高速接入：万兆全光以太环网

高速接入：万兆全光以太环网

2011年04月14日

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。

高速接入：万兆全光以太环网

文/彭春江

一． 城域接入

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著特征。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。

项目	带宽
家庭宽带	1M~10M
2G/3G基站业务	30M~50M
LTE基站业务	300M
WLAN	150M
IPTV（高清）	20M
大客户	100M~1000M

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。

SDH/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）。

图1. PON在城域网的位置

二． 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。（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）。

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。

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）。

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。

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。

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<50ms的保护倒换效果。支持各类环网拓扑，如相切环、相交环等，可实现覆盖整个城域的40G/100G骨干环和万兆接入环分级网络结构。这使得CE具备传统传送网的行为特征。

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%。而CE的环保护技术属于统计复用，不需要特别的冗余资源，其链路使用率可以>50%。

三层到边缘

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(如图7所示)。

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（如图8所示）。

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（如图9所示）。

图9. H3C CE跨环保护

三． 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。

四． 独立附图：

特点	SDH/MSTP	PON	LAN	xDSL	CE
分支带宽	2M~10M	100M	100M	1M~10M	1000M
保护	<50ms	TypeB秒级	无	无	<50ms
L3能力	无	差	无	无	好
可维护性	好	好	差	差	好

语录

最后一列CE，增加一个特殊背景色以突出