乡镇传输承载网建设思路

乡镇传送网建设思路及业务承载策略背景湖南联通提出的“8899”战略目标及扩大乡镇及行政村3G、4G基站的覆盖，实现乡镇宽带的全覆盖，对乡镇传送网提出了更高的的要求；湖南联通乡镇传输资源相对较为薄弱，大部分县-乡综合业务接入区架构还有待完善，因此应加快县乡综合业务接入区的建设，尽快形成结构安全、稳定，可同时满足3、4G基站和乡镇宽带业务快速接入的综合承载网。具体体现在以下两点（1）扩大农村3G、4G基站覆盖的需要“8899”战略提出，2015年要实现“行政村的覆盖率要达到80%；人口覆盖率要达到90%；AB类以上乡道路覆盖率要达到90%。4G网络要保证乡镇以上的到达覆盖”，3、4G基站的带宽满足需要实现分组传送网的全覆盖，湖南联通拥有庞大的分组传送网网络，3G基站端口覆盖率达到95%以上，但由于县-乡纤芯资源的限制，县-乡分组网网络结构距目标架构还有一定的差距，在安全性、稳定性上还有很大的优化空间。应加快县乡综合业务接入区、县乡直达光缆的建设，优化分组网结构，为3G、4G基站的接入提供安全、稳定的传送平台。（2）发展乡镇宽带业务的需要“8899”战略提出，“宽带以效益为前提，以需求方式驱动项目建设，乡以上达到全覆盖，300户以上的行政村做30%的覆盖，完成光改60%”，较城区相比，县乡传送网资源较为紧张，乡镇宽带传输承载建设成本较高，因此如何利用新技术、新手段降低乡镇传输承载网建设成本，成为必须要考虑的问题综上所述，加速建设稳定的县乡综合业务承载网是2015年必须完成的建设任务，本文就县乡传送网的结构优化展开论述。乡镇传送网现状及分析（1）乡镇传输资源现状目前全省共有2154个乡镇，目前划分258个乡镇综合业务接入区；目前共有接入配线光缆104507公里，其中不足4芯的段落共33047公里，占比31.6%；共有县乡主干光缆6466.6公里，独立直达县乡光缆覆盖的乡镇733个，占比33.87%；乡镇分组设备共8321个，乡镇3G基站的分组覆盖率为95%；粗波分共652端，共覆盖540个乡镇。乡镇传输资源现状如表2.1.1所示。表2.1.1乡镇传输资源现状统计-基础架构光缆网序号地市乡镇数基础架构独立直达县乡光缆接入配线光缆目标乡镇综合业务区数量（个）目标综合业务接入点数量（个）其中符合条件的综合业务接入点数量（个）皮长公里覆盖乡镇数量（个）皮长公里其中不足4芯段落皮长公里1长沙1042688651249.78010329.044775.02株洲1061010679310.0469008.752939.23湘潭5964939450.5594837.021321.44张家界94229365247.7463330.24762.85岳阳15616131131626.6767989.831562.06衡阳18320157152508.7538442.8810769.57永州189221769369.1277350.781829.08郴州2502322259726.0687881.21925.79邵阳1971918835160.4359302.104611.610娄底80148080250.9235218.23986.011怀化28724235120354.08910517.00932.012湘西州15816129112518.2447022.00578.013常德20628205141298.0477825.18684.014益阳85128534396.9405452.68371.015合计2154258194411216466.6733104506.9333047.2表2.1.2乡镇传输资源现状统计-传输系统现状序号地市乡镇数分组传送网粗波分系统分组设备数量（端）覆盖乡镇数（个）覆盖3G基站数（个）设备数（个）覆盖乡镇数（个）1长沙10467310499986632株洲10654510668957493湘潭59391594461194张家界9424394337545岳阳15657415673