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高速接入:万兆全光以太环网
中关村在线
摘要: CE以其万兆接入能力,全光环网的高可靠性,成为高速接入的主流技术。
Abstract:
Key words :

CE以其万兆接入能力,全光环网的高可靠性,成为高速接入的主流技术。

1. 高速接入需求

带宽提速是现代信息社会高速发展的一个显着特征。从运营商角度看,家庭宽带的提速需求,崭露头角的IPTV运营,2G/3G以及LTE基站和核心网的建设,营业网点和OSS系统的扩容,都对传送网提出IP化、宽带化及综合接入需求;从政企客户角度看,其专线分支数量和带宽也都呈几何级数增长(如表1所示)。必须要有一种接入平台,能够满足上述业务的IP/ETH化、高速综合接入。

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表1. 各项目带宽需求

2. 传统接入方式

传统的接入方式有ADSL/VDSL、LAN以及SDH/MSTP,当前新型的PON接入方式在运营商的力推之下,正逐渐成为主流。

xDSL:铜缆接入方式,一般出以太接口。下行速率通常不超过20M,实践中距离控制在2km左右,属于典型的“最后一公里”接入。

PON:光纤接入方式,ONU接口丰富,可以提供FE/GE/POTS等接口。上行带宽可动态分配,且与分光比有关。按1:16均分计算,每个分支100M左右。下行带宽依据系统负荷而定,轻载时单用户可达200~300M左右。覆盖范围以OLT为中心,理论可达15km以上,实践中控制在10km内,一般2~5km。

LAN:LAN接入速率较高,可达100M以上,一般都是以太接口。电缆接入覆盖几百米到几公里,光纤对开可达十几公里。在某种意义上,LAN与PON是同一接入类型。

DH/MSTP:在城域范围内(30~150km)为基站回传和IP接入提供通道,接口为PDH/SDH/ATM/ETH等,分支速率从2M到10M。

3. 接入模式分析

上述接入方式中只有PON在带宽、接口、综合接入等方面满足三重播放等高速带宽综合业务的接入需求。但PON接入存在 一些局限。

首先,难以保证网络的可靠性。由于PON基于裸纤网,主干保护倒换速度达不到电信级要求,这就要求OLT到ONU距离不能太远,否则很难保障线路安全,维护也相当困难,比如道路开挖、工程施工、频繁的网络割接等,都会影响到光缆安全,导致网络故障。实践中一般控制在5~6公里以内。

其次,无法覆盖城域。其理论覆盖范围为20km,但工程实践一般在15km,且前面也提到OLT至ONU半径不能太大。因此,城域范围内,PON网络注定要成为依附于城域接入或传输网的边缘接入网。

第三,不能承载2G/3G/LTE基站等业务。除了其网络不可靠以外,电信业务与宽带业务混传也带来了遭受网络攻击的危险。此外,LTE要求NodeB之间互联,而OLT的二层汇聚功能较强,分支间的三层转发功能很弱,不适合做基站接入。

对于PON的定位,工程实践中都是作为IP城域网的边缘接入技术。为了满足较大范围的覆盖和高带宽增值业务接入,运营商一般都建设多个汇聚局所,将OLT位置下沉到汇聚点或用户边缘,上行通过光纤直连或传输网接入城域网汇聚节点。而基站业务采用SDH/MSTP或其他新型的IP化传送技术如IP RAN或PTN(如图1所示)。

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图1. PON在城域网的位置

一.CE接入模式:万兆全光以太环网

鉴于CE具备取代SDH/MSTP,成为新一代传送主流技术的条件,而SDH/MSTP在2G/3G 基站回传网络或IP城域网架构中又被认为是属于接入层的部分,从这个角度可认为CE是一种接入网。CE接入不仅有效避免了前述几种接入模式的缺陷,而且可以像SDH/MSTP那样在城域范围内提供接高速、可靠的综合业务接入。是城域高速接入的最佳技术。

CE作为一个完整的传送体系,可分为核心、汇聚和接入层。典型的CE接入模式特色可以总结为一句话:万兆全光以太环网(以下以H3C CE方案为例说明)。

1. 全万兆

H3C CE从接入层到核心层实现了全万兆对称通道。接入层采用CE3000系列,每个节点可以提供至少24个GE光口接入,上行万兆,汇聚层采用CE5000系列,实现万兆端口线速转发。

*IP城域网万兆接入

传统IP城域网大多采用xDSL、SDH/MSTP和PON完成接入。由于用户普遍的带宽提速要求,例如中国电信已经把100M接入做为家庭宽带的标准,因此xDSL和SDH/MSTP已很难满足上述要求,PON虽然可以完成小范围的高速接入,但由于上文所述的局限,缺乏城域范围传送的条件,需要依附于一个高速的城域接入和传送平台。CE的城域覆盖和万兆接入,正好迎合了这个要求。。

通过CE接入,有效节约了OLT、SW等设备上行光纤,保障了光纤网络安全,提高了链路利用率(如图2所示)

