有关本地传输网(SDH)优化思路的探讨

1、有关本地传输网(SDH网络优化思路的探讨侯全心(广州杰赛通信设计院概要:本文基于总结对本地传输网的认识,通过对目前国内地传输网的需求和存在问题的分析,提出传输网优化的必要性,并对指标的定义、优化的流程、优化的实施等思路进行探讨。关键词:本地传输网优化本地传输网是指地区级城市及所辖县城内的城域网和连接地区级城市和其郊区(县之间的所有传输基础设施构成的网络。主要承担本地各业务网节点间中继电路传输,并按城市地理分布分区汇聚、收敛来自用户接入层面的传输电路。现在各运营商的本地传输网经过近几年的快速发展已初具规模,为各项业务的开展提供了必要的通道,但也存在着一些诸如网络安全性差、利用效率低、结构复杂、层

2、面不清、管理难度大、接入业务能力差等问题。而对传输网的优化问题由于其复杂性和不迫切性往往被忽视。本文基于对传输网的认识,及电信网络对本地传输网的需求、本地传输网的特点和存在问题的分析,对本地传输网网络优化工作思路进行探讨。一. 对传输网络的认识电信网络从功能上分为控制功能群、传送功能群。传送功能群不论是以前的PDH,还是目前成熟的SDH、WDM,以及以后的ATSN/ASON(智能光网络等,其网络设计、建设均可以从以下方面考虑,即“三个分析点,四个考量,三个要素”。三个分析点是指对传输网传送承载的业务,进行分析的着手点。从传输的角度讲,业务电路分析需考虑的问题可归为三方面:性、向、量。性是指业务

3、电路的属性及对服务等级优先级、质量保证的要求,如话音、IP、ATM等对传输的要求各不相同。电路性质产生对传输设备所具备性能的要求,如业务的接入、处理能力等。向指业务的流向,其直接决定传输网络的拓扑结构。量是指业务流量的大小,其决定网络建设的容量等级。四个考量是指传输网络应该具备的性质或功能,包括网络可靠性、可控性、高效性、扩展性。可靠性指保证网络设备运行的稳定,网络运行的保护、恢复等,设备板件的保护备份等,即应有较强的对网络正常运行的保障;可控性是指对网络应有较强的网络管理能力,实现业务电路在传输网络上的端到端调配,保证业务的即时开通、调配,使传输网成为可运营的基础网络。高效性是网络生产电路的

4、效益,如通道规划安排产出的通路应是高产出、高效率的,使网络的投资成本得到充分的发挥,并降低运营成本。扩展性指要求网络可持续发展、应方便网络的升级、扩容,使网络建设具有延续性。三个要素是本地传输网组成的三个基本要素:网络结构、传输设备、光缆线路。其中传输设备是传输网中的点,是构成传输网络的连接枢纽;光缆线路是传输网的线,连接各传输节点,而网络结构是传输网在整体面上的体现,是网络得以满足考量因素正常运营的关键。以上三个分析点是传输网优化设计之源,是切入点;四个考量因素是传输网优化设计之主线,贯穿整个设计过程;三个要素是传输网设计之本、是直接体现。二. 目前传输网的特点目前的传输网络以较大规模光纤S

5、DH传输网为主体。为承载TDM业务而设计制定的SDH 技术,以其高的可靠性、强的可控性、好的扩展性以及完善的网络体制,在现在传输网中占着主导地位。以SDH技术为基础发展的MSTP(多业务传送平台技术,是适应数据业务接入的需求,在原有的SDH技术上增加了相关的数据接入、处理功能而形成,目前已经形成了多个版本:基于二层交换、内嵌RPR(弹性分组环功能、内嵌MPLS 功能、ATM处理等。其在以后承载3G移动业务方面的性能也优于光纤直连、ATM等方案。以MSTP技术建设具有综合业务传输能力的传输网已成为各运营商的共识。在网络结构方面,本地传输网络按分层分割的方式进行建设,一般分为核心层、汇聚层、边缘接

