《電子技術(shù)應(yīng)用》
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高速接入:萬(wàn)兆全光以太環(huán)網(wǎng)
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摘要: CE以其萬(wàn)兆接入能力,全光環(huán)網(wǎng)的高可靠性,成為高速接入的主流技術(shù)。
Abstract:
Key words :

CE以其萬(wàn)兆接入能力,全光環(huán)網(wǎng)的高可靠性,成為高速接入的主流技術(shù)。

1. 高速接入需求

帶寬提速是現(xiàn)代信息社會(huì)高速發(fā)展的一個(gè)顯著特征。從運(yùn)營(yíng)商角度看,家庭寬帶的提速需求,嶄露頭角的IPTV運(yùn)營(yíng),2G/3G以及LTE基站和核心網(wǎng)的建設(shè),營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)和OSS系統(tǒng)的擴(kuò)容,都對(duì)傳送網(wǎng)提出IP化、寬帶化及綜合接入需求;從政企客戶角度看,其專(zhuān)線分支數(shù)量和帶寬也都呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)(如表1所示)。必須要有一種接入平臺(tái),能夠滿足上述業(yè)務(wù)的IP/ETH化、高速綜合接入。

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表1. 各項(xiàng)目帶寬需求

2. 傳統(tǒng)接入方式

傳統(tǒng)的接入方式有ADSL/VDSL、LAN以及SDH/MSTP,當(dāng)前新型的PON接入方式在運(yùn)營(yíng)商的力推之下,正逐漸成為主流。

xDSL:銅纜接入方式,一般出以太接口。下行速率通常不超過(guò)20M,實(shí)踐中距離控制在2km左右,屬于典型的“最后一公里”接入。

PON:光纖接入方式,ONU接口豐富,可以提供FE/GE/POTS等接口。上行帶寬可動(dòng)態(tài)分配,且與分光比有關(guān)。按1:16均分計(jì)算,每個(gè)分支100M左右。下行帶寬依據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷而定,輕載時(shí)單用戶可達(dá)200~300M左右。覆蓋范圍以O(shè)LT為中心,理論可達(dá)15km以上,實(shí)踐中控制在10km內(nèi),一般2~5km。

LAN:LAN接入速率較高,可達(dá)100M以上,一般都是以太接口。電纜接入覆蓋幾百米到幾公里,光纖對(duì)開(kāi)可達(dá)十幾公里。在某種意義上,LAN與PON是同一接入類(lèi)型。

DH/MSTP:在城域范圍內(nèi)(30~150km)為基站回傳和IP接入提供通道,接口為PDH/SDH/ATM/ETH等,分支速率從2M到10M。

3. 接入模式分析

上述接入方式中只有PON在帶寬、接口、綜合接入等方面滿足三重播放等高速帶寬綜合業(yè)務(wù)的接入需求。但PON接入存在 一些局限。

首先,難以保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性。由于PON基于裸纖網(wǎng),主干保護(hù)倒換速度達(dá)不到電信級(jí)要求,這就要求OLT到ONU距離不能太遠(yuǎn),否則很難保障線路安全,維護(hù)也相當(dāng)困難,比如道路開(kāi)挖、工程施工、頻繁的網(wǎng)絡(luò)割接等,都會(huì)影響到光纜安全,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)故障。實(shí)踐中一般控制在5~6公里以內(nèi)。

其次,無(wú)法覆蓋城域。其理論覆蓋范圍為20km,但工程實(shí)踐一般在15km,且前面也提到OLT至ONU半徑不能太大。因此,城域范圍內(nèi),PON網(wǎng)絡(luò)注定要成為依附于城域接入或傳輸網(wǎng)的邊緣接入網(wǎng)。

