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传输技术
GPON接入PTN网络组网模型的研究
文章来源:本站原创  发布时间:2014-10-28  浏览次数:1087
作者:冯麓潞 田宇
(中国移动通信集团辽宁有限公司大连分公司网络部设备操作维护中心,邮编:116011)
【摘要】随着WLAN、集团、家庭客户业务量和带宽需求的增加,传统的通过PTN、SDH/MSTP末端设备接入组网方式的成本不断升高。本文提出了三种将GPON接入PTN网络的组网模型,将可靠性和QOS要求相对较低的WLAN、普通集团客户和家庭用户通过GPON接入PTN网络进行传送。由于GPON系统具有相对成本低,维护简单,容易扩展,易于升级的优点,将其接入PTN网络可以有效的节省PTN网络新增设备和新建光缆的成本,释放出大量的接入层带宽,增强传输网络的安全性。
【关键词】GPON、PTN、有线接入网
1、背景
      随着业务量和业务类型的不断增长,移动通信网络城域网的建设从围绕纯基站接入向各类业务综合接入和承载演进,传统的城域传送网拆分成了城域骨干传送网和有线接入网,以适应目前及今后业务的快速发展。城域骨干传送网定位成综合的承载平台,满足业务汇聚及疏导需求,带宽颗粒较大,组网简洁。有线接入网主要面对各类客户,采用的技术多种多样,场景复杂多变,带宽颗粒相对较小。
      有线接入网是是城域网的重要组成部分,是实现通信网络和业务长久可持续发展的重要基础保障之一,它是城域网中直接面对客户需求的网络,其网络能力和网络质量直接影响业务的发展。有线接入网的规划建设需统筹考虑无线网、集团客户和家庭客户的需求,面向“GSM+TD-SCDMA+TD-LTE+WLAN”的四网协同发展策略,加快推进网络宽带化、IP化,奠定实现个人客户10M、家庭客户100M、集团客户1000M的“十、百、千”接入能力的网络资源基础。
      目前分组传送网络(PTN)已在各运营商的传送网中完成建设并广泛应用,用于有线接入网的部分主要包含基站、WLAN、集团客户和家庭客户等业务的接入。随着WLAN、集团客户等数据业务的数量和带宽需求的增加,为了降低新增末端PTN接入设备的成本,节省光缆资源,本文提出了三种将GPON接入PTN网络的组网模型,将可靠性和QOS要求相对较低的WLAN、普通集团客户和家庭用户通过GPON接入PTN网络进行传送。由于GPON系统具有相对成本低,维护简单,容易扩展,易于升级的优点,将其接入PTN网络可以有效的节省PTN网络新增设备和新建光缆的成本,释放出大量的接入层带宽,增强传输网络的安全性。
2、有线接入网组网技术
2.1 有线接入网组网简介
      有线接入网主要采用PON、PTN、SDH/MSTP等技术,接入基站、WLAN、集团客户和家庭客户等各类业务。有线接入网主要包含汇聚机房以下到用户侧接入设备之间的一系列传送实体(如光纤、接入设备等)。
      对于PTN和SDH/MSTP组网,分为核心层、汇聚层和接入层。其中,核心层、汇聚层归属于城域传送网,接入层归属于有线接入网,并进行端到端组网规划和运维管理。
      PTN、SDH/MSTP技术主要面向可靠性和QOS要求较高的业务接入,是基站和重要集团客户的主流接入技术。
      PON主要面向可靠性和QOS要求相对较低的业务接入。WLAN、普通集团客户和家庭客户主要以PON技术为主接入。
2.2  PON接入技术
      PON(Passive Optical Network)是一种点到多点(P2MP)结构的无源光网络,由光线路终端OLT(Optical Line Terminal)、光网络单元ONU(Optical Network Unit)和无源分光器POS(Passive Optical Splitter)组成。
2.2.1  PON的主流技术
      目前在现网中广泛应用的PON技术包括EPON和GPON 2种主流技术。
1)EPON
      EPON(Ethernet Passive Optical Network)即以太网无源光网络,是一种新型的光纤接入网技术,它采用点到多点结构、无源光纤传输,在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术,在链路层使用以太网协议,利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此,它综合了PON技术和以太网技术的优点:低成本;高带宽;扩展性强,灵活快速的服务重组;与现有以太网的兼容性;方便的管理等等。
      EPON上下行带宽均为1.25 Gbit/s。
2)GPON
      GPON(?Gigabit-Capable Passive Optical Network)即G比特无源光网络,是ITU-T 提出的一种灵活的每秒G比特级光纤接入网, 它以ATM信元和GEM帧承载多业务, 支持商业和居民业务的宽带全业务接入。GEM(GPON?Encapsulation Method)类似于通用成帧规程GFP,是GPON特有的封装方式。它不仅具有名字上反映出的每秒G比特传输能力, 而且是一种与已有PON 系统相比有本质区别的新的PON技术。
      GPON下行带宽为2.5 Gbit/s,上行带宽为1.25 Gbit/s。
2.2.2  PON系统的优点
1)相对成本低,维护简单,容易扩展,易于升级
      PON结构在传输途中不需要电源,没有电子部件,因此容易铺设,基本不用维护,长期运营陈本和管理成本的节省很大。
2)纯介质网络