937336衡阳183921183108916147永州18956018970717168郴州250732250907105929邵阳197566197691423710娄底8053680608554311怀化287687287827575012湘西州158539158678373213常德206777206978706014益阳8557785689573815合计21548321215410384652540（2）乡镇业务承载现状目前乡镇共有2G基站9540个，3G基站10879个，其中语音业务核22410个2M，数据业务折合289084M；已经开通宽带的乡镇共1805个。乡镇基站业务开通现状目前乡镇有2G基站9540个，3G基站10879个，2G、3G基站带宽配置模型如表2.2.1和表2.2.2所示。表2.2.12G基站带宽需求模型厂家开启EDGE后的E1配置模型基站类型仅需要配置1个E1的基站载频数量范围需配置2个E1基站的载频数量范围需配置3个E1基站的载频下限（含）爱立信所有基站n＜88≤n＜18≥18贝尔所有基站n＜1313≤n＜25≥25华为所有基站n＜1010≤n＜21≥21诺西所有基站n＜1010≤n＜19≥19中兴V2和V3n＜1010≤n＜19≥19SDRn＜18≥18-表2.2.23G基站带宽需求模型基站类型HSPA+基站Iub传输需求E1（个）FE端口FE峰值(PIR)流量（Mbps)FE均值(CIR)流量（Mbps)S1111～214824S222217248S333219672目前2G业务都由MSTP网络承载，3GPS域业务由分组网进行承载，少量3G语音业务也由分组网进行承载（主要是2013年以后新建的3G物理站址），3G多载波站点及部分单载波站点（2014年以后开通站点）语音业务开通2个E1，具体情况如表2.2.3和2.2.4所示。表2.2.3乡镇基站3G业务开通情况统计表地市名称乡镇3G站数（个）乡镇多载波站数（个）语音业务开通1*E1基站数语音业务开通2*E1基站数长沙1209271745464株洲8181772296湘潭471542942张家界325928639岳阳85579651204衡阳96685752214永州66824530138郴州95238749203邵阳7540641113娄底60144485116怀化8440744100湘西州624056262常德10761898690益阳7160606110合计1087959088881991表2.2.4乡镇基站业务承载情况统计表地市名称乡镇2G站数（个）乡镇3G站数（个）乡镇多载波站数（个）2G语音业务（E1）3G单载波语音业务(E1)3G多载波语音业务(E1)3G单载波数据业务(M)3G多载波数据业务(M)MSTP承载UTN承载MSTP承载UTN承载MSTP承载UTN承载MSTP承载UTN承载MSTP承载UTN承载长沙10751209271107506315004341080135504828824株洲61481817614059228828608505419416湘潭42647154260381122820250611280张家界43732594370248981440450127752岳阳77885579778055834312632039504820328衡阳83196685831059841213634042504223016永州7206682472004862723810012003615888郴州6439523864306194606016019004222680邵阳7427540742054432300003617952娄底5916014459104411887018022002414328怀化7358440735064529900004820064湘西州5126240512045623000003014856常德824107618824081631428809005425608益阳6127160612052230400002417088合计95401087959095400753741539422380295005042590802)乡镇宽带业务开通现状截至2014年12月份，湖南联通已开通宽带乡镇数量达到1805个，乡镇宽带覆盖率达84%，其中开通带宽达到1G的乡镇数为1485个，达到100M的乡镇数为73个，达到50M的乡镇数为195个，带宽仅为10M的乡镇数为52个。