6、入层。核心层负责以大颗粒业务的调度和多业务处理为主要任务,汇聚层以多业务颗粒汇聚、传送、调度和处理为主要任务,核心、汇聚层系统设备通常采用 2.5Gb/s 、10Gb/s 设备或WDM设备,在业务需要交叉量较大的节点设置DXC设备或选用MADM设备作为小型交叉连接设备。边缘接入层以细颗粒传送、调度和多业务接入处理为主要任务,一般采用155/622Mb/s环网结构,接入设备要求提供丰富的用户接口。三. 传输网络优化问题的提出1. 新形式下对传输网的要求根据电信运营环境竞争规范化、服务质量化、业务个性化的发展趋势,新形式下电信网络对传输网特别是城域内的传输网相对以往有更高的要求:(1对传输网络质量

7、可靠性的要求更加严格,需为客户提供满足SLA(服务等级协议规定的各种服务质量等级的电路需求,如有些客户需要高达100%的可靠、可用性。(2为降低运营商的投资、运营成本和提高竞争力,传输网需要由以前的单纯支持TDM 业务的传输网转向支持TDM、数据等综合业务的传输网。(3上层网络需满足大容量的各种业务的汇聚、疏导,而下层接入网络需满足各用户对业务的个性化需求,提供丰富业务接口和带宽分配。(4对客户的激烈争夺,要求传输网络满足业务电路开通的时间需求,更迅速的接入新用户,并可随时根据客户需求对电路进行调整。(5市场需求变化频率增快,要求传输网络在较短的时间段内完成网络的扩容升级,具有良好的扩展性。2

8、. 现有传输网存在问题根据对传输网考量的四个因素分析,目前典型的本地传输网存在以下问题。网络的可靠性方面:个别网络结构安全性差,结构合理性需提高;骨干设备尤其是中心局房设备关键板件存在不安全隐患;电路运行负荷分担不均衡,个别设备业务过于集中;同步链路的传送主备用链路规划欠合理,存在过长同步链路,造成同步质量欠佳。光缆线路仍存在大的故障点,如存在关键节点单路由引入、较长链状结构等;网络的可控性方面:由于分期建设和设备招标等诸多因素的影响,存在不同厂家相互对接的情况,虽不影响电路的开通,但在电路调度、运行维护的可控性方面存在不足,并影响到了数据等新业务的接入,即设备环境欠佳。网管系统的ECC网络欠

9、规划,使网管信息传送、开销字节的传送解读等速度欠佳,造成管理的时效性低。对电路的通道规划缺乏对电路等级的分级管理考虑,实现SLA的电信服务较为困难。网络的高效性方面:网络通道利用率偏低,特别是综合业务运营商存在不同业务网的不同传输网时,通道大量闲置;因前期设备性能的局限造成的对新业务接入能力的不足,也是通道利用不高的原因;通道使用缺少整体规划或在整体规划下由于电路的紧急开通,而造成的电路运行混乱,致使电路调配日益复杂,局端上下电路难度增加,交叉矩阵浪费严重且使用不均衡,电路运行的清晰度低;线路纤芯的规划分配不合理,限制了设备组网的灵活性,存在大范围纤芯迂回的现象;管理不到位,纤芯使用混乱。网络

10、的扩展性方面:网络结构的整体规划不彻底或达不到长远发展演进的需求,网络的延续建设性差;通路的安排和使用欠合理,新电路的开通接入维护复杂;个别设备性能升级扩展性差,对接入新技术、新业务的适应能力差。3. 优化的必要性和目的由以上新形式下对传输网的要求可以看出,为适应未来电信市场的竞争并在竞争中抢得先机,运营商针对目前传输网络存在的诸多问题,对现在的传输网进行优化整合显得非常必要,通过优化使传输网不仅可以保证各业务的开通,更可以进一步成为开展新业务、争夺新用户的前锋。通过优化使传输网的资源潜力得到充分的发挥,整合现有的各方面优势和解决存在问题,建设成网络结构更清晰、支持业务更丰富、运营维护更方便、