第三,不能承載2G/3G/LTE基站等業(yè)務(wù)。除了其網(wǎng)絡(luò)不可靠以外,電信業(yè)務(wù)與寬帶業(yè)務(wù)混傳也帶來(lái)了遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊的危險(xiǎn)。此外,LTE要求NodeB之間互聯(lián),而OLT的二層匯聚功能較強(qiáng),分支間的三層轉(zhuǎn)發(fā)功能很弱,不適合做基站接入。

對(duì)于PON的定位,工程實(shí)踐中都是作為IP城域網(wǎng)的邊緣接入技術(shù)。為了滿足較大范圍的覆蓋和高帶寬增值業(yè)務(wù)接入,運(yùn)營(yíng)商一般都建設(shè)多個(gè)匯聚局所,將OLT位置下沉到匯聚點(diǎn)或用戶邊緣,上行通過(guò)光纖直連或傳輸網(wǎng)接入城域網(wǎng)匯聚節(jié)點(diǎn)。而基站業(yè)務(wù)采用SDH/MSTP或其他新型的IP化傳送技術(shù)如IP RAN或PTN(如圖1所示)。

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圖1. PON在城域網(wǎng)的位置

一.CE接入模式:萬(wàn)兆全光以太環(huán)網(wǎng)

鑒于CE具備取代SDH/MSTP,成為新一代傳送主流技術(shù)的條件,而SDH/MSTP在2G/3G 基站回傳網(wǎng)絡(luò)或IP城域網(wǎng)架構(gòu)中又被認(rèn)為是屬于接入層的部分,從這個(gè)角度可認(rèn)為CE是一種接入網(wǎng)。CE接入不僅有效避免了前述幾種接入模式的缺陷,而且可以像SDH/MSTP那樣在城域范圍內(nèi)提供接高速、可靠的綜合業(yè)務(wù)接入。是城域高速接入的最佳技術(shù)。

CE作為一個(gè)完整的傳送體系,可分為核心、匯聚和接入層。典型的CE接入模式特色可以總結(jié)為一句話:萬(wàn)兆全光以太環(huán)網(wǎng)(以下以H3C CE方案為例說(shuō)明)。

1. 全萬(wàn)兆

H3C CE從接入層到核心層實(shí)現(xiàn)了全萬(wàn)兆對(duì)稱(chēng)通道。接入層采用CE3000系列,每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以提供至少24個(gè)GE光口接入,上行萬(wàn)兆,匯聚層采用CE5000系列,實(shí)現(xiàn)萬(wàn)兆端口線速轉(zhuǎn)發(fā)。

*IP城域網(wǎng)萬(wàn)兆接入

傳統(tǒng)IP城域網(wǎng)大多采用xDSL、SDH/MSTP和PON完成接入。由于用戶普遍的帶寬提速要求,例如中國(guó)電信已經(jīng)把100M接入做為家庭寬帶的標(biāo)準(zhǔn),因此xDSL和SDH/MSTP已很難滿足上述要求,PON雖然可以完成小范圍的高速接入,但由于上文所述的局限,缺乏城域范圍傳送的條件,需要依附于一個(gè)高速的城域接入和傳送平臺(tái)。CE的城域覆蓋和萬(wàn)兆接入,正好迎合了這個(gè)要求。。

通過(guò)CE接入,有效節(jié)約了OLT、SW等設(shè)備上行光纖,保障了光纖網(wǎng)絡(luò)安全,提高了鏈路利用率(如圖2所示)

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圖2. 傳統(tǒng)IP接入與CE接入模式對(duì)比

*基站萬(wàn)兆接入

當(dāng)前3G技術(shù)正在向LTE及4G演進(jìn)。3G基站的帶寬一般在30~50M左右,而LTE則有可能升至300M。這么大的一個(gè)帶寬,需要傳送網(wǎng)具備百兆、千兆接入能力。