分地市乡镇宽带开通情况如表2.2.4所示。表2.2.4乡镇宽带业务开通情况表序号地市名称乡镇总数量已开通宽带的乡镇数量乡镇宽带覆盖率10M带宽乡镇数50M带宽乡镇数100M带宽乡镇数1G带宽乡镇数1长沙1049692%000962株洲106106100%1800883湘潭595695%042504张家界9494100%02726415岳阳156156100%78514506衡阳18316289%0001627永州18914376%1001428郴州25019779%0131939邵阳19715981%00415510娄底807999%122314311怀化28718564%1424813912湘西州1589057%0857713常德206206100%00020614益阳857689%023104315合计2154180584%52195731485已开通宽带的乡镇中，采用MSTP开通313个，采用粗波分开通540个，采用IPRAN开通10个，采用裸光纤开通803个，分地市传输承载情况如下表2.2.5所示。表2.2.5乡镇宽带业务承载情况表序号地市名称已开通宽带乡镇数MSTP粗波分分组裸光纤1长沙960630332株洲10618490393湘潭56690414张家界945343345岳阳156111330126衡阳16201401487永州19749201019邵阳159037012210娄底7934430211怀化185365079212湘西州90123204613常德206060014614益阳7638380015合计180531354010942（3）县-乡传送网现状及问题分析1）基础架构划分通过2014-2016年基础架构和规划和2015-2017年基础架构规划，已经明确了县乡综合业务接入区的目标架构，每乡镇布局一个综合业务接入点，负责收敛该乡镇所有的基站和宽带业务。全省布局268个县乡综合业务接入区和1944个乡镇综合业务接入点。乡镇综合业务接入机房大部分都是选择自建机房，条件较好，稳定性较高。但综合业务接入区和综合业务接入点要真正实现安全、稳定的“综合业务接入能力”，需要县-乡光缆网及传输系统的结构的稳定。县乡光缆问题分析A、纤芯资源极度紧张湖南联通县乡光缆多为基站配线光缆，大部分为8芯、12芯和24芯，拥有4芯以上乡镇综合业务接入点间直达纤芯的乡镇仅为733个，且前期为实现无线业务快速开通并有效控制单站接入距离，建设方式多为在原有光缆上掏芯，造成原有光缆“首尾不接”，纤芯被占用，部分区域已无纤芯可用，前期接入方式多为图2.2.1所示。图2.2.1掏芯现象示意图AA站B站C站接头盒“掏芯”现象示意图A站B站C站物理结构逻辑结构湖南联通乡镇补充覆盖的基站、道路上的基站以及行政村的基站接入方式大部分如图2.2.1所示，造成前期建设的光缆纤芯资源被迅速占用，且近年来MSTP系统、分组网的建设、乡镇宽带的开通大量占用纤芯，造成乡镇以下接入配线层光缆资源极为紧张，具体如图2.2.2所示。图2.2.2当前业务纤芯占用情况示意注：原有12芯光缆1-2芯承载A综合业务接入点-原有基站-B综合业务接入点MSTP系统；后期陆续新增3个基站，为降低光缆接入距离，采取从接头盒引接方式开通，同时为避免原有基站业务中断，直接引接3-8芯开通；8-10芯采用串联方式叠加分组，同时A乡镇2个行政村宽带利用主干光缆纤芯开通，B乡镇OLT上行无纤芯可用，后续乡镇同样无法开通宽带业务。