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图2. 传统IP接入与CE接入模式对比

*基站万兆接入

当前3G技术正在向LTE及4G演进。3G基站的带宽一般在30~50M左右,而LTE则有可能升至300M。这么大的一个带宽,需要传送网具备百兆、千兆接入能力。

对于3G基站,为保护已有MSTP投资,可扩容MSTP第二平面,但运营商基本都在压缩这部分投资,寻求新的大容量IP化传送网,而CE具备了绝大部分场景所需的条件,。对于LTE基站,靠扩容显然不够,应该直接接入CE万兆环,通过CE直达交换局所。

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图3. 基站万兆接入

*其他万兆接入方式

当前业界有一种观点,即通过城域波分做万兆接入和传送。波分的确可以提供大容量、高带宽的接入。但由于其技术发展等因素限制,目前波分只能提供物理层的透传,即点到点透传,而无法区分业务并处理,因此波分可以称之为光纤传送网,而不是承载网。其只能在业务设备与业务设备之间搭路修桥,CE设备也可以由它来对接。而CE作为一种业务承载网,不仅做业务传送,且对业务做相应处理,如业务汇聚和交换、各类业务的区分服务和QoS、安全等。举一个例子:在云计算中,云端和云际的业务流量不仅会形成浪涌,而且其方向不定,随机性大。CE作为高速的业务转发平台,可为城域范围的数据中心DC间提供超高速云间专线。对于波分而言,则需要对DC进行全连接,这显然非常浪费资源(如图4所示)。

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图4. 城域波分专线与CE提供超高速云专线的对比

此外,目前波分还处于价格非常高昂的时代,据统计, DWDM/OTN每个波道大约需要25~40万。对于运营商来说,将波分部署在接入层显然代价过于昂贵。而相比之下,CE价格相当低,具备非常好的性价比,更容易受到运营商的青睐。

2. 全光网

传统的SDH的EoP低速接入(2M~8M),必定会引入协转和光纤收发器,并容易在局端造成堆叠,过多的协转和光收发器不但难于管理,且易出故障,由于没有网管功能往往用户投诉后才发现和处理故障。MSTP的EoS接入(2M~50M)虽不使用协转,但一般仍需光收发器从局端拉远至用户。目前业界还有MSAP,试图通过局端设备内置SDH模块并插卡化来避免堆叠并改善网管,但用户端光纤收发器仍是故障点,且依托SDH的低速接入是其致命缺陷。

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图5. 光电混合接入的问题

而CE“全光网”意味着用户和局端光纤对接,克服了光电转换和协议处理的问题,并提供2M~1000M的接入能力。对于带宽需要汇聚的低速用户,在局端可通过PON/OLT接入2~5KM范围内的用户。PON网络具备较完善的网管功能,便于故障的发现和排除。

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图6. 光纤直驱方式

3.以太环网

我们知道,SDH大量使用环网以便对业务实施保护。现在尚未完全标准化的PTN也提出了共享环保护技术。H3C CE具有相应环网结构,通过“RRPP+”技术起到媲美SDH的

以太环网部署有以下优点:

*网络投资小

RRPP在部署时,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,节省投资。

环网可以对传统的分组交换设备双归部署起到很好的替代作用,极大减少了双归造成的链路消耗,节约了宝贵的光纤资源,降低了工程实施复杂度。

*链路利用率高

传统的SDH环网具有多种环保护方式,但无论哪种,都需要50%的资源来进行冗余备份,这使得其链路使用率50%。

*三层到边缘

H3C CE环网可实现三层能力部署到环网边缘,支持MPLS/VPLS,可有效支持用户的L2/L3多业务传送需求。相比之下,SDH/MSTP无法提供L3功能,PTN标准目前尚不支持L3功能。

*跨环端到端保护

传统的SDH无法做复杂的跨环保护,只能通过SNCP(子网连接保护)、DNI(双节点互连)等手段完成跨环通道保护。

SDH中PP通道保护是无法跨环保护的,而MSP的保护能力也有限。如下图:

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图7. SDH MSP跨环保护

SNCP(子网连接保护)采用发端双发,收端选收方式,当在业务中断或性能劣化等条件形成时,将触发收端的倒换动作。这种方式灵活,但必须对需要保护的每个通道进行配置,工作量大且复杂。

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图8. SNCP保护

由于CE可以提供一个端到端虚电路服务,跨环的PW伪线保护就成了一个很重要的课题。通过IRF2虚拟化技术和RRPP环保护的结合,可以提供U-PW在接入侧的保护方案。汇聚核心侧通过IRF2和LACP,可以确保链路和节点安全,也即保障了LSP隧道和N-PW安全。H3C CE支持多协议栈,待PTN标准确定后,将完全支持MPLS-TP,实现MPLS APS等保护机制。通过上述技术,完整的保护了端到端的PW安全。 

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图9. H3C CE跨环保护

二.结束语

总结以上分析,我们有理由相信,CE作为各类接入方式中的最佳技术,通过不断地技术优化和大量工程部署,必将成为主流的新一代IP化承载和接入平台。

三.独立附图:接入方式对比 

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