摘要：為了解決現(xiàn)有城域網(wǎng)存在的問題，滿足中國移動向全業(yè)務運營演進的要求。采用分析全業(yè)務城域網(wǎng)所承載的業(yè)務的類型、特征與發(fā)展變化的方法。對未來的全業(yè)務城域網(wǎng)架構與演進策略進行討論和研究，同時平衡現(xiàn)有網(wǎng)絡設備與資源及演進過程中傳統(tǒng)業(yè)務的需求。發(fā)揮幾種光網(wǎng)絡技術在應用上互補的優(yōu)勢，研究OTN，PTN，PON等光網(wǎng)絡技術在全業(yè)務城域網(wǎng)中的應用，得出全業(yè)務城域網(wǎng)的設計模型和建設方案。
關鍵詞：全業(yè)務；設計模型；傳送網(wǎng)；寬帶接入網(wǎng)；無線接入網(wǎng)

0 引言
    目前全球電信運營企業(yè)向全業(yè)務運營企業(yè)發(fā)展。全業(yè)務運營是指從單一模式的運營商向多種，全面業(yè)務提供和接入運營模式轉變。中國移動作為世界范圍內(nèi)移動用戶數(shù)最多的通信企業(yè)，面對的挑戰(zhàn)就是如何成功實現(xiàn)業(yè)務轉型和網(wǎng)絡轉型，建立提供語音、數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務的全業(yè)務運營網(wǎng)絡。
    本文針對中國移動向全業(yè)務運營演進的要求，從全業(yè)務城域網(wǎng)所承載的業(yè)務入手，分析了城域網(wǎng)業(yè)務的類型、特征與發(fā)展變化，以及現(xiàn)有城域網(wǎng)存在的問題。探討了未來的全業(yè)務城域網(wǎng)架構與演進策略，研究了平衡現(xiàn)有網(wǎng)絡設備與資源的方式，討論了演進過程中傳統(tǒng)業(yè)務的需求。同時分析了幾種技術在應用上互補的優(yōu)勢，研究了OTN(Optical Transport Network，光傳送網(wǎng))、PTN(Packet Transport Network，分組傳送網(wǎng))、PON(Passive Optical Network，無源光纖網(wǎng)絡)等光網(wǎng)絡技術在全業(yè)務城域網(wǎng)中的應用。建立了全業(yè)務城域網(wǎng)的設計模型，設計了全業(yè)務城域網(wǎng)建設方案，并得出相應結論。

1 全業(yè)務運營模式對移動網(wǎng)絡的發(fā)展要求
1．1 全業(yè)務對城域數(shù)據(jù)網(wǎng)的發(fā)展要求
    移動城域數(shù)據(jù)網(wǎng)由CMNET、IP專網(wǎng)組成。二者協(xié)同發(fā)展，互相補充、共同滿足業(yè)務需要，高價值業(yè)務由移動IP專網(wǎng)承載，普通互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務由CMNET骨干網(wǎng)承載。由于接入業(yè)務的零散分布，要求數(shù)據(jù)收斂設備規(guī)劃分布要按照業(yè)務需求所在的區(qū)域進行劃分，收斂點由核心層向片區(qū)匯聚節(jié)點延伸，要統(tǒng)籌安排合理配置；接入業(yè)務的類型的多樣性，且對帶寬的巨大需求，傳統(tǒng)的城域網(wǎng)在接口以及帶寬上都不能滿足全業(yè)務需求。需要引入面向3G的寬帶接入技術如PON技術。
1．2 全業(yè)務對城域傳送網(wǎng)的發(fā)展要求