B、光缆结构未按目标综合业务接入区架构进行组网前期县-乡光缆建设主要为满足基站开通建设，基本采用SDH开通，因SDH组网有很大的随意性，跨区组网甚至跨县组网的现象普遍，后续分组网工程为节省光缆建设成本，充分利用原有纤芯资源，故结构基本是按照SDH结构进行组网，和目标架构偏离较大。县-乡传输系统问题分析A、MSTP资源利用率低，但组网结构和综合业务接入区偏离较大，且大部分未配置FE板MSTP网络从2001开始，历经多期工程的建设，目前主要定位于2G业、3G语音业务和大客户业务传输，但成环率相对周边省份（江西、湖北）较高，达到47.07%，且其“面向连接、电路交换、刚性管道”的特性使其承载TDM电路有先天的优势，在分组传送网大量布局以后，3G数据业务割接至分组网，使MSTP时隙资源大量释放。MSTP前期工程建设并未按照“横向分区”的原则，造成现在和目标架构差异较大，优化难度和改造成本也较高，随着基站接口IP化趋势的加快，MSTP设备会逐年退网，因此不建议对MSTP进行大规模优化和改造，应保持现有结构，短期内充分利用其释放资源用于大客户，语音等TDM业务的承载。B、分组网全面覆盖乡镇3G基站，但结构和目标架构还存在差距，地市大部分接入设备为GE设备，长远来看不满足LTE基站承载的需求。湖南从2012年开始建设分组传送网，目前全省共有16095套分组接入设备，已经成为联通中部省份最大规模的分组网，但不符合县乡综合业务接入区的目标组网架构，跨综合业务接入区组网、长支链站点、超过20节点的环链结构的现象为数不少，因分组网对网络结构要求较高，因此通过优化、调整，使分组网和目标基础架构匹配成为下一阶段的县乡网络建设重点。C、粗波分目前已覆盖540个乡镇，已经成为乡镇宽带业务承载的重要平台，但受技术体制限制，不能实现远距离（80公里）的传送，且无法实现业务的保护。目前现网的粗波分系统多为8*2.5G稀疏波分，由于技术限制，粗波分系统无法进行光信号放大，电信号中继能力有限，业务最大传送距离不超过80公里，且几乎无法实现业务的保护，同时粗波分设备不具备电交叉功能，冗余通道较多；但其造价较低，易于快速部署。如下图场景所示，某主干光缆环路上共有9个乡镇，环长160公里。以上9个乡镇配置粗波分的网络结构图及波导配置图如下：粗波分网络结构示意图如上图所示，受限于80公里的最大传输距离，乡镇5粗波分无法开通，其余乡镇仅能组成两条粗波分链路，无法实现保护。同时，每个2.5G的波道均冗余一条GE通道。业务承载问题分析A、乡镇基站业务通过“2014年中国联通湖南WCDMA农村广覆盖传输接入专项工程”的建设，目前95%的乡镇3G站点具备UTN承载的能力，但由于纤芯资源有限，分组网结构和目标架构有偏差，且成环率较低，目前还具备大量割接语音业务至分组网的条件，急待优化调整。B、乡镇宽带业务全省仍有349个乡镇未开通宽带，均为偏远乡镇，其中怀化、湘西州、常德等山区较多的地市宽带覆盖率较低，已开通宽带的乡镇中带宽在100M以内的乡镇达到320个。原因分析：光缆纤芯资源紧张，制约了宽带业务开通乡镇宽带OLT上行主要利用现有光缆纤芯实现，湖南联通县乡光缆多为基站配线光缆，拥有4芯以上乡镇综合业务接入点间直达纤芯的乡镇仅为733个，且前期为实现无线业务快速开通并有效控制单站接入距离，建设方式多为在原有主干光缆上掏芯，部分区域已无纤芯可用MSTP资源有限，限制了乡镇开通带宽目前，湖南联通采用MSTP实现OLT上行的乡镇数达到313个，乡镇MSTP环路多为155M环路，且目前仍然承载着部分2G、3G语音业务，无法满足超过百兆以上的乡镇宽带需求。粗波分受距离限制，使用场景有限粗波分仅能用户距离县城较近的乡镇宽带业务开通，部分乡镇距离县城较远，光缆损耗过大，宽带业务无法直接开通。传统粗波分传输距离仅为80km，依然无法满足宽带乡镇全覆盖的建设目标。乡镇业务传输承载策略基站业务承载策略1）3G基站业务承载3G基站业务分为语音业务和数据业务，乡镇3G基站数据业务短期内较难出现爆发性增长，承载设备应以UTNGE设备为主，3G语音业务也应逐步割接至UTN网络，已及时完成MSTP下电或者割接。