對(duì)于3G基站,為保護(hù)已有MSTP投資,可擴(kuò)容MSTP第二平面,但運(yùn)營(yíng)商基本都在壓縮這部分投資,尋求新的大容量IP化傳送網(wǎng),而CE具備了絕大部分場(chǎng)景所需的條件,。對(duì)于LTE基站,靠擴(kuò)容顯然不夠,應(yīng)該直接接入CE萬(wàn)兆環(huán),通過(guò)CE直達(dá)交換局所。

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圖3. 基站萬(wàn)兆接入

*其他萬(wàn)兆接入方式

當(dāng)前業(yè)界有一種觀點(diǎn),即通過(guò)城域波分做萬(wàn)兆接入和傳送。波分的確可以提供大容量、高帶寬的接入。但由于其技術(shù)發(fā)展等因素限制,目前波分只能提供物理層的透?jìng)?,即點(diǎn)到點(diǎn)透?jìng)?,而無(wú)法區(qū)分業(yè)務(wù)并處理,因此波分可以稱(chēng)之為光纖傳送網(wǎng),而不是承載網(wǎng)。其只能在業(yè)務(wù)設(shè)備與業(yè)務(wù)設(shè)備之間搭路修橋,CE設(shè)備也可以由它來(lái)對(duì)接。而CE作為一種業(yè)務(wù)承載網(wǎng),不僅做業(yè)務(wù)傳送,且對(duì)業(yè)務(wù)做相應(yīng)處理,如業(yè)務(wù)匯聚和交換、各類(lèi)業(yè)務(wù)的區(qū)分服務(wù)和QoS、安全等。舉一個(gè)例子:在云計(jì)算中,云端和云際的業(yè)務(wù)流量不僅會(huì)形成浪涌,而且其方向不定,隨機(jī)性大。CE作為高速的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái),可為城域范圍的數(shù)據(jù)中心DC間提供超高速云間專(zhuān)線。對(duì)于波分而言,則需要對(duì)DC進(jìn)行全連接,這顯然非常浪費(fèi)資源(如圖4所示)。

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圖4. 城域波分專(zhuān)線與CE提供超高速云專(zhuān)線的對(duì)比

此外,目前波分還處于價(jià)格非常高昂的時(shí)代,據(jù)統(tǒng)計(jì), DWDM/OTN每個(gè)波道大約需要25~40萬(wàn)。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō),將波分部署在接入層顯然代價(jià)過(guò)于昂貴。而相比之下,CE價(jià)格相當(dāng)?shù)?,具備非常好的性價(jià)比,更容易受到運(yùn)營(yíng)商的青睞。

2. 全光網(wǎng)

傳統(tǒng)的SDH的EoP低速接入(2M~8M),必定會(huì)引入?yún)f(xié)轉(zhuǎn)和光纖收發(fā)器,并容易在局端造成堆疊,過(guò)多的協(xié)轉(zhuǎn)和光收發(fā)器不但難于管理,且易出故障,由于沒(méi)有網(wǎng)管功能往往用戶投訴后才發(fā)現(xiàn)和處理故障。MSTP的EoS接入(2M~50M)雖不使用協(xié)轉(zhuǎn),但一般仍需光收發(fā)器從局端拉遠(yuǎn)至用戶。目前業(yè)界還有MSAP,試圖通過(guò)局端設(shè)備內(nèi)置SDH模塊并插卡化來(lái)避免堆疊并改善網(wǎng)管,但用戶端光纖收發(fā)器仍是故障點(diǎn),且依托SDH的低速接入是其致命缺陷。

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圖5. 光電混合接入的問(wèn)題

而CE“全光網(wǎng)”意味著用戶和局端光纖對(duì)接,克服了光電轉(zhuǎn)換和協(xié)議處理的問(wèn)題,并提供2M~1000M的接入能力。對(duì)于帶寬需要匯聚的低速用戶,在局端可通過(guò)PON/OLT接入2~5KM范圍內(nèi)的用戶。PON網(wǎng)絡(luò)具備較完善的網(wǎng)管功能,便于故障的發(fā)現(xiàn)和排除。

