0 前言
本地傳輸網是本地網內各類業務接入、傳送承載的基礎網,包括本地傳送網(核心匯聚層傳輸系統)、本地主干光纜、管道、基站/室分等業務接入(也有運營商將寬帶/大客戶業務接入全部包含在內),本地傳輸網(不含寬帶及大客戶)網絡投資占比約20%,寬帶接入、大客戶網絡投資占比15%~18%。本地傳輸網/寬帶接入投資中管線投資占比均超過70%以上,由于網絡整體建設思路差異不大,國內各運營商間專業投資占比基本接近。
本地管線雖然投資占比最大,但是資源管理復雜,幾乎全部依賴人工進行管理,資源的準確性差、資源質量好壞很難掌握。近年來出現的IODF、RFID識別成本高,也需要人工錄入管理,推廣困難,無法從根本上解決無源設備的管理問題,投資效率、質量要靠各層級人員來負責,是個“老大難”問題。
網絡層級化是運營商電信級網絡建設的必然選擇,保證了網絡的穩定、高效、維護界面清晰、易于管理,但同時也帶來了網絡的僵化,在設備性能、技術逐步實現跨界跨域情況下,部分設備功能存在一定的重疊,扁平化程度低,隨著業務量的爆發式增長,投資效率無法進一步提升。
互聯網公司是依托運營商的網絡逐步發展起來的,從早期的互聯網應用逐步向云計算、云接入、云通信等發展,業務分布越來越廣,數據量呈指數級別增長,部分OTT甚至已經開始建設自己的骨干傳輸網絡。互聯網公司在網絡建設時沒有普遍服務義務的羈絆,表現出了較高的投資效率,業務質量優化和成本效益相結合,網絡安全通過云化、備份等方式解決,而且在網絡的SDN化方面表現積極,推動網絡的智能化。相比較而言,運營商“重資產”的網絡建設思路投資效率低下,通過借鑒OTT公司“輕資產”的建設模式,在保證網絡適度安全的基礎上提高投資效率、提升競爭能力,是本地傳輸網發展建設必須考慮的因素。
1 基礎網絡架構是本地網絡穩定發展的基石
通信網絡正在從“人人通信”向“人物通信、物物通信”發展,網絡連接的領域、分布越來越廣,網絡控制正在逐步向云化、集中化發展,作為業務收斂、接入的主體,從數量有限的幾個核心樞紐節點到數以萬計的末端業務接入點,需要高效的收斂手段提升業務的接入效率。在2G/3G時代,業務收斂組織比較隨意,網絡可擴展性差;4G時代,隨著移動SDR、BBU集中、RRU拉遠/級聯等多種技術手段的應用,配套建設成本大幅度下降;同時,固網采用PON技術的FTTH接入模式廣泛推廣,單GB建設成本持續優化。基于此,中國聯通在2013年提出了適應本地網絡穩定、長期發展演進的基礎網絡架構思路,在光纜建設“分層分區”概念的基礎上明確了匯聚節點、綜合業務接入點在網絡中的地位,提出“三點兩面”的目標網規劃思路。
本地基礎網絡架構全面梳理了本地網內各類網絡的組網模式,明確了城域網BRAS/SR、承載網一級匯聚節點等應部署在匯聚機房,OLT、BBU集中點原則上圍繞綜合業務接入點進行建設,強調了光纜建設、系統建設、設備布局應圍繞架構節點的建設思路,多專業協同大力推廣RRU級聯拉遠模式節約投資。經過3年的建設,到2016年底基礎架構建設取得了突出的成績,一是網絡穩定性大大提升。匯聚機房自有率提升30%以上,綜合業務接入點建成率超過95%。二是城區主干光纜基本完成覆蓋,實現了城區業務的快速接入響應,接入距離、接入單站造價均下降超過50%。