    運營商城域傳送網(wǎng)主要是為基站回傳／RAN承載的網(wǎng)絡。以中國移動為代表的移動運營商建立了較完善的城域傳送網(wǎng)絡，滿足了GSM基站接入的高質量傳送需求。全業(yè)務的發(fā)展對傳統(tǒng)的城域傳送網(wǎng)的影響有以下方面。
    (1)承載業(yè)務的變化
    隨著全業(yè)務城域網(wǎng)的發(fā)展建設，移動傳送網(wǎng)正經(jīng)歷從以話音業(yè)務為核心向以IP多業(yè)務為核心的網(wǎng)絡轉變。業(yè)務類型由單一性向多樣性的轉變；業(yè)務接口的IP化轉變；業(yè)務粒度由小顆粒向大顆粒轉變；業(yè)務類型的多樣性導致服務等級由單一向多樣性的變化。
    (2)網(wǎng)絡組織的變化
     現(xiàn)有的傳送網(wǎng)基于TDM業(yè)務搭建，同時考慮少量專線業(yè)務的需求，面對ALL-IP承載的變化，IP城域網(wǎng)需要進行大量的補網(wǎng)建設，城域傳送網(wǎng)組織將發(fā)生一定的變化。

2 全業(yè)務城域網(wǎng)業(yè)務類型及特點分析
2．1 全業(yè)務城域網(wǎng)業(yè)務類型
    全業(yè)務城域網(wǎng)承載的對象包括：
    (1)GSM／GPRS移動通信系統(tǒng)；
    (2)TD-SCDMA／HSPA移動通信系統(tǒng)；
    (3)LTE移動通信系統(tǒng)；
    (4)重要集團客戶接入；專線和VPN(Virtual Private Network)虛擬專用網(wǎng)互聯(lián)業(yè)務；
    (5)WLAN：無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network)等無線寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務；
    (6)普通集團客戶及家庭客戶接入(含PON OLT上聯(lián))；
    (7)綜合接入業(yè)務：提供上網(wǎng)、移動與固定語音、多媒體等服務。
    (8)家庭網(wǎng)絡和IPTV(交互式網(wǎng)絡電視)及其他多媒體服務。
2．2 全業(yè)務城域網(wǎng)業(yè)務特點分析
    全業(yè)務運營(Full Services Carrers)是指同時經(jīng)營固定業(yè)務、無線業(yè)務、寬帶業(yè)務；從縱向角度看，是指同時進入網(wǎng)絡接入、基礎業(yè)務、增值業(yè)務、內(nèi)容提供等價值鏈的各個環(huán)節(jié)。其特點就是在有線和無線領域提供語音、數(shù)據(jù)和視頻全方位服務的運營模式并要求城域網(wǎng)滿足業(yè)務IP化需求，能提供足夠大的帶寬需求并符合網(wǎng)絡融合的趨勢。從表1可以看出全業(yè)務運營時期，大量的寬帶業(yè)務爆發(fā)式增長?；綢P化的同時，集團客戶、專線業(yè)務、寬帶接入業(yè)務、綜合接入業(yè)務都是重要的增長部分。

    通過全業(yè)務城域網(wǎng)的業(yè)務分類、覆蓋范圍、帶寬容量、QoS保證、安全性等幾個方面進行分析可以得出全業(yè)務特點，總結如下：
    (1)業(yè)務種類多樣化。從無線運營時期的窄帶語音業(yè)務伴隨少量的寬帶業(yè)務，向全業(yè)務運營時期的移動多媒體業(yè)務、大量寬帶業(yè)務和以及多種專線業(yè)務和綜合接入業(yè)務全業(yè)務運營轉變。
