLT 上行双板卡 1+1 保护 (2) 汇聚交换机双归保护 (3) 光缆路由双上行 (4) 与波分不共址的 OLT 上行尽量跨接两个波分节点 (5) OLT 上行双 GE 通过波分承载，需配置于东西向子波道中 (6) OLT 下行至 ODN 暂未考虑 1+1 保护，如果下联业务出现等级较高，或客户 侧明确要求的保护，再进行配置 3.3.4 分光点和 ONU 的设置 图 3.3-4PON 网络分光器示意总图 在乡镇范围内业务密度存在极度不均衡。突出的区别在于集镇所在地和分 散村落两种区域的人口密度和业务密度差异较大，住宅建设方式亦有很大差别。 导致分光点和 ONU 的设置方式有所不同。根据两种情况分别讨论业务接入方式： (1) 村落： 每个乡镇下辖 534 个村落不等。业务密度稀且用户对通信信息化的需 求以移动话务为主，移动宽带业务需求弱。 分光器的设置，上行归属不考虑以行政归属进行连接。采取以 OLT 所在 位置为中心，圆形覆盖方式为主，同时充分利用接入层基站光缆，就近接入。 从乡镇至村落的接入距离约 110 公里，半径范围内村落数量约 10 个。 图 3.3-5乡镇单 OLT 覆盖区域图示例 分析 GPON 设备 OLT 在各种分光比下的下行传输距离： 表 3.3-4GPON 设备的传输距离表(km) 链路活接头数量OLT PON 口 光模块类型光分路比 5678910 161616.316.315.515.514.814.8141413.213.212.512.5 3211.210.59.78.98.27.4 B+644.43.32.21.1 1618.617.817.116.315.514.8 3213.512.81211.210.59.7 C+646.96.25.44.43.32.2 OLT 选择 B+型光模块，分光器按 1：16 配置，即能满足覆盖半径范围内村 落的接入。 总体上考虑在乡镇 OLT 机房同址设置分光点，选择 1：16 的分光比，接入 该 OLT 覆盖半径范围内的村落。依托基站光缆，每村落设置一个 ONU 与基站共 址。基站位置不利于业务接入的，ONU 可设置在路口，即 FTTCab 方式。 极个别距离过远或者用户密度极低的区域，可考虑用 MSTP+协议转换器的 方式解决。 (2) 集镇所在地： 小型集镇人口和楼宇数量少。可与村落共用 POP 点的分光器。根据需要 设置数个 ONU 在路口。 当村落人口迁移至集镇，集镇发展已逐步出现高层楼宇或小区形态的住 宅时。根据需要在 POP 点之外设置分光点，分光点可选择 1：32 或 1：64 分 光比，ONU 设置在小区内交接箱或者高层楼宇的楼道口。短期考虑以 FTTB 应 对已成形楼盘。后续新建楼盘考虑 FTTH 的方式，ONU 设置在用户入口。 图 3.3-6规模化集镇分光点设置 对超大型高密度集镇，可按区县城区的建设方式考虑划分多个综合业务 接入区，设置多个 POP 节点，分别配置 OLT。同时超大型集镇考虑波分网络在 该乡镇设有节点。 3.3.5 设备配置 PON 网络建设的设备配置作如下考虑： (1) PON 网络首选 GPON 技术。 (2) OLT 下行 PON 板以 4 口或 8 口为主，选择 B+型光模块。8 口 PON 板重点面 向规模较大乡镇集镇所在地的业务接入。村落距离超过 10 公里情况下，可根据 情况考虑 C+模块的配置。(2011 年集采价格 C+型模块 8 口单价 2.56 万，B+型 模块 8 口单价 1.3 万，成本因素考虑，选择 B+型光模块) 注：目前华为厂家可能逐步停止 4 口 PON 板的供货。 (3) 分光器考虑 1：16 配置，初期配置一个，与 OLT 同局址设置。6 个接口预 留给集镇业务，10 个接口预留给村落接入。对个别乡镇周围村落超过 10 个的 情况，同址增加分光器数量。对现阶段明确业务量较大的乡镇，可将集镇所在 地业务和村落业务拆分，面向村落接入的分光器与 OLT 同局址设置；集镇所在 地范围内业务另行设置分光点或者 POP 点。 (4) ONU 的设置，FTTB/C/Cab 形式下配置 24 口 ONU，FTTH 形式下配置家用型 ONU。 OLT 节点建设相关的配套考虑以下几方面： (1) OLT 节点选择尽量考虑乡镇中心、业务接入便利的区域；尽量为自建或能 长期固定租用的局房；尽量不与基站共址建设。局房空间室内 2530km2为宜。 (2) 外市电独立引入，开关电源输出提供 1+1 保护，尽量配置二次下电，根 据设备需要提供 32A 或者 63A 端子。配置 2*500Ah 以上蓄电池。 (3) ODF 架包含成端型 ODM 用于光缆成端、跳纤型 ODM 用于业务跳接。 局房内设置走线架和尾纤槽道。 3.3.6 光缆网络建设 图 3.3-7乡镇光缆网络建设 PON 网络向乡镇延伸主要依托基站光缆，部分段落进行补足。 (1) 波分网络的建设主要依托区县本地汇聚层光缆，在有条件的情况下，对 本地汇聚层光缆进行直达段落的优化建设。 (2) OLT 节点至波分