本地基礎網絡目標架構的提出在業界獲得了強烈的反響,目前國內幾家運營商都在向基礎架構靠攏。基礎架構在滿足業務最后1 km快速接入的前提下又保證了網絡的穩定性,架構形成后可以較好地兼容5G網絡部署和DC化布局。根據網絡DC化布局目標,通信云預計會采用三級架構,即區域DC、本地DC和邊緣DC,其中邊緣DC的定位和匯聚機房定位完全契合,條件較好的綜合業務接入點可以作為5G CU下沉機房使用。
根據測試,4G、5G網絡BBU池組化的效率在7~10個站集中情況下基本達到理想效果,結合BBU池組化的發展演進,每綜合業務接入點收斂10個左右的基站是比較合理的(和本地基礎網絡架構制定目標一致),如果5G移動網目標站址數為120萬左右,那么目標綜合業務接入點機房保持在12萬左右即可,對于機房條件好管線資源豐富的區域可以進一步擴大收斂范圍,總的來看,除城區個別區域需增補綜合業務點機房外中國聯通本地基礎網絡架構規劃的目標基本可以滿足5G承載需要。
2 從業務承載效率出發,多專業聯動推動傳送 承載網絡的扁平化
中國聯通于2013年正式啟動了面向未來可運營的新一代網絡架構體系研究,目前正展開網絡架構重構,傳統網絡架構正在向IT網絡架構靠攏,并逐漸向輕資產轉型。作為基礎承載網絡的傳送網,要從傳統的基礎網絡向業務網絡轉型,要從面向網絡運行向支撐客戶需求轉變,要從面向設備維護向支撐業務運營轉變,相比于其他業務網而言,傳送網轉型難度更大、過程更復雜、更漫長,同時在轉型過程中還要做好各類業務的綜合承載,不能影響到業務發展。為加快推進傳送網網絡輕資產化,更好地滿足業務承載和業務發展需要,傳送網專業在現階段應重點做好以下幾個方面的工作。
2.1 推動傳送承載網扁平化,簡化運維,提高效率
由于IPRAN、本地CE等網絡建設管理、維護分屬不同專業、不同部門,造成現有傳送承載網絡結構仍較為復雜,存在多張網并行的情況,使得移動回傳業務接入的層級較多,存在多跳轉接、跨域復雜互通、投資浪費等問題,承載效率低下。通過對單個3G/4G用戶流量流向的分析,如圖1所示,可以發現單條業務最多達到了10跳(IPRAN網絡3跳、本地CE網2跳、B網3跳、省會CE網絡2跳)、經過了4個自治域,除了造成大量的背靠背端口資源浪費外,還帶來如下影響:
a) 數據路由器轉發處理帶來的時延增加。
b) 網絡故障點過多,網絡安全隱患增加。
c) 維護設備種類過多,維護難度增大、維護成本高。
d) 業務端到端開通、調度難度大。
e) 網絡建設總成本TCO過高。
隨著LTE基站規模的迅速增加、2I2C業務的快速發展,移動回傳網絡帶寬需求大幅增長,互聯端口由早期的10 Gbit/s顆粒逐步提升至100 Gbit/s顆粒,現有承載網絡的結構問題顯得更為突出,加快傳送承載網絡的扁平化已迫在眉睫。
承載網絡扁平化應以簡化網絡層級、優化網絡結構、打造極簡網絡為目標,各本地網應結合各地實際情況盡快完成。扁平化過程中,應在保證適度安全的情況下盡量減少設備和端口轉接,建議對本地的IP設備進行融合,包括IPRAN網絡、IP承載B網、IP承載A網、本地CE網絡(移動綜合承載CE網絡、IMS CE網絡、RAN CE網絡、移動電路域CE網絡、移動分組域CE網絡等),融合后的網絡應定位于本地范圍內多業務統一承載的綜合承載網絡,并與骨干IP網唯一出口連接,使得各類業務能在網絡中實現統一管理、統一調度、端到端發放,現網本地CE的業務應做好優化,并逐步將業務遷移至統一的綜合承載網絡。
2.2 加快推進傳送SDN化