    (2)業(yè)務覆蓋范圍延伸化和疊加化。對于小區(qū)綜合接入和家庭用戶業(yè)務的接入使得全業(yè)務城域網(wǎng)的覆蓋范圍向下延伸了，與用戶駐地網(wǎng)結合的更緊密了。新增的WLAN等寬帶業(yè)務在熱點區(qū)域、室內(nèi)覆蓋與現(xiàn)有的無線接入網(wǎng)末端疊加。
    (3)基站回傳與寬帶接入業(yè)務帶寬等級不同。雖然全業(yè)務的帶寬都成倍增長，但不同業(yè)務的帶寬等級不同，所采用的城域傳送網(wǎng)技術也不同。
    (4)業(yè)務QoS等級不同。包含語音部分的基站回傳的業(yè)務較寬帶接入業(yè)務對QoS等級要求高。
    (5)業(yè)務安全性等級不同。包含語音部分的基站回傳的業(yè)務比寬帶接入業(yè)務對安全性等級要求高。
    基于TD的全業(yè)務城域網(wǎng)承載的業(yè)務按照業(yè)務的帶寬、接入場景、業(yè)務品質可以分為基站回傳業(yè)務和寬帶接入業(yè)務兩大類。在全業(yè)務城域網(wǎng)架構下，需要采用不同的城域網(wǎng)技術實現(xiàn)合理承載。OTN網(wǎng)絡在核心層可以對大顆粒業(yè)務進行靈活調度，實現(xiàn)PON網(wǎng)絡所收斂的寬帶業(yè)務調度功能。PTN網(wǎng)絡可以用于核心層、匯聚和接入層來解決基站業(yè)務的匯聚和管道回傳。接入／邊緣接入演進方案主要針對回傳的語音、數(shù)據(jù)、專線出租、其他接入節(jié)點等以太業(yè)務。光纖接入技術中的PON具有覆蓋能力強、高帶寬、經(jīng)濟性好、節(jié)能減排和易于維護管理等優(yōu)勢，是光纖接入的主要手段。

3 全業(yè)務城域網(wǎng)光網(wǎng)絡技術分析
3．1 以OTN技術實現(xiàn)大顆粒業(yè)務調度
    OTN系統(tǒng)構建的城域傳送網(wǎng)有靈活的上層調度機制，滿足了城域傳送網(wǎng)范圍內(nèi)大顆粒業(yè)務的靈活調度。
    IP城域數(shù)據(jù)網(wǎng)、PTN核心匯聚層、寬帶接入網(wǎng)絡以及用戶側如PON網(wǎng)絡都可以在OTN網(wǎng)絡上承載。在匯聚層面引入OTN，緩解了現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的壓力，提高了業(yè)務的接入能力；利用良好的傳送特性，提高了網(wǎng)絡的安全性；通過內(nèi)部調度，增加承載業(yè)務調度的靈活性；利用高帶寬和復用特性，節(jié)省了大量的核心、匯聚層纖芯資源。OTN網(wǎng)絡在核心層和匯聚層建設的成功是將來后續(xù)網(wǎng)絡建設的有力保障，使得OTN+PTN回傳網(wǎng)絡的搭建得以實施；使得OTN+PON寬帶接入網(wǎng)的搭建得以實施。
3．2 以PTN為核心實現(xiàn)移動回傳
    城域傳送網(wǎng)主要采用PTN技術以適應IP化發(fā)展，來構建新一代面向基站回傳和全業(yè)務接入的城域傳送網(wǎng)。城域傳送網(wǎng)主要為各類移動通信網(wǎng)絡(2G／3G／LTE)提供無線業(yè)務的回傳與調度，在核心層、匯聚層可以承載在WDM網(wǎng)絡之上。PTN既可以為重要集團客戶提供VPL／VPLS業(yè)務的傳送與調度，也可與SR配合，為中央集團客戶提供VPN、固定帶寬等業(yè)務的傳送與接入；PTN還可以為普通集團客戶與家庭客戶提供各類業(yè)務的匯聚與傳送。
3．3 以PON技術為主實現(xiàn)寬帶接入
