烽火网络农村信息化网络解决方案

　【CPS中安网】  概述：

　　农村信息化是整个国民经济和社会信息化的重要方面，信息产业部提出十一五“村通工程”目标，2010年农村实现“村村通电话、乡乡能上网”，2020年基本实现电话家家通的“电信小康”目标。由于地域较广、居民分散、电压不稳、运维不便等一些农村特有的因素，使得农村通信网络建设有一些与城市不同的地方。本文主要介绍烽火网络CWDM和CESP产品在农村乡镇业务汇聚到县的应用方案。

　　农村乡镇业务如何汇聚（传输）到县城？

　　对于农村网络接入层建设，大的方面包含两个层次。一是从乡镇到行政村再到自然村的用户接入层，二是从乡镇汇聚到县的汇接层。对于前者，目前主流运营商的建网指导意见分析了点到点、点到多点、DSL等多种技术选择。一般认为EPON在乡镇往下是非常重要的一个新技术，具有技术和成本优势。但从乡镇到县城这一段，总部指导意见不明确，实际组网技术选择较多。我们下面做一个简要分析。
 

县乡汇聚组网方案拓扑

　　一、传统的“交换机+光纤直驱”方式

　　目前的数据网基本上采用传统的星型拓扑、直驱光纤来传送数据业务，并通过双归属模式实现业务的保护倒换。这种方式大量用于城市，用到农村组网拓扑如下：
 

县乡业务汇聚（双星型+光纤直驱）组网拓扑

　　用户业务接入情况：

　　1）数据业务：通过CPE接入，经由大乡镇汇聚交换机汇聚，然后直接接入BRAS；

　　2）软交换业务：通过CPE接入，经由大乡镇汇聚交换机汇聚后再到县局的汇聚交换机再汇聚一次，然后上软交换承载专网（软交换承载专网一般都是三层交换机组网）最后上SR。

　　主要缺点：

　　1）占用光纤资源太多。同时县乡光缆路由跳数多、距离长、成本高。

　　2）对县局汇聚交换机的GE光端口占用较多。对县局设备要求较高。

　　3）带宽扩容成本较高。无论是多GE捆绑还是换新的10GE接口，成本均很高。

　　综合以上可以看出，农村地域分布广、业务密度低的特点使得该方案具有较大的劣势。

　　二、基于MSTP的汇聚方式

　　以SDH技术为基础发展的MSTP（多业务传送平台）技术，是适应数据业务接入的需求，在原有的SDH技术上增加了相关的数据接入、处理功能而形成。MSTP吸收了以太网、ATM、MPLS、RPR（弹性分组环）等技术的优点，在SDH技术的基础上，对业务接口进行了丰富，并且在业务接口板增加了以太网、ATM、MPLS、RPR等处理能力，从而成为统一以上业务的多业务传送平台。

　　当前国内运营商的本地网SDH网络层次不一样，电信和网通的的本地网SDH一般分为2层，（市-县）本地网和（县-乡）本地网，前者属于电信承载网的第二层汇聚层，而后者通常也说农话网，是电信承载网的第三层接入层，这样的分层结构，更有利与业务分配和设备维护管理。而移动和联通的本地网就一层，（市-县）本地网和（县-乡）本地网是二网和一，这样有利于节约光缆线路和设备投资，但是给业务分配和网络优化带来的更为复杂的问题。

　　在县乡级别MSTP网络一般采用155M、622M环型拓扑或者链型拓扑及其混合形态。如下图所示。
 

县乡MSTP传输网络图

 　　现在的SDH传输网主要承载大客户专线和语音业务。由于SDH网络传输数据对传输资源的消耗较大，所以只适合于传送一下中小带宽颗粒的大客户专线和语音业务。

　　对于一个乡动辄十多个行政村、自然村的情况，每个乡往往需要大带宽的数据接入需求，这对于县乡级低速率等级MSTP传输网络来说是个巨大的占用，而MSTP环网络的带宽升级往往成本较高。

　　综合以上可以看出，农村县乡MSTP传输网对数据承载的能力有限，扩容成本昂贵，使得该方案具有较大的劣势。

　　三、烽火网络县乡汇聚CWDM解决方案

　　对于数据业务，面对“三网合一”需求带来的巨大带宽要求，对带宽需求至少为GE，因此现在普遍采用CWDM进行接入层建设，采用DWDM进行汇聚层和汇聚层以上建设。
 

县乡CWDM传输方案拓扑图

　　如图所示，烽火网络在县汇聚中心节点及各个乡镇节点设置CWDM设备节点，各节点通过一对纤芯连接成环，通过波分复用技术将一对纤芯中传输多达8-16路业务，最大环容量达到2.5G*16=40G，极大的地拓宽汇聚环的带宽，以较小的投资获得更大的扩容空间。