基于IP+光的超寬網絡承載環境是傳送網SDN的目標技術架構,IP層和光層協同,優勢互補,共同構建高性能、低成本的承載平面。通過對IP設備與光設備信息的統一管理和集中控制,可實現多層網絡乃至全局資源的統一調度和流量的靈活分流,大大降低了核心路由器轉發壓力,IP層扁平化和光層的最短路由保證了業務時延最低,并發揮IP層和光層保護各自的優勢,協同提高網絡可靠性,達到資源效率和可靠性要求的平衡。在具體方案實現上可有以下2種方式。
a) 根據IP網流量流向,推動IP網結構扁平化,流量大的局向通過OTN光層轉發。目前大客戶專線、部分網絡游戲對IP網的轉發時延要求越來,影響時延的最主要因素是IP網結構、光纜網結構,IP網結構的逐步扁平化、MESH化是減少時延的最優方案,IP鏈路通過直達的OTN波道承載,OTN系統應選擇最短的光纜路由。另外,IP層的逐跳流量轉發也會帶來光接口資源的浪費。因此,IP網結構規劃應充分考慮光傳送層路由和結構,通過聯合規劃制定最優方案,保證一定流量收斂效率的基礎上盡量扁平化IP網絡,核心路由器流量轉發僅需考慮節點/鏈路故障下的迂回保護,節約總體承載投資和運營成本。
b) IP設備和光設備協同,功能去重減少光接口,即路由器提供OTN的彩光口,傳輸設備只提供波長調度/信號放大等線路功能。該方式對每條業務可以省去4個客戶側光接口,將大大降低設備的功耗和占地面積,所有的光纖連接調度都通過光層ROADM網管自動完成,可大大降低維護成本,該方案也是傳送網SDN化的最終目標。目前仍面臨著跨層面間告警傳遞、跨層協同器、彩光口不同廠家互通等技術難題,推進難度較大,需要做好以下幾個方面的重點工作:
(a) 彩光口的標準化和互通性,包括發光功率、發光信號碼型和波形、波長精度、波長調節、FEC方式和能力等。
(b) 光層和IP層(電層)告警關聯機制研究。
(c) 開發第三方的SDN控制器/跨層跨域協同器實現對多廠商ROADM、彩光口的統一管理和控制、業務端到端配置和管理。
(d) 異廠家ROADM實現互通和混合組網。
另外,面臨5G大帶寬、低時延、切片化的靈活承載需求,5G承載網需要引入FLexE/FlexO、SR源路由技術、低時延轉發技術等,業界也提出了基于端到端IP設備和分組增強型OTN承載方案,兩種承載方案需要對現有的IP或OTN設備在低時延處理、切片功能、路由轉發能力上進行增強,目標是融合現有IP層和OTN層的功能,實現設備層面上的跨層融合,也是承載扁平化的演進之路,但在設備開發、產業鏈協同上也存在大量工作。
總的來看,隨著5G網絡部署的來臨和固網業務的提速,對傳送和承載網的深度融合方案需求越來越迫切,運營商應該從網絡結構簡化和總體成本節約的角度出發,推動IP+光融合的方案規劃、標準制定等工作,促進產業鏈發展和設備互連互通。
3 加強傳送網的常態化網絡優化
傳送網是各業務網絡的基礎支撐網絡,業務網絡不斷升級對傳送網提出了新的建設需求,傳送網的建設保障了業務網絡的快速健康發展,二者相輔相成。業務網專業對傳送網專業的需求往往時效性較強,因此,傳送網專業在網絡建設時,優先考慮滿足業務網及時開通的需求,同時兼顧網絡的可持續性發展和健壯性。
經過多年工程建設的積累,傳送網體量更加龐大,前期為了滿足業務快速發展、實現業務快速接入開通,積累的網絡結構不合理、資源配置與業務不匹配、傳輸資源配置不均衡等問題逐漸凸顯,而通信基礎網絡的質量和穩定是運營商的核心競爭力之一,因此,對現有傳送網進行網絡評測,發現問題、解決問題變得十分必要,它可以有效實現精準建設、資源優化挖潛,從而提高投資效率,達到降本增效的目的。