    寬帶接入網(wǎng)絡是城域網(wǎng)向寬帶用戶延伸的網(wǎng)絡，具體可分為寬帶接入網(wǎng)及用戶駐地網(wǎng)。寬帶接入網(wǎng)是指滿足寬帶接入需求而建設的，面向各類集團客戶、家庭用戶提供寬帶接入的網(wǎng)絡。寬帶接入網(wǎng)處于城域網(wǎng)的接入層，并向下延伸至用戶樓宇或小區(qū)。用戶駐地網(wǎng)，是指在用戶樓宇或小區(qū)內(nèi)建設的網(wǎng)絡，可將接入能力從寬帶接入網(wǎng)的末端延伸至用戶業(yè)務終端，用戶駐地網(wǎng)不屬于城域網(wǎng)的范疇。光纖接入技術中的PON具有覆蓋能力強、高帶寬、經(jīng)濟性好、節(jié)能減排和易于維護管理等優(yōu)勢，是光纖接入的主要手段。

4 3G全業(yè)務城域網(wǎng)設計模型與建設方案
4．1 城域網(wǎng)總體邏輯結構
    中國移動城域網(wǎng)覆蓋城市及其所轄的郊區(qū)縣，包括城域傳送網(wǎng)、城域數(shù)據(jù)網(wǎng)、寬帶接入網(wǎng)，其中城域傳送網(wǎng)包括分組城域傳送網(wǎng)、城域SDH／MSTP傳送網(wǎng)和城域WDM傳送網(wǎng)。城域數(shù)據(jù)網(wǎng)包括IP承載網(wǎng)和CMNET。城域網(wǎng)總體邏輯結構如圖1所示。

4．2 OTN網(wǎng)絡設計模型
4．2．1 OTN網(wǎng)絡設計原則
    (1)設計組網(wǎng)前對承載業(yè)務的數(shù)量及流行進行分析，選擇適合的網(wǎng)絡結構。
    (2)設計時，應根據(jù)業(yè)務規(guī)模選擇40波或80波系統(tǒng)，并做好波長規(guī)劃。
    (3)設計組網(wǎng)時要充分考慮光纜資源情況，避免網(wǎng)絡結構無法實現(xiàn)的情況。
    (4)OTN網(wǎng)絡應能根據(jù)不同業(yè)務的可靠性需求，提供靈活的保護策略。
    (5)應能夠靈活組網(wǎng)，以提高網(wǎng)絡的調度和保護能力。
    (6)保持層次化結構和分域管理，降低規(guī)劃設計和運維管理的難度。
    (7)采用開放性和標準化的組網(wǎng)技術，支持多廠家組網(wǎng)。
4．2．2 OTN網(wǎng)絡結構和節(jié)點設置
    OTN網(wǎng)絡結構主要有以下三種且特點如下：
    (1)鏈形結構：鏈形結構的特點是網(wǎng)絡結構簡單，對線路系統(tǒng)資源要求比較低；
    (2)環(huán)形結構：選擇環(huán)形結構可借鑒SDH的環(huán)網(wǎng)保護機制和映射機制，便于前期規(guī)劃和后期維護；
    (3)網(wǎng)狀網(wǎng)(MESH)結構：選擇網(wǎng)狀網(wǎng)的結構能靈活的調度業(yè)務且網(wǎng)絡安全性、帶寬利用率高。
4．2．3 OTN的設備和接口配置
    根據(jù)業(yè)務流量和未來的發(fā)展趨勢，考慮設備的可用業(yè)務槽位資源，合理進行規(guī)劃。包括合理配置業(yè)務處理板和業(yè)務接口板的配合關系；根據(jù)保護的需求對業(yè)務板位等考慮保護關系和硬件冗余；根據(jù)傳輸距離合理選擇接口類型。
    OTM設備和接口配置應支持以下基本要求：
    (1)業(yè)務接入功能：提供SDH、以太網(wǎng)、OTUk等多種業(yè)務接入功能，客戶信號的封裝、映射和復用應遵循G．7041，G．709標準。
    (2)互聯(lián)接口能力：支持OTU1／OTU2級別單通道CLI接口。