11、电路生产更高效、设备环境更合理、扩容升级更平滑的传输网络。用更少的投资,做更好的事情。四. 传输网络评估优化的原则基于传输网在电信网络中的特殊地位,其网络的优化应坚持以下原则:(1应在保障运营电路的安全性和新业务的正常接入运营下,完成网络的优化。2充分分析中远期业务的流量、流向,完善和优化网络结构、通路组织,达到网络的高效、高产出能力;以全局的角度、全网的高度进行传输网络优化;确保传输网络发展的连续性。(3充分分析和利用现有资源,挖掘现网潜力;充分分析前期网络运行、维护中存在问题,研究造成网络故障的原因并对其进行解决。(4传输网络的优化不宜仅是网络本身的短期优化,应包含对运营资料、备件配置的管

12、理的优化,并形成系统的数据监测、分析、预警、优化调整机制。(5结合业务电路的属性和流向,对网络生产指标量化,明确反映生产能力。五. 传输网生产性能指标随着传输设备系统设计、生产、施工水平的提高,传输系统的误码、抖动、漂移等的电路性能指标,已成为传输网最基本的性能要求。相对于这些硬性的必须满足指标,要对一个传输网络进行评估考量,就要从其生产能力方面制定一些生产性能指标,下面就对此作以探讨。按照对传输网各考量因素,将传输网生产指标分为四大类:可靠性指标、可控性指标、高效性指标、扩展性指标。1. 可靠性指标这里的网络可靠性指标主要指网元的保护比例,包括:-业务电路保护率,是指全网开通电路中,可由网络

13、保护或恢复功能完成保护的电路比例; -光路保护率,是指设备光接口间(包括光接口板、光连接线、光纤等的光通路的保护比例(含单路由同缆分纤保护;-网元节点保护率,是指业务节点满足设备、光缆线路两者均有备份保护要求的比例; -ECC通路保护率,是指ECC通路有备份保护的网元数和总网元数的比例。-设备板件保护率,是指单机设备关键板件的保护比例,包括支路板件保护率、主控交叉板保护率、时钟单元保护率等。-设备同步时钟链路保护率,是指SDH传输设备中同步时钟单元参考时钟链路受有效保护的网元数占全部网元的比例。-光缆线路皮长保护率。以上保护比例可统一由以下公式获得:-主、备用情况下的最大同步链路数。2. 可控

14、性指标主要指在网络层面对电路生产的控制度的指标,包括:-现网电路平均开通时间,是指从接收到电路开通请求到电路调测开通的时间。其值应满足运营企业要求,受管理运维机制、通道规划和使用情况、网管能力和响应时间以及节点设备线缆布放等情况影响。-网管(ECC子网响应时间,是指从网管指令发出到指令完成返回成功指示的时间。主要影响因素有ECC子网划分,网管系统寻址方式等。-可即时开通电路数,是指各站点可根据电路开通请求,在开通要求时间内开通的电路数。-备件的响应时间,是指从接到备件请求到备件送达现场所需要的时间。应能满足故障恢复时限。3. 高效性指标包括网络生产电路的能力和使用率。(1生产能力方面是指现网系

15、统的最大可用通道数,反映网络最大生产力。其核定应根据业务电路对传输网的需求、业务电路对传输网资源占用形式、传输网具体结构拓扑模型和时隙使用方式进行核算评估。按业务电路的分类,可将生产能力分为:-入局通路数,指可提供的外围汇聚节点至核心局房的通路;-局间通路数,指可提供的核心局房间的通路,为纯局间电路和转接电路提供通路;-外围可用通路数,指外围节点间可开通电路数(如提供租用专线电路等;-边缘可接入通路数,指边缘网络可为用户接入核心汇聚层的通路数之和。上述“光路截面VC-4数”,应考虑复用段保护环和通道保护环的不同。可参见下文中简单示例。(2网络资源利用率a、网络资源利用率方面可以采用不同的方法,