2）2G基站业务承载2G基站业务全部为语音业务，近期应以MSTP承载为主，随着分组架构的稳定也应逐步割接至UTN网络，便于MSTP的割接或下电。3）LTE业务承载LTE基站全部为IP化接口，单站带宽需求在100M以上，必须用UTN设备承载。宽带业务承载策略乡镇宽带传输方式应以裸光纤为主，辅以粗波分及集成型OTN系统，个别带宽需求不大的乡镇可延用MSTP系统承载，或者利用IPRAN承载，各类承载方式优劣势如表3.2.1所示。表3.2.1乡镇宽带业务承载方式对比承载方式传输带宽建设成本承载效果传输距离开通难度安全性裸光纤高高极佳<40km低低，无法保护CWDM高较低一般<80km高低，受距离限制难以实现保护集成型OTN高较高极佳>120km较低高IPRAN高低极佳>120km低高MSTP低低差>120km低高裸光纤承载方式：承载效果好，传输带宽高，开通难度低，业务能够快速响应；但建设成本较高，传输距离短且无法实现保护，可能导致一条主干光缆上的数个乡镇业务同时中断。CWDM承载方式：传输带宽高，建设成本较低；但传输距离仅为80公里，保护难度大，且对纤芯质量要求极高，开通难度较大。集成型OTN承载方式：承载效果好，传输带宽高，网络安全性高；但建设成本较高，尤其是双向业务负荷分摊时。MSTP承载方式：传输距离远，网络安全性高，但承载效果较差，主要体现在容量有限，乡镇接入环大部分为155M环路，超过100M以上的乡镇宽带不适用于MSTP承载。IPRAN承载方式：IPRAN设备容量更大、接入能力更强，相比MSTP更能够满足公共宽带业务接入带宽需求，通过L2VPN管道技术可以有效与无线业务隔离，通过QoS按承诺服务进行质量保证，可提供从设备到协议、从物理层到应用层全方位的保护机制，确保接入公共宽带不会对无线业务产生影响。然而，目前湖南联通乡镇IPRAN环路多为GE环路，无法满足公共宽带的高带宽需求，同时，IPRAN网络与目标网络存在较大差距，乡镇综合业务接入点与大量一般基站混合组网，大环路，长支链结构普遍存在，如采用IPRAN接入大带宽的宽带业务，需要将整个接入环升级为10GE，造价较高，且在IPRAN网络结构未达到目标架构前，承载宽带业务存在较大安全隐患。短期内IPRAN系统不宜承载宽带用户较多，带宽需求大于50M的乡镇。综上所述：乡镇宽带承载应根据具体场景，合理选用以上4种传输手段，具体场景分析详见表3.2.2所示。表3.2.2乡镇宽带业务承载场景分析距汇聚节点距离建设成本上行端口监测忙时平均峰值容量首选承载方式小于80公里有可用纤芯资源或无纤芯资源但新建引接光缆距离小于5公里的乡镇OLT\裸光纤（可辅以小型交换机）无可用纤芯资源且新建引接光缆距离大于5公里的乡镇OLT<50MMSTP承载、IPRAN承载无可用纤芯资源且新建引接光缆距离大于5公里的乡镇OLT>50M裸光纤（可辅以小型交换机）仅余少量纤芯资源，但光缆沿途接入OLT乡镇大于(剩余纤芯数/2)个的\粗波分承载大于80公里\<50MMSTP承载、IPRAN承载>50M集成型OTN县乡传送网建设思路明晰“两区三点”目标架构进一步明确县乡综合业务接入区边界，依托现有自建机房，布局稳定的乡镇综合业务接入点，通过对乡镇综合业务接入机房资源摸查，及时对电源等配套资源进行整改，使其从机房条件上具备多业务接入能力。（2）围绕综合业务接入区和综合业务接入点加大县乡直达光缆建设力度县乡主干光缆目标架构必须围绕综合业务接入区和综合业务接入点进行布局，应首先明确乡镇综合业务接入点组网架构，围绕综合业务接入点组网架构建设县乡光缆环路，原则上个综合业务接入区建设一个县乡光缆环，一个县乡光缆环应覆盖4-7个乡镇综合业务接入点，县乡光缆的搭建应充分利用现有纤芯资源。确实无法调通直达纤芯的段落，需建设48芯县乡主干光缆。通过清查现网资源后，对县-乡或乡-乡光缆无法调通直达纤芯的段落进行补缆，新建48芯光缆应同时兼顾IPR