    (3)保護要求：支持光線路1+1保護和光通道1+1保護。
    (4)監(jiān)控管理能力：支持STM-N、以太網(wǎng)接口告警性能監(jiān)視；
    (5)其他：支持關鍵部件的冗余備份功能，所有板卡支持熱插拔功能。
4．3 PTN網(wǎng)絡設計模型
4．3．1 PTN網(wǎng)絡設計原則
    根據(jù)PTN的技術特點，應用定位以及與其他技術的關系，在進行網(wǎng)絡規(guī)劃和設計時，需要考慮以下建網(wǎng)原則：
    (1)網(wǎng)絡規(guī)劃需充分考慮未來3年的業(yè)務發(fā)展需求，滿足后期3G基站和2G基站的統(tǒng)一承載需求。
    (2)PTN的引入和演進需因地制宜、全盤考慮，應采用以新建為主，其他方式補充，確保網(wǎng)絡建設的合理性、經(jīng)濟性。
    (3)MSTP和PTN共存，MSTP保持存量，PTN滿足新增需求。
    (4)不同地區(qū)采用不同的建網(wǎng)策略。為了便于管理維護、簡化網(wǎng)絡，建議MSTP和PTN單獨組網(wǎng)，盡量避免業(yè)務流跨接不同的網(wǎng)絡。
4．3．2 PTN網(wǎng)絡結構和節(jié)點設置
    PTN網(wǎng)絡繼續(xù)沿用核心層、匯聚層、接入層的3層網(wǎng)絡結構，支持良好的網(wǎng)絡擴展能力，實現(xiàn)大規(guī)模組網(wǎng)。核心層由核心節(jié)點組成應具有大容量的業(yè)務調度能力和多業(yè)務傳送能力以及較高的安全性和可靠性：可采用環(huán)形、雙星型結構。匯聚層由匯聚節(jié)點及核心節(jié)點組成，負責一定區(qū)域內(nèi)業(yè)務的匯聚與疏導。匯聚層具有較大容量的業(yè)務匯聚能力和多業(yè)務傳送能力。接入層由接入節(jié)點及匯聚節(jié)點組成，負責基站、集團客戶、營業(yè)廳和家庭客戶接入，接入層應具有靈活、快速的多業(yè)務接入能力。
4．3．3 PTN的設備和接口配置
    根據(jù)流量規(guī)劃核算環(huán)網(wǎng)帶寬，估算設備的交換容量和環(huán)網(wǎng)數(shù)量，接入層主要滿足接入節(jié)點需求，核心層匯聚層考慮中遠期需求。根據(jù)業(yè)務需求配置設備端口：
    (1)2G GSM基站接口為N*E1；
    (2)3G ATM基站接口為N*E1、IP化基站接口為FE，LTE基站接口為FE／GE；
    (3)集團客戶接口為E1、FE、GE；
    (4)XPON接口為GE；
    (5)RNC接口為CSTM-1，GE；BSC接口為CSTM-1，E1；
    (6)BRAS和SR接口為GE；
    (7)設備采用GE／10GE組網(wǎng)。
4．4 PON網(wǎng)絡設計模型
4．4．1 PON網(wǎng)絡設計原則
    (1)接入網(wǎng)建設應面向業(yè)務需求，緊密圍繞基站建設，充分有效利用現(xiàn)有城域網(wǎng)及基站資源。
    (2)按照“整體規(guī)劃、分步實施”的原則，根據(jù)業(yè)務需求合理安排接入網(wǎng)建設。
    (3)低成本、快速接人用戶，緩解管線、光纜、機房等基礎網(wǎng)絡資源匱乏對接入網(wǎng)建設的影響。
4．4．2 PON網(wǎng)絡結構和節(jié)點設置