16、其中华为公司提出的网络资源使用效能指标可以反映出全网的资源配置和业务分配情况。其指标越高,业务分配就越合理且网络的经济性越好。一般复用段环最大为50%,点对点链形无保护最大为100%,通道环3节点时最大为33%,特殊的2节点情况也可达50%。计算公式如下:b、这里提出基于具体网络结构拓扑,分子网(一般按环、链进行分割、按提供通道能力的为基数的考量指标。-网络资源利用率指已开通电路占系统可提供电路(按上述生产能力核算的比例,包括:全网平均资源使用利用率;单子网VC-12利用率;单子网VC-4通道利用率;单VC-4的VC-12通道利用率。;一般情况下高的利用率的产生原因有两个方面,一是开通电路增多

17、,二是资源使用不合理造成的浪费,对前者需要通过扩容解决,对后者则应通过网络优化,调整不合理通道分配,避免浪费。(3设备资源利用率是指各单机设备目前使用资源数占设备可提供资源数的比例,包括设备的槽位总线利用率;交叉资源利用率;支路端口利用率。(4光缆线路方面的纤芯利用率。(5维护备件配置对应比,是设备各类型关键板件的备件数与目前运行板件总数的对应关系,不宜过大或过小,其值应根据设备以往的故障损坏情况确定。4. 扩展性指标-冗余率,相对于资源利用率,扩展性指标为网络电路的冗余率。冗余率的大小要根据当地的业务发展速度预测和扩容建设速度确定,一般冗余在20-30%时,网络即需开始扩容工作。-VC-4净

18、荷复杂度,指高阶通路使用的清晰度,即按电路分类,单个VC-4内的电路种类数和各自数量的比重,从侧面对交叉矩阵的消耗、对未来网络扩展方便使用度。max(payload为按业务电路归类方式,VC-4内最大量类别的电路(VC-12数; min(payload为VC-4内最小量类别的电路数(VC-12;其值越大,反映的复杂度越大,其消耗低阶交叉矩阵的数量也越大。-在网络的整体扩展方面还应从网络升级的空间以及升级到下一级时需追加的投资和扩容的方便性进行考虑。以上指标从不同侧面反映了传输网生产性能,它们是相互联系的整体,工程中不可过分的强调某项指标,而应该追求各指标的统一。六. 优化的流程和内容概要1.

19、优化的流程传输网评估优化流程一般可按图-1下列流程进行,:图-1 传输网评估优化流程主要分为三个阶段:现状分析评估、方案制定分析、优化实施评估。现状分析评估为优化工作的重点,主要内容有二部分,一是业务的分析,应调查分析运营商的全部运营网络的现状、中远期发展规划,相应综合出统一的传输需求模型。另一方面就是对现有传输网络的资源、能力分析,评估各项生产指标,并根据需求模型、考量指标得出其存在的问题。第二阶段是优化方案的制定分析阶段,该阶段主要根据对需求和现状的分析,得出适合本地区的传输拓扑模型和目标指标,并对现网的各项指标进行评估分析,得出与需求目标比对,并对存在的问题进行细化。而后根据需求和存在问

20、题制定优化方案并进行指标的预分析和预算。最终得出可行的优化调整方案。第三阶段是优化实施评估阶段,该部分根据制定的优化方案进行各项工程勘察,根据机房、纤芯、电源等等各种因素对优化方案进行必要的修正补充,确定具体割接实施方案,而后完成割接调整,完成对优化结果的评估,并协助建立后期运维优化机制。在优化过程中,宜同时对现网的各资源管理进行优化,形成有效、准确的资源管理基础数据,并建立完善的网络日常运维优化、资源管理更新修正机制。2. 网络优化的内容传输网的优化内容包括根据考量指标对其组成的三要素:网络结构、传输设备、光缆线路所进行的优化。2.1. 网络结构的优化网络结构的优化包括结构拓扑的优化、通路的