網絡評測優化是是一個持續改進的動態管理過程,只有全方位分析自身網絡的優缺點,挖潛內在潛力,建立常態和長效的評測工作,才能實現傳送網持續健康的發展。要做好常態化的網絡評測,應重點做好以下幾個方面的工作:
3.1 做好資源使用規范
通過網絡評測可以發現,較多的網絡問題均是由于資源使用不規范造成。由于網絡體量大,資源使用沒有統一的規范,造成各地資源不清,尤其對于管道光纜等啞資源,使用不規范對建設、維護都產生了極其嚴重的影響。因此,各本地網建設、維護部門日常應做好如下幾個方面。
a) 核心匯聚光纜、主干光纜纖芯管理應由專門部門負責,包括常態化的使用記錄、使用調度及業務停用后的纖芯資源釋放,負責部門應制定相關纖芯使用管理規定、使用規則;對纖芯使用不規范的業務應逐步進行優化調整,負責部門還應做好纖芯資源預警工作,根據日常纖芯使用需求量,適時提出光纜建設計劃;對于業務應急使用的纖芯,應在使用完成后做好相關纖芯拆除、記錄等。
b) 規范大客戶業務接入模式。各本地網應針對不同類型、不同等級、不同顆粒的大客戶,制定相應的業務接入規范,充分發揮匯聚機房、綜合業務接入點機房的作用,避免客戶接入對主干光纜、匯聚光纜資源的無謂消耗。
3.2 依托網絡流量監測系統,做好IPRAN網絡優化分析
經過多年建設,IPRAN網絡已成為覆蓋全國、具有數十萬端設備規模、承載了3G/4G移動回傳及大客戶業務的綜合承載網絡,由于其網絡規模龐大、覆蓋廣泛,單純依靠人工手段已很難適應規劃、建設需要。在2017年,中國聯通已全網部署了網絡流量監測系統,各本地網應依托建設的網絡流量監測系統,做好IPRAN網絡的優化分析工作。
a) 根據業務端口流量分析,實現IPRAN系統的精準擴容,實現網絡投資的精準投放,提升資源使用效率。
b) 通過對網絡流量監控數據的多維度組合分析,形成網絡問題的診斷方法,分析網絡存在的隱患,梳理出IPRAN網絡結構問題,并及時進行優化調整。
c) 通過對業務鏈路的綜合分析,分析業務配置合理性、流量均衡度等。
3.3 做好跨專業資源協同工作
通過網絡評測發現,專業之間的協同問題仍較為突出,存在較多專業墻、部門墻問題。由于專業之間銜接不到位,造成了較多的資源浪費,也造成了整個網絡的建設成本增加,各本地網在日常建設維護過程中應做好各專業之間的銜接工作。
a) 加強本地傳輸網綜合評價指標常態化對標分析。2017年聯通集團制定了和業務網需求密切關聯的本地傳輸網綜合評價指標體系,給各本地網投資效率評判提供了有效手段,各省各本地網應通過對標發現本地網存在的投資效率問題,通過細致的分析挖掘,發現投資效率低的根源,并通過方案制定、管理手段改善等提高投資效率。
b) 逐步清理業務虛占資源。通過評測發現,較多本地網存在傳輸專業已用端口資源與數據網需求不匹配,傳輸網端口資源虛占較多,各本地網在日常規劃、建設過程中,應做好專業之間的銜接與統籌,對于業務網已退網或下電的需求,應及時通知傳輸專業釋放相應端口資源。
4 強化管理,提質增效
當前,本地傳輸網的網絡智能化程度仍比較低,尤其是管線資源的信息化可管理化目前沒有很好的解決手段,因此借鑒互聯網“輕資產”模式,改變網絡建設維護管理中的“冗余低效”,提升網絡投資效能是改善運營商宏觀指標的一個有效手段。
結合當前建設、維護管理中存在的一些突出問題,建議通過機制體制創新,打破現有模式,實現本地傳輸網的提質增效。
4.1 加強管理,實現末端接入光纜的綜合利用