    PON網(wǎng)絡由OLT(一般放在端局)、分光器(無源的)、ONU(一般放在用戶家，或接近用戶的樓道位置)三個部分構成。綜合業(yè)務接入點盡量放置在匯聚、核心機房，也可選擇條件較好的基站、營業(yè)廳機房。規(guī)劃時，需結合光纜網(wǎng)的規(guī)劃建設情況確定業(yè)務節(jié)點覆蓋范圍，劃定綜合業(yè)務接入?yún)^(qū)。節(jié)點規(guī)劃應根據(jù)區(qū)域業(yè)務的收斂關系確定。
4．4．3 PON的設備和接口配置
    PON設備可以存在于業(yè)務區(qū)域的匯聚節(jié)點，OLT設備提供PON口采用2．5 GHz下行帶寬和1．25 GHz上行帶寬。每個PON口再通過分光器與若干ONU相連實現(xiàn)寬帶業(yè)務的接入。在核心層通過GE或10GE上行端口與數(shù)據(jù)設備相連。實現(xiàn)業(yè)務的傳遞。

5 結論
    本文對中國移動全業(yè)務城域網(wǎng)進行了分析與設計，為中國移動實現(xiàn)業(yè)務轉型和網(wǎng)絡轉型，建立提供語音、數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務的全業(yè)務運營網(wǎng)絡提供了一定的參考。
    主要研究結論如下；
    (1)雖然城域傳送網(wǎng)和IP城域數(shù)據(jù)網(wǎng)有融合的趨勢，但并不意味著兩者有相互取代的必要，兩個網(wǎng)仍將分開建設并長期互存。且因為各自分開建設，不管是傳輸設備還是數(shù)據(jù)設備的功能將會在其領域內(nèi)發(fā)揮出更大的作用。
    (2)全業(yè)務域傳送網(wǎng)應采用核心層、匯聚層和接入層三層網(wǎng)絡結構。但建設時要根據(jù)業(yè)務發(fā)展目標和用戶的發(fā)展情況逐級分區(qū)域建設，提高投資收益比。
    (3)基于3G多種城域網(wǎng)技術的聯(lián)合運用，可在城域網(wǎng)中發(fā)揮各自技術的特點和優(yōu)勢，并且相互彌補了自身技術存在的不足，使得網(wǎng)絡能力得到提升。OTN，PTN，PON組建的網(wǎng)絡在單位電路造價上都比較低，可以節(jié)約現(xiàn)有網(wǎng)絡資源。初期建設時所配置設備容量要有一定冗余，后期只需要通過新增板件進行擴容，以減少核心層結構的變化。
    (4)分組傳送網(wǎng)定義為面向IP的傳送網(wǎng)，主要作用是承載數(shù)據(jù)業(yè)務和2G／3G基站業(yè)務，原有SDH網(wǎng)絡將長期與新網(wǎng)絡共同存在；兩個網(wǎng)絡有不同責任分工和部署策略，不同級別地市應根據(jù)各自業(yè)務特點和資源配比情況選擇網(wǎng)絡演進模型。
    (5)PTN網(wǎng)絡在向SDH融合的過程中，應選取適合的演進模式。無論是替換還是疊加的組網(wǎng)模式，在滿足不斷增長的業(yè)務需求的前提下，都應該充分考慮到現(xiàn)有網(wǎng)絡設備與資源平衡。
    (6)原有SDH網(wǎng)絡釋放出來的網(wǎng)絡資源應合理規(guī)劃、充分利用；發(fā)揮其網(wǎng)絡特性，提供不同品質的傳送服務。
    (7)網(wǎng)絡具有延伸性可擴展性，可以與多種光網(wǎng)絡技術互聯(lián)，實現(xiàn)多業(yè)務接入。
    基于TD-SCDMA的全業(yè)務城域網(wǎng)研究和設計，可以為今后的IP化基站傳送，高效傳遞分組業(yè)務，并提供電信級OAM和保護的分組傳送技術的全業(yè)務網(wǎng)絡，以滿足當前3G業(yè)務和未來LTE業(yè)務傳送需求提供技術參考。