《電子技術(shù)應(yīng)用》
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高速接入:萬兆全光以太環(huán)網(wǎng)
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摘要: CE以其萬兆接入能力,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)代信息社會高速發(fā)展的一個顯著特征。從運營商角度看,家庭寬帶的提速需求,嶄露頭角的IPTV運營,2G/3G以及LTE基站和核心網(wǎng)的建設(shè),營業(yè)網(wǎng)點和OSS系統(tǒng)的擴容,都對傳送網(wǎng)提出IP化、寬帶化及綜合接入需求;從政企客戶角度看,其專線分支數(shù)量和帶寬也都呈幾何級數(shù)增長(如表1所示)。必須要有一種接入平臺,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,當前新型的PON接入方式在運營商的力推之下,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20M,實踐中距離控制在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。上行帶寬可動態(tài)分配,且與分光比有關(guān)。按1:16均分計算,每個分支100M左右。下行帶寬依據(jù)系統(tǒng)負荷而定,輕載時單用戶可達200~300M左右。覆蓋范圍以O(shè)LT為中心,理論可達15km以上,實踐中控制在10km內(nèi),一般2~5km。

LAN:LAN接入速率較高,可達100M以上,一般都是以太接口。電纜接入覆蓋幾百米到幾公里,光纖對開可達十幾公里。在某種意義上,LAN與PON是同一接入類型。

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),主干保護倒換速度達不到電信級要求,這就要求OLT到ONU距離不能太遠,否則很難保障線路安全,維護也相當困難,比如道路開挖、工程施工、頻繁的網(wǎng)絡(luò)割接等,都會影響到光纜安全,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)故障。實踐中一般控制在5~6公里以內(nèi)。

其次,無法覆蓋城域。其理論覆蓋范圍為20km,但工程實踐一般在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)混傳也帶來了遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊的危險。此外,LTE要求NodeB之間互聯(lián),而OLT的二層匯聚功能較強,分支間的三層轉(zhuǎn)發(fā)功能很弱,不適合做基站接入。

對于PON的定位,工程實踐中都是作為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,運營商一般都建設(shè)多個匯聚局所,將OLT位置下沉到匯聚點或用戶邊緣,上行通過光纖直連或傳輸網(wǎng)接入城域網(wǎng)匯聚節(jié)點。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)中又被認為是屬于接入層的部分,從這個角度可認為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:萬兆全光以太環(huán)網(wǎng)(以下以H3C CE方案為例說明)。

1. 全萬兆

H3C CE從接入層到核心層實現(xiàn)了全萬兆對稱通道。接入層采用CE3000系列,每個節(jié)點可以提供至少24個GE光口接入,上行萬兆,匯聚層采用CE5000系列,實現(xiàn)萬兆端口線速轉(zhuǎn)發(fā)。

*IP城域網(wǎng)萬兆接入

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,例如中國電信已經(jīng)把100M接入做為家庭寬帶的標準,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,需要依附于一個高速的城域接入和傳送平臺。CE的城域覆蓋和萬兆接入,正好迎合了這個要求。。

通過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接入模式對比

*基站萬兆接入

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

對于3G基站,為保護已有MSTP投資,可擴容MSTP第二平面,但運營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具備了絕大部分場景所需的條件,。對于LTE基站,靠擴容顯然不夠,應(yīng)該直接接入CE萬兆環(huán),通過CE直達交換局所。

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圖3. 基站萬兆接入

*其他萬兆接入方式

當前業(yè)界有一種觀點,即通過城域波分做萬兆接入和傳送。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傳,即點到點透傳,而無法區(qū)分業(yè)務(wù)并處理,因此波分可以稱之為光纖傳送網(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)備也可以由它來對接。而CE作為一種業(yè)務(wù)承載網(wǎng),不僅做業(yè)務(wù)傳送,且對業(yè)務(wù)做相應(yīng)處理,如業(yè)務(wù)匯聚和交換、各類業(yè)務(wù)的區(qū)分服務(wù)和QoS、安全等。舉一個例子:在云計算中,云端和云際的業(yè)務(wù)流量不僅會形成浪涌,而且其方向不定,隨機性大。CE作為高速的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺,可為城域范圍的數(shù)據(jù)中心DC間提供超高速云間專線。對于波分而言,則需要對DC進行全連接,這顯然非常浪費資源(如圖4所示)。

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圖4. 城域波分專線與CE提供超高速云專線的對比

此外,目前波分還處于價格非常高昂的時代,據(jù)統(tǒng)計, DWDM/OTN每個波道大約需要25~40萬。對于運營商來說,將波分部署在接入層顯然代價過于昂貴。而相比之下,CE價格相當?shù)停邆浞浅:玫男詢r比,更容易受到運營商的青睞。

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)器從局端拉遠至用戶。目前業(yè)界還有MSAP,試圖通過局端設(shè)備內(nèi)置SDH模塊并插卡化來避免堆疊并改善網(wǎng)管,但用戶端光纖收發(fā)器仍是故障點,且依托SDH的低速接入是其致命缺陷。

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圖5. 光電混合接入的問題

而CE“全光網(wǎng)”意味著用戶和局端光纖對接,克服了光電轉(zhuǎn)換和協(xié)議處理的問題,并提供2M~1000M的接入能力。對于帶寬需要匯聚的低速用戶,在局端可通過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)以便對業(yè)務(wù)實施保護?,F(xiàn)在尚未完全標準化的PTN也提出了共享環(huán)保護技術(shù)。H3C CE具有相應(yīng)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu),通過“RRPP+”技術(shù)起到媲美SDH的

以太環(huán)網(wǎng)部署有以下優(yōu)點:

*網(wǎng)絡(luò)投資小

RRPP在部署時,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)保護方式,但無論哪種,都需要50%的資源來進行冗余備份,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無法提供L3功能,PTN標準目前尚不支持L3功能。

*跨環(huán)端到端保護

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

SDH中PP通道保護是無法跨環(huán)保護的,而MSP的保護能力也有限。如下圖:

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圖7. SDH MSP跨環(huán)保護

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

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圖8. SNCP保護

由于CE可以提供一個端到端虛電路服務(wù),跨環(huán)的PW偽線保護就成了一個很重要的課題。通過IRF2虛擬化技術(shù)和RRPP環(huán)保護的結(jié)合,可以提供U-PW在接入側(cè)的保護方案。匯聚核心側(cè)通過IRF2和LACP,可以確保鏈路和節(jié)點安全,也即保障了LSP隧道和N-PW安全。H3C CE支持多協(xié)議棧,待PTN標準確定后,將完全支持MPLS-TP,實現(xiàn)MPLS APS等保護機制。通過上述技術(shù),完整的保護了端到端的PW安全。 

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圖9. H3C CE跨環(huán)保護

二.結(jié)束語

總結(jié)以上分析,我們有理由相信,CE作為各類接入方式中的最佳技術(shù),通過不斷地技術(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。

三.獨立附圖:接入方式對比 

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