寬帶提速背景下OLT上聯承載策略研究

田洪寧，尹祖新，劉 琦，魏汝翔，趙 廣，楊婧雅（中國聯通研究院，北京 100048）

0 前言

隨著國家“雙千兆”戰略的深入落實，2022 年，中國聯通提出了“聚力打造全光接入、全域千兆、全屋Wi-Fi、全天候服務的寬帶精品網”方案，要求加快推進寬帶網絡千兆升級，打造千兆城市。近年來，寬帶升速、IPTV以及FTTR等新興業務持續發展，部分傳統承載方式已無法滿足寬帶業務升級需求，存在用戶業務體驗差、測速不通過等現象，如何實現寬帶業務的高效承載迫在眉睫。在詳細分析OLT 上聯業務需求的基礎上，分析比較了光纖直驅、基于光層、IP 層等各類承載技術方案，并給出IPRAN 承載優化改造建議及OLT上聯承載策略。

1 OLT上聯業務需求

1.1 承載路徑及保護需求

如圖1所示，OLT至BNG 采用點到點固定路徑，一般情況下，BNG部署在匯聚機房，OLT部署在匯聚機房或綜合業務接入點機房。在城區場景下，OLT 通過承載網直連大二層交換機或BNG。在鄉鎮場景下，OLT存在3 種組網結構：通過承載網直連縣城大二層交換機或BNG、通過鄉鎮交換機統一收斂后經承載網與縣城BNG 連接、農村OLT 與鄉鎮OLT 進行級聯后與縣城BNG連接。

圖1 不同場景下OLT上聯組網示意

對于接入用戶規模較大的OLT 設備，其上聯鏈路需具備雙板卡、雙上聯、雙路由保護能力，單OLT 接入多條上聯鏈路時，要求承載網絡提供雙路由或具備雙路由保護能力。

1.2 承載網帶寬需求

伴隨千兆寬帶精品網建設的推進，全面增加精品覆蓋、提升業務感知、滿足高品質寬帶的需求逐步凸顯，寬帶業務端到端的高帶寬、低時延、海量連接以及網絡智能化等需求對承載網提出了新的挑戰。一方面，業務升級促使GPON/EPON 逐步向10G PON 演進，OLT 上聯帶寬需求從GE 升級為10GE。另一方面，針對現存的GPON 網絡，考慮客戶感知，承載網客戶側及線路側需采用GE 及以上速率且線路側帶寬利用率需低于70%，以保障流量無擁塞。當承載千兆用戶時，為滿足用戶測速需求，承載網線路側接口需升級至10GE以上。

2 OLT上聯業務承載現狀及調整策略

2.1 現網OLT上聯承載方式

如表1 所示，對某運營商北方、南方各3 個典型省分網絡數據進行分析，城區的上聯承載方式以光纖直驅為主，鄉鎮則呈現多元化，其中南方采用IPRAN 方式的占比較高。

表1 OLT上聯業務承載方式分析

2.2 IPRAN承載問題分析

IPRAN 網絡主要定位于3G/4G 移網回傳、專線以及部分場景下固網業務的綜合承載，隨著千兆升速、IPTV 等業務的發展，IPRAN 已無法適應業務升級需求，部分承載在IPRAN 網絡的寬帶用戶存在業務體驗差、測速不通過等現象。IPRAN 承載OLT 業務主要存在3方面問題。

a）環路利用率過高。易對業務時延、抖動等性能產生影響，嚴重時會出現丟包甚至斷網的情況，影響業務感知。

b）端口速率偏低。普遍采用GE 端口，無法滿足千兆用戶測速需求。

c）端口限速?？紤]對移網業務質量的保護，部分省分在承載側進行了流量限速（見圖2），限速手段主要包括IPRAN 客戶側端口限速（模式1）和接入環寬帶業務HQoS 限速（模式2），端口限速比在10%～60%，影響業務速率。

圖2 IPRAN限速示意

2.3 IPRAN承載優化策略

一方面應開展常態化網絡利用率及變化趨勢監測；另一方面，在采用IPRAN 限速時，僅通過流量監測已無法發現問題，應加強對寬帶用戶業務感知的跟蹤與監測，當用戶服務存在問題時，及時進行端到端網絡問題根因診斷。

對于開啟IPRAN 承載限速的環路，若發現存在影響固網業務體驗的情況，應放寬或取消承載側限速并按需升級。

對于OLT 上聯帶寬和IPRAN 接入環網容量能夠滿足業務質量要求（包括用戶感知和測速要求）的網絡，建議繼續保持現有承載方案。

對于IPRAN 接入環網容量不能滿足需求（環上忙時均值流量帶寬利用率高于70%或GE 環路承載千兆用戶時）的網絡，應進行環路速率升級或調整OLT 上聯承載方式，同時應避免業務側與組網側速率倒掛現象。