由于網絡建設的專業條塊化分割、不同業務建設時間差異、資源未實現統籌管理等因素,城區的入樓光纜存在較為嚴重的“多纜入樓”現象,固網寬帶、移動室分、大客戶各建各的光纜,甚至商務樓宇按不同客戶布放引入光纜的現象存在,每條纜的纖芯容量小利用率低,投資效率嚴重低下。
由于末端接入資源的復雜性和業務的突發性,末端接入光纜的綜合利用要打破現有的“條條框框”,首先建議末端接入的建設維護市場經營“三統一”,可以參照綜合業務區劃分或營銷網格規劃來進行“劃小承包”,通過機制更新促進資源統籌利用和投資效率提升;二是建議入樓光纜的“首建負責制”,針對不同類型樓宇的綜合接入需求,統一制定明確的綜合入樓光纜容量、成端方式;三是加強資源管理系統建設,并實現和電子運維、號線系統的實時對接,從技術手段上解決資源使用不清問題。
4.2 及時進行老舊設備騰退,減少運維成本
近年來隨著通信容量的指數級增長,傳輸設備升級換代的速度有所加快,3~5年時間新一代平臺就會走向商用,10年以上的產品廠家在備件儲備、售后服務上都存在問題,而且廠家從銷售策略上來講也會主動推動新一代產品快速替代老一代產品,部分大容量平臺甚至退服時都沒有達到滿配。
目前產品的更新換代除了增加新功能外,在設備集成度、單位容量耗電方面是最大的改善目標,應加快對老舊設備進行騰退,尤其是投產10年以上的設備,如果新產品已穩定成型且性能優異(電費運行成本遠低于在網產品)時可考慮在折舊年限內進行騰退。騰退后的設備應及時下電并拆除機柜,為后續設備安裝提供便利。
光纜壽命期一般為20~25年,部分光纜因頻繁割接、遷改、出廠質量差等原因在壽命期內也會出現性能劣化嚴重無法使用的情況,在工程建設中因迭代建設也會帶來短段落光纜不再使用的情況,針對這些情況應加強管線資源報廢的流程規范,及時對無法/不再使用的無源資產進行財務處置,節約代維成本。
4.3 加強支撐平臺建設,推進互聯網化運營
目前運營商項目建設管理仍以傳統的紙質文件、會議紀要、驗收文件等進行管理,效率低下,不易統計,報表繁雜且統計質量差,為徹底改善這種情況,解決建設項目越來越多的統計難題,應加強網絡建設支撐平臺建設,逐步實現設計、查勘、施工、驗收的全過程數字信息化管理,同步推進和OSS系統間的銜接,提高建設管理水平。
接入投資尤其是管線投資是本地傳輸網投資“大頭”,但是面臨資源不清、割接頻繁、管理手段不健全等挑戰,對管線等“啞資源”的管理改善建議借鑒互聯網化運營模式:一是可以推進資源的眾籌摸查逐步摸清資源,二是實現資源的平臺化管理和使用,讓“臺賬”可延續,三是建設方案要利用平臺手段盡量利舊既有資源提升資源利用率。
5 結束語
本地傳輸網投資在本地網中占比高,如何提升投資效率實現輕資產運營是本文關注的重點。本文從現網狀況和5G承載策略等角度出發,對本地傳輸網輕資產戰略演進提出了一些思考,建議從4個方面推進輕資產戰略。一是搭建好本地基礎網絡架構形成穩定的目標結構;二是從業務承載效率出發,多專業聯合推進傳送承載網絡的扁平化降低建設成本;三是加強常態化網絡評測優化改善業務承載效率問題;四是強化管理手段推進資源綜合利用,提出綜合解決方案。設備融合化、跨層級的扁平化(IP+光)等輕資產思路還存在不少待解決的難題,希望產業界攜手推進,讓網絡在保證“電信級”的基礎上甩掉“包袱”,快速向智能化、綜合化的輕資產方向演進。
參考文獻:
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