21、优化、网管的优化、同步方式的优化等,其中拓扑的优化是其他各项优化的基础,也是优化工作的重点。(1结构拓扑的优化目前的传输网建设应采用分层的概念进行,一般的网络可分为三层:核心层、汇聚层、边缘接入层。各地区应根据本地区的业务网发展规划(特别是中心局址规划建立稳定的、适合本地区的传输网络结构拓扑发展模型。以下就典型的拓扑模型作以示例简介:1）业务量较大，两局址型。该类地区业务流向为两局址双集中型，网络结构为三层，核心 层承担两局间电路和调度电路； 若中心局房对应管辖区域合理并有清晰的划分， 可采用以下 拓扑,假设五个环路均为 STM-16 环路，如图2。该拓扑情况下外围的汇聚环路提供集中型 业务至

22、相应中心局房，入局通路数为各环系统容量，共 4 个 VC-4 通路，两局间环路提 16 供 16 个 VC-4 通路。 如图2 业务量较大，两局址型（1） 若中心局房对应管辖区域没有清晰的划分，并且至各局的业务趋于均衡，可采用以图3 简 化拓扑，假设各环路均为 STM-16 环路，采用两纤双向复用段保护方式，则外围汇聚节点至 中心局房入局通路数为 4 个 VC-4 通路,两中心局房间提供 4 个 VC-4 通路，同局内设 16 8 备通过 STM-1/4 光口连接，采用 DNI（双节点互连）保护提高安全性： 如图3 业务量较大，两局址型（2） 由以上例子可看出，不同的业务流向，不同的结构拓扑，

23、其生产能力和需使用的设备是有区 别的。可见分析业务流向对建立拓扑模型的重要。 2）业务量大，多局址型，其业务流向也较为复杂，中心局房对应管辖区域划分不够清晰； 网络结构一般为三层， 核心层承担局间电路和调度电路； 根据调度电路的大小可以建设单独 的调度网路，可采用环状或网状结构，下图为三局址拓扑，这里不再作具体分 如图4 业务量大，多局址型 以上拓扑模型仅是几个最典型的例子，各地区地理环境、业务结构各有不同，故应根据本地 区的实际情况制定适合的拓朴模型， 从而为本地传输网的网络结构的稳定发展打下基础， 并 可进一步对生产性能高效性的各指标进行评估比较。 拓扑结构的优化还应考虑环路节点数的取定，

24、其数值应满足各节点对环路容量的分担要求； 以及结合光缆线路的优化进行链路成环改造等。 （2）层间的衔接方式的优化 边缘接入层和核心汇聚层层间衔接一般有如下几种方式： 方式一，通过设备间支路电口或光口连接： 如图5 方式一图示 方式二，边缘环和汇聚环共用一套设备： 如图6 方式二图示 方式三，较方式二多增加一套设备，或作为扩展子架： 如图7 方式三（1）图示 如图8 方式三（2）图示 网络具体采用那种方式应从以下一个方面考虑： a、设备厂家类型，如两层间为不同厂家设备，则只能采用方式一； b、局端落地电路和转接电路的比例，若本端转接电路数大于本端落地电路数，则采用方式 二，反之可采用方式三。 c

25、、网络安全性的考虑和机房面积的占用。 （3）中心机房设备落地电路保护的优化 一般中心机房传输设备有大量的电路需要落地，目前多数厂家已经可以提供对支路板件的 1:N 保护，但从负荷、风险分担的角度讲，在中心局房的传输设备一般采用光、电分离的方 式配置，即主子架完成群路、支路等光接口接入和核心控制、交叉功能，E1 支路等电接口 采用专用的扩展子架来完成上下。 对扩展子架与主机架的连接可进行保护， 提高电路保护率。 下图所示出为 10Gb/s 设备下的扩展子架的两种保护方式。 如图9 扩展子架保护方式 （4）通路的优化 通路优化宜在分析现网电路运行及新增电路需求的基础上， 对本区内业务电路的流量、