對于OLT 上聯帶寬利用率過高的網絡，可根據業務需要捆綁GE或升級為10GE鏈路。

3 OLT上聯業務承載技術方案分析

當前主流承載方案主要包括光纖直驅、WDM/OTN、智能城域網3類，其中WDM/OTN、智能城域網方案可基于不同的設備配置及組網結構進一步細分為7個子方案。

3.1 光纖直驅

采用縣鄉或城區主干光纜承載時，OLT 至BRAS/SW 節點應在80 km 以內，新建縣鄉主干光纜環纖芯一般不少于48 芯，城區主干光纜不少于144 芯，鄉鎮及以下場景可在鄉鎮OLT 節點配置一級大二層交換機進行纖芯收斂。該方案為城區及近郊的主要承載方式，纖芯豐富時開通便捷且無帶寬限制，其缺點在于傳輸距離受限，長距（超80 km）時需增加中繼設備，且新建光纜施工周期長，同時缺少有效的保護手段，維護不便。

3.2 WDM/OTN

WDM/OTN 承載方案主要包括傳統WDM 和PeOTN 兩大類方案，每類方案根據收斂情況及波道分配方式可進一步細分為兩小類共4 種方案（見圖3）。其中，方式1 為傳統波分，配置支線路合一板卡，各OLT 獨享10G 波道，采用OLP 保護方式；方式2 為傳統波分+SW，配置支線路合一板卡，各鄉鎮節點獨享10G波道，各OLT 通過下沉的SW 收斂匯聚接入波分；方式3 為PeOTN 獨享波道，各鄉鎮節點獨享10G 波道，各OLT 通過以太匯聚板卡接入波分；方式4 為PeOTN 共享波道，每2～3個鄉鎮節點共享10G 波道，各OLT 通過以太匯聚板卡接入波分，該方案需要逐點分配帶寬，規劃復雜，每節點均需業務交叉，承載效率低，具有一定程度的性能損失，一般不建議采用。

圖3 WDM/OTN承載方案

WDM/OTN 傳輸距離長，占用光纖資源少，OAM 強大，安全性高。采用獨立波道時為剛性管道，業務質量有保障，采用PeOTN 線卡時可進行帶寬、端口匯聚。但該方案建設成本偏高。

3.3 智能城域網

智能城域網為面向5G時代固移融合、云網一體的新型城域網絡，現階段可看作是IPRAN 網絡的替代演進。IPRAN 網絡已于2022年停止投資，未來將逐步融合至智能城域網。短期內IPRAN 與智能城域網仍為共存狀態，為保障固網業務體驗，需對現網部分承載OLT 業務的IPRAN 網絡進行優化改造。根據網絡演進趨勢以及IPRAN 設備能力情況，新增OLT 業務不宜再通過傳統IPRAN網絡承載。

智能城域網承載OLT 業務時，根據收斂方式不同，可細分為3類方案，如圖4所示。

a）MER 收斂至BNG。OLT 以QinQ 方式接入智能城域網MAR/MER，外層VLAN 標識業務及OLT，OLT上聯MAR/MER 到BNG 互聯的MER 之間配置EVPN VPWS，實現業務流量的承載。OLT 上聯MAR/MER 可使用單條10GE 鏈路或者2 條10GE 鏈路捆綁上聯，單臺MER 與BNG 同局向互聯鏈路至少為2 條，根據OLT 數量，上聯MAR/MER 的鏈路帶寬與MER 上聯BNG之間的鏈路帶寬收斂比為3倍及以上。采用該方案時，需專業合理規劃外層VLAN，避免VLAN 標簽重疊。

b）MER 與BNG 之間加大二層交換機收斂至BNG。MER 通過大二層交換機接入BNG 設備，通過EVPN VPWS 二層通道將OLT 所有VLAN 透傳至大二層交換機，由交換機完成帶寬的收斂，大二層交換機和BNG 設備根據流量帶寬按需配置鏈路。該方案可避免VLAN重耕，但增加了網絡層級。

c）MER至BNG之間不收斂。MER與BNG之間的端口和鏈路與接入OLT 一一對應，通過EVPN VPWS二層通道將OLT 所有VLAN 透傳至BNG 設備，OLT 上聯MAR/MER 的端口與MER 和BNG 間互聯的端口數一致。每新增1 臺OLT 需對應新增MER 和BNG 之間的端口和鏈路。該方案無需調整VLAN，但會大幅增加智網及BRAS端口規模。