      无源光网络是纯介质网络,彻底避免了电磁干扰和雷电影响,极适合在自然条件恶劣的地区使用。
3)资源占用少
      PON系统对局端资源占用很少,系统初期投入低,扩展容易,投资回报率高。
4)可提供非常高的带宽
      EPON目前可以提供上下行对称的1.25Gb/s的带宽,并且随着以太技术的发展可以升级到10Gb/s。GPON则是高达2.5Gb/s的带宽。
5)服务范围大
      PON作为一种点到多点网络,以一种扇形的结构来节省CO的资源,服务大量用户。用户共享局端设备和光纤的方式更是节省了用户投资。
6)带宽分配灵活,服务质量(QoS)有保证
      G/EPON系统对带宽的分配和保证都有一套完整的体系。可以实现用户级的SLA。
3. GPON接入PTN网络组网模型
      目前运营商采购的GPON设备主要由华为和中兴两家公司提供,组网测试所用传输网为华为PTN网络。为了测试网络的兼容性和稳定性,本文提出三种中兴GPON接入华为PTN网络的组网模型,并通过测试验证了其可行性。
3.1 模型一
      使用两台华为PTN3900设备分别提供一对GE端口与中兴OLT和华为OLT对接,两台PTN3900之间做GE级ETH专线业务,提供PTN网络环境。
      模型一可节省8505/9312-BARS-核心设备间通道,但每个OLT都需要建设PON板,浪费PTN网络通道。具体组网模型如图2所示。
      数据测通后,中兴和华为ONU分别接入PC客户端互传文件,PTN PW性能监控视图如图3所示。
      测试结果显示,PTN网络中PW收发包正常,模型一可正常开通并承载业务。
3.2 模型二
      一端使用一台华为PTN3900设备提供一对GE端口与中兴OLT对接,另一端在接入层为客户新增华为PTN910设备,PTN3900与新增PTN910之间做FE级ETH专线业务,提供PTN网络环境。
      模型二可节省8505/9312-BARS-核心设备间通道,但每个OLT都需要建设PON板。具体组网模型如图4所示。
      数据测通后,中兴ONU接入PC与PTN910接入PC互传文件,PTN PW性能监控视图如图5所示。
      测试结果显示,PTN网络中PW收发包正常,模型二可正常开通并承载业务。
3.3 模型三
      一端使用华为S9312与中兴OLT对接,另一端在接入层为客户新增华为PTN910设备,通过核心/汇聚层PTN3900与S9312对接,PTN3900与新增PTN910之间做FE级ETH专线业务,提供PTN网络环境。
      模型三可利用8505/9312与PTN网络的已有对接,但每条电路调度都需要穿越8505/9312-BARS-核心设备间通道。具体组网模型如图6所示。

      数据测通后,中兴ONU接入PC与PTN910接入PC互传文件,PTN PW性能监控视图如图7所示。

      测试结果显示,PTN网络中PW收发包正常,模型三可正常开通并承载业务。
4. 新组网模型存在问题
4.1安全问题
      新组网模型OLT基本上都是单挂于传输PTN设备下,经过测试发现以下安全隐患:
(1)PTN设备与GPON连接尾纤故障,GPON所带业务全部中断;
      PTN网络的业务可通过TUNNEL APS对其由进行保护。
(2)GPON上联PTN设备停电/整机故障,GPON所带业务全部中断;
      PTN网络跨设备做LAG保护,可防止由于传输设备故障及停电造成的GPON承载业务中断,但占用资源,同时,也不能防止GPON设备故障引起的全部业务中断。
(3)PTN设备单板故障,下联GPON所带业务全部中断;
      现有OLT组网方式,一端PTN设备在不同板位出两个GE口与同一GPON设备两端口连接,做LAG保护,可以防止传输设备端口/单板故障,引起的GPON承载所有业务中断,但不能防止PTN设备停电或整机故障。
4.2业务问题
(1)流量过大可能造成PTN网络承载业务丢包及中断
      PTN网络需要进行QOS部署,针对新组网模型的GPON所带业务,对于OQS是否信任GPON设备所带优先级,需要进一步及更详细的测试。
(2)对于VLAN需要进行合理的规划。
      VLAN的规划及使用,要从全局考虑决定是每个汇聚口不标记相同的VLAN就可以,还是所有的VLAN不能重复 ,或是几个汇聚口共用几个VLAN。
5. 总结与展望
      本文提出了三种将GPON接入PTN网络的组网模型,将可靠性和QOS要求相对较低的WLAN、普通集团客户和家庭用户通过GPON接入PTN网络进行传送。通过对三种新组网模型进行的测试分析,三种模型均可以开通并承载业务,且针对不同厂家设备接入均具有兼容性和稳定性,运营商可以根据现网资源和客户需求选择合适的组网模型。
新的组网模型凭借GPON系统相对成本低,维护简单,容易扩展,易于升级的优点,有效的节省了PTN网络新增设备和新建光缆的大量成本和PTN网络接入层的带宽资源,增强传输网络的安全性。随着综合业务的快速发展,LTE网络的部署与开通,GPON接入PTN网络的组网模型将对节约成本,提升网络质量起到重要的作用,对有线接入网的长远发展有着重要的意义。
参考文献:
1. 黄晓庆、唐剑峰、徐荣,《PTN-IP化分组传送》,北京邮电大学出版社,?2009
2. 郎为民、郭东生,《EPON/GPON从原理到实践》,人民邮电出版社,2010
3. 龚倩,《PTN规划建设与运维实战》,人民邮电出版社,2010
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