　　方案主要优势：

　　ü节省光纤资源。环形组网比传统双星型组网节省了大量的光纤资源。而且大部分预先敷设的光纤实际路由就是贯穿各乡镇之间的光纤，有效利用资源。

　　ü子速率汇聚技术，实现带宽加倍。提供2个GE信号复用到一个2.5G波长的能力。复用过程完全为物理层封装过程，2个GE信号为完全的物理隔离。
 

图：双GE转发盘技术

　　ü支持通道保护，实现50ms保护倒换。

　　ü业务物理隔离，去除安全隐患；

　　ü波长带宽预先确定，业务QoS有保证。

　　四、CESP技术

　　1、电信级以太网的定义

　　随着通信业务IP化的不断深入，数据、语音和视频在IP网上的承载面临日益严峻的挑战。尤其是IP城域网的二层平面，广泛应用的以太网技术如何适应多业务承载的新需求，成为运营商和各大设备商高度关注的课题。在这个背景下，电信级以太网的概念应运而生。电信级以太网的一个根本目的是，要把以太网应用从局域网的范围延伸到城域网甚至广域网的范畴。从技术上讲，所谓电信级以太网，即在保留传统以太网的帧结构的基础上，通过扩展帧头和引入二层信令，在以太网上实现与电信网类似的可管理性和高可靠性。根据ITU-T和MEF（城域以太网论坛）的定义，电信级以太网应具备以下特征：

　　高可靠性。在线型和环形组网的情况下提供50ms的自动保护倒换。

　　端到端的QoS保障能力。具备业务区分和识别能力，能够提供基于CIR和EIR的QoS保障能力。

　　完善的OAM（操作、管理、维护）和可管理性。提供网络级的故障管理和性能管理，方便运维。

　　多业务。能够综合承载语音、数据和视频等多种业务，并针对不同业务提供相应的QoS等级。

　　标准化。具备良好的互联互通性，实现不同厂商和运营商之间的业务互通。

 　　围绕上述5个特征，各大设备商从不同的思路出发，开发了不同类别的电信级以太网技术。目前，主流的电信级以太网技术包括：增强型以太网、PBB-TE和MPLS-TP。

　　从帧结构的角度区分，增强型以太网采用标准的以太网帧头，并通过IEEE 802.1ad QinQ的方式来实现扩展，解决单层VLAN ID空间的局限性。PBB-TE技术是在MAC in MAC（IEEE 802.1ah）基础上的扩展。它通过区分运营商和用户MAC提高了设备的安全性，并且通过引入面向连接的功能实现了以太网上的端到端的业务提供和管理功能。而MPLS-TP是基于MPLS的面向连接的分组传送技术。和MPLS相比，MPLS-TP去掉了对路由信令的需求，并在数据平面进行了相应的简化。

　　从技术成熟度来看，增强型以太网的主要技术近两年来已经在传统固网运营商的宽带接入网中得到了广泛应用，如灵活Q-in-Q、双上行、QoS等技术已成为汇聚层设备招标的必选要求。而PBT和MPLS-TP相对来说，受标准化和核心芯片的不成熟影响，目前主要处于测试和试点期，其正式规模商用预计在1-2年之后。

　　2、电信级以太网的EAN应用

　　EAN应用是电信级以太网技术在现阶段最主要的应用方式。它用于城域网中业务控制点（BRAS或SR）以下和“最后一公里”以上的宽带流量汇聚。具体而言，EAN将LAN接入交换机、IP DSLAM、FTTx、软交换AG、Wi-Fi和WiMAX的上行以太网流量进行接入和汇聚，并通过高速的以太网接口上行到业务控制点。

　　与其他汇聚方式相比，EAN中采用电信级以太网技术有以下优势：

　　可以有效地实现对大粒度（GE和10GE）的数据业务进行接入和调度；

　　可以通过双星型和环型的拓扑提供对数据业务的小于50 ms保护倒换；

　　利用电信级以太网技术的OAM机制实现故障定位和性能监控。

　　EAN应用比较适合采用增强型以太网技术，因为它能在成本较低的情况下满足对OAM和高可靠性的需求，并且便于从现有网络实现平滑升级过渡。此外，增强型以太网技术由于对组播的支持较好，可以满足IPTV等业务大规模部署的需求。

　　五、烽火网络县乡汇聚CESP解决方案

　　如下图所示。CESP应用于市到县或者县到乡镇的业务承载网络。烽火网络在县汇聚中心节点及各个乡镇节点设置CESP设备节点，各节点通过一对纤芯连接成环；通过EPON OLT、DSLAM、交换机等设备接入上来的业务，可以通过CESP以太环网进行传送。
 

　　烽火CESP方案主要优势：

　　1、节省光纤资源

　　CESP用在县到乡镇等农村网络中，由于相邻节点间的距离较远（比城市要远得多），所以环网对光纤资源的节省，相对于传统的星型组网而言，效果非常明显。

　　2、可靠性增强

　　CESP方案支持环网和接入双归属50ms保护倒换，极大的提升了对关键业务（如软交换语音、IPTV等）的可靠承载能力。

　　3、QoS能力增强

　　支持灵活Q-in-Q、深度解析等强大的业务区分和QoS功能，可保障大客户的业务隔离和服务质量。

　　支持硬件高效动态组播功能，对于IPTV等流媒体业务提供了良好的支持，可以满足未来业务发展的需要。

　　4、灵活的扩展能力

　　前期业务量小可以先部署GE环，如果后期业务量增大，或者业务对网络带宽的要求比较大（IPTV、视频监控等）可以部署10GE环。

　　六、各种解决方式的对比表：

　　总结

　　基于目前农村网络的特点、现状及发展趋势，运营商采用CWDM技术或CESP技术实现县乡业务汇聚是最佳的技术选择。烽火网络提供的解决方案方案可以充分利用现有县乡光纤资源，组建CWDM或CESP光纤环网络，为接入业务提供无阻碍的、低成本、高质量的透明接入。