智能城域網覆蓋廣泛，OLT 接入智能城域網較方便，具備較強的端口和帶寬收斂能力，可實現業務綜合承載，成本較低。但OLT 經智能城域網至BNG 設備會增加跳數、額外占用設備端口，同時需結合業務綜合承載發展，合理規劃網絡帶寬。

3.4 各承載方案比較

從業務需求的角度，各技術方案均能滿足OLT 上聯業務的基本需求，但各有優劣。各技術方案比較如表2所示。

根據全國OLT 部署情況及千兆用戶上聯需求，設計典型計算模型，縣鄉環路節點按5個估算（不含縣城匯聚節點），每鄉鎮架構節點約1 個，每節點承載OLT設備規模按2 端考慮，單OLT 設備上聯鏈路需求按2×10GE考慮，各方案建設成本如表3所示。

表3 各方案成本測算

由表3 可知，短距（環長<30 km）且纖芯資源豐富時采用“SW 下沉收斂纖芯+利舊光纜”建設成本最優，長距時10GE智能城域網建設成本最優。

采用傳統波分方案時，通過SW 下沉進行端口收斂可顯著降低承載成本，但仍高于智能城域網的建設成本，為100GE 智能城域網的1.15 倍以上、10GE 智能城域網的2倍以上。

4 交換機部署策略

寬帶接入網逐步加快10G PON OLT 新增覆蓋及GPON OLT 的10GE 上聯改造，OLT 的上聯10GE 鏈路規模大且鏈路帶寬利用率普遍不高（現網約10%），對OLT 上聯鏈路進行收斂后再接入BNG，一方面可減輕BNG 擴容壓力，另一方面，下沉收斂也可大幅節省承載網資源。

SW 單端口造價低，通過SW 收斂后可有效降低網絡成本，根據現網測試情況，合理部署大二層SW，不會降低網絡質量或用戶體驗。但由于SW 緩存能力有限，流量擁塞時易出現丟包，影響業務質量，因此需根據業務流量合理控制收斂比。同時，SW 級聯會產生收斂效率低、增加故障點以及專業界面交叉等多種問題，故通過交換機收斂時，應采用一級匯聚扁平化組網方式。

5 OLT上聯業務承載策略

OLT承載方案涉及交換機、IP城域網、WDM/OTN、承載網等多張網絡的建設，且專業界面存在交叉，因此，方案選擇及建設時應保持專業間協同聯動。

對于城區及近郊鄉鎮/農村區域，纖芯資源豐富、上聯距離短，OLT上聯應采用光纖直驅方式，經大二層SW 一級匯聚后接入BNG。對于遠郊鄉鎮/農村區域，需結合本地縣鄉主干光纜纖芯、縣鄉波分、智能城域網覆蓋及環網容量、利用率等資源現狀，選擇承載方案。不同典型場景下OLT上聯承載策略建議如下。

a）場景1：縣鄉主干光纜纖芯資源充足且距離較短。OLT應采用光纖直驅方式承載，按需將大二層SW下沉到鄉鎮綜合業務接入點對OLT 上聯端口進行收斂，減少纖芯資源占用，大二層SW 上聯的多條鏈路應實現不同物理路由的光纜保護。選擇此方案時，鄉鎮大二層SW至BNG的光纜傳輸距離應小于80 km。

b）場景2：縣鄉波分已覆蓋且有冗余資源。OLT可利舊波分資源進行承載，按需將大二層SW 下沉至鄉鎮綜合業務接入點進行端口收斂，減少波分端口占用，大二層SW 上聯鏈路可采用OLP 保護。若縣鄉波分已支持PeOTN，也可通過PeOTN 配置以太匯聚板卡對OLT上聯端口進行收斂。

c）場景3：光纖、縣鄉波分等傳輸資源不足?？紤]TCO 最優，OLT 可就近或新建接入智能城域網MAR 環網，通過智能城域網綜合承載實現OLT 上聯BNG。采用此方案時，智能城域網須配置成端口收斂模式，同時需寬帶專業統籌規劃OLT 外層VLAN，避免VLAN標簽重疊，MER 進行端口收斂后直連BNG，減少額外端口占用及業務跳數。

6 結束語

OLT 作為寬帶業務的核心節點，其上聯鏈路承載質量對業務感知具有直接影響。同時，作為接入層網絡，其鏈路規模達數十萬級，不同的承載模式對運營商建網成本影響巨大。通過詳細分析OLT 業務需求變化，針對現有承載技術多樣化的狀況，從技術體制維度梳理歸納了各技術方案，并從服務質量、成本預算等角度進行分析，提出了現有承載方案精準優化建議及上聯承載策略，規范了OLT 上聯承載模式，對提高承載網建設效率和投資效能具有重要意義。