26、流向 进行归纳，作出通道安排的远期规划，而后按规划通路调整电路和运营电路。 a、通道规划本着简单、高效、发展的原则进行。 b、根据网络分层的分工，建议低阶通道疏导、归整尽量在网络的边缘（如边缘汇聚点）进 行。 在网络的骨干层采用高阶通道整体规划， 优选复用段保护方式， 减少对交叉资源的消耗。 c、高阶通道可根据业务的类别（如话音、数据等）进行通道分配，也可以根据业务的流向 或局向（即电路的落地点）归类进行通道分配。 d、对高阶通道的占用尽量按短路由规划、并考虑通道利用的均衡，减小通道分配负荷的不 平衡度。 e、对数据业务电路的通路规划，应考虑数据业务的动态特性，采用共享通路方式兼顾基本 带宽和

27、动态峰值带宽分配。 f、应适当考虑现网的电路运营情况，尽量减少通路时隙的调整量。 g、通路优化的同时应对中心局房电路落地支路安排、DDF/ODF 的成端安排进行优化。 （5）网管的优化 网管系统的优化可分为两个方面： 一是网管信息传送的优化； 另一个是网管系统职能的优化。 网管信息传送目前是依托传输系统本身的 DCC 通道进行。一般通过设备环境及网络结构优 化后， 网管信息应可在网络上进行透明的传送。 应避免网管信息在不同设备厂家间进行传送， 确实需要时，应保证网管信息传送的可靠、透明性。根据设备网管系统对其网元寻址方式划 分 ECC 子网， 以提高 ECC 子网的响应时间。 通过使用或租用

28、DCN 网电路对无保护 ECC 通 道进行保护、对网管系统网关网元等进行备份。 网管系统职能的优化主要指对网管系统安全管理级别和权限划分，及多网管下的管理范围、 职责分工进行优化配置，发挥网管设备管理潜力，提高网络的可运营性、可控性。 （6）同步方式的优化 主要指根据同步时钟的传送要求，对网络主、备用同步链路时钟信号的传送、倒换等进行优 化，设定 SSM 字节，避免出现同步环路。 应减小同步链路长度尤其是主用情况下的链路长度，保证同步定时传送的可靠、精准。同步 链路节点应控制在 20 个以内，尽量不超过 16 个。 2.2. 设备的优化 可分为设备功能选型、设备厂家环境、设备利用率等三个方面来

29、考虑。 （1）设备功能选型是指运营商根据自身网络的发展规划和商务谈判等情况，选择符合自身 网络发展的设备类型。总的来说目前的传输网设备优选处理能力强、业务接口丰富的 MSTP 设备，这里就不再进行论述。 （2）设备厂家环境优化 设备环境的优化主要是对现网设备的地域分布、 层面分布进行优化。 一个本地传输网为了提 高设备厂家服务竞争的需要，不宜局限在一个厂家的设备，但也不宜过多，一般限制在 2-3 个厂家。设备的多厂家环境有两种情况：一个是横向划分，即分层面多厂家环境，另一个是 纵向划分，即分区域多厂家环境。 就 SDH 技术体制而言，因有统一的标准、接口等，不同厂家间可以实现以上两种设备环境 的划分。而从目前 SDH 的应用及已发展的 MSTP 来看，其新功能均是基于对开销字节的解 释而实现（如虚级联、流量控制 LCAS、融合 RPR 等）的，今后的新功能实现也将是这样， 而在不同厂家间对开销字节的解释上仍存在着一定程度的“不通性”， 纵向划分可避免这种事 情的发生，提高业务电路的端到端调配能力，故从网络的管理调度、新业务的开通承载上， 建议采用纵向划分。 建议根据目前的设备类型的组成对设备区域进行中远期的规划划分， 通 过设备搬迁调整实现合理划分，即可提高设备的可控能力，又可适当引入设备厂家