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圖6. 光纖直驅(qū)方式

3.以太環(huán)網(wǎng)

我們知道,SDH大量使用環(huán)網(wǎng)以便對(duì)業(yè)務(wù)實(shí)施保護(hù)?,F(xiàn)在尚未完全標(biāo)準(zhǔn)化的PTN也提出了共享環(huán)保護(hù)技術(shù)。H3C CE具有相應(yīng)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu),通過(guò)“RRPP+”技術(shù)起到媲美SDH的

以太環(huán)網(wǎng)部署有以下優(yōu)點(diǎn):

*網(wǎng)絡(luò)投資小

RRPP在部署時(shí),由于其接口都是普通以太光口,不需要特殊的接口板,因此其部署快速,節(jié)省投資。

環(huán)網(wǎng)可以對(duì)傳統(tǒng)的分組交換設(shè)備雙歸部署起到很好的替代作用,極大減少了雙歸造成的鏈路消耗,節(jié)約了寶貴的光纖資源,降低了工程實(shí)施復(fù)雜度。

*鏈路利用率高

傳統(tǒng)的SDH環(huán)網(wǎng)具有多種環(huán)保護(hù)方式,但無(wú)論哪種,都需要50%的資源來(lái)進(jìn)行冗余備份,這使得其鏈路使用率50%。

*三層到邊緣

H3C CE環(huán)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)三層能力部署到環(huán)網(wǎng)邊緣,支持MPLS/VPLS,可有效支持用戶的L2/L3多業(yè)務(wù)傳送需求。相比之下,SDH/MSTP無(wú)法提供L3功能,PTN標(biāo)準(zhǔn)目前尚不支持L3功能。

*跨環(huán)端到端保護(hù)

傳統(tǒng)的SDH無(wú)法做復(fù)雜的跨環(huán)保護(hù),只能通過(guò)SNCP(子網(wǎng)連接保護(hù))、DNI(雙節(jié)點(diǎn)互連)等手段完成跨環(huán)通道保護(hù)。

SDH中PP通道保護(hù)是無(wú)法跨環(huán)保護(hù)的,而MSP的保護(hù)能力也有限。如下圖:

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圖7. SDH MSP跨環(huán)保護(hù)

SNCP(子網(wǎng)連接保護(hù))采用發(fā)端雙發(fā),收端選收方式,當(dāng)在業(yè)務(wù)中斷或性能劣化等條件形成時(shí),將觸發(fā)收端的倒換動(dòng)作。這種方式靈活,但必須對(duì)需要保護(hù)的每個(gè)通道進(jìn)行配置,工作量大且復(fù)雜。

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圖8. SNCP保護(hù)

由于CE可以提供一個(gè)端到端虛電路服務(wù),跨環(huán)的PW偽線保護(hù)就成了一個(gè)很重要的課題。通過(guò)IRF2虛擬化技術(shù)和RRPP環(huán)保護(hù)的結(jié)合,可以提供U-PW在接入側(cè)的保護(hù)方案。匯聚核心側(cè)通過(guò)IRF2和LACP,可以確保鏈路和節(jié)點(diǎn)安全,也即保障了LSP隧道和N-PW安全。H3C CE支持多協(xié)議棧,待PTN標(biāo)準(zhǔn)確定后,將完全支持MPLS-TP,實(shí)現(xiàn)MPLS APS等保護(hù)機(jī)制。通過(guò)上述技術(shù),完整的保護(hù)了端到端的PW安全。 

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圖9. H3C CE跨環(huán)保護(hù)

二.結(jié)束語(yǔ)

總結(jié)以上分析,我們有理由相信,CE作為各類(lèi)接入方式中的最佳技術(shù),通過(guò)不斷地技術(shù)優(yōu)化和大量工程部署,必將成為主流的新一代IP化承載和接入平臺(tái)。

三.獨(dú)立附圖:接入方式對(duì)比 

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