蔣大鵬 劉飛浪 晏 濤

湖北郵電規(guī)劃設(shè)計有限公司，湖北 武漢 430023

1 接入網(wǎng)技術(shù)發(fā)展背景

光纖寬帶接入歷經(jīng)10年高速發(fā)展，從傳統(tǒng)的家庭寬帶接入，逐步擴展到其他領(lǐng)域，并以大視頻、5G承載、SDN&NFV演進為核心驅(qū)動力，進入了一個新的發(fā)展階段。以4K/8K高清視頻為特征的視頻業(yè)務，驅(qū)動家庭寬帶業(yè)務從傳統(tǒng)的100 M時代進入1 G時代，10GPON成為當前建設(shè)重點。未來VR/AR業(yè)務對于需求超過1G帶寬，同時隨著公有云的普及，業(yè)務接入帶寬對于10G的需求已經(jīng)出現(xiàn)。25G/50G/100GPON在未來十年也會逐步成熟，新一代OLT產(chǎn)品不僅僅要滿足10GPON建設(shè)需要，還要支持平滑演進到100GPON。

另外，運營商網(wǎng)絡越來越扁平化，業(yè)務的融合必然推進設(shè)備的融合，實現(xiàn)集約化管理的需求。而SDN &NFV技術(shù)的成熟也驅(qū)動網(wǎng)絡架構(gòu)進行深刻變革，5G網(wǎng)絡已經(jīng)完全SDN & NFV化，包括光接入在內(nèi)的有線網(wǎng)絡也將順應這個趨勢。新一代OLT將是一個云化的OLT，具備完善的網(wǎng)絡切片功能，另外部分業(yè)務將 NFV化，并和業(yè)務編排實現(xiàn)聯(lián)動。同時原有OLT上的部分控制面也會上移，通過SDN控制器實現(xiàn)對OLT業(yè)務的管理和部署，實現(xiàn)新業(yè)務的快速部署和運維自動化。

2 接入網(wǎng)新一輪演進的重點

目前，基于 DC為中心的網(wǎng)絡重構(gòu)以及 SDN & NFV技術(shù)的成熟，為了實現(xiàn)業(yè)務的快速發(fā)展，光接入網(wǎng)絡SDN化演進是必然趨勢。接入網(wǎng)新老設(shè)備型號多，而且覆蓋范圍廣，直接進行SDN & NFV改造難度較大。接入網(wǎng)的SDN & NFV改造重點主要針對新業(yè)務新網(wǎng)絡，當前國內(nèi)10GPON建設(shè)便是很好的時機[1]。

運營商目前擁有多種不同類型的用戶群體，既有高價值企業(yè)專線用戶，也有家庭、校園等普通用戶。為解決用戶規(guī)模不斷擴張導致的機房空間不足、功耗上升等問題，接入網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計時可以通過網(wǎng)絡切片共用OLT硬件，各切片之間不產(chǎn)生干擾，有效確保業(yè)務的可靠性與網(wǎng)絡安全，同時顯著降低機房空間占用和能耗，物理資源可按用戶需求進行靈活配置和獨立管理。

3 OLT切片技術(shù)的探討

3.1 原有OLT技術(shù)要點

傳統(tǒng)的 OLT架構(gòu)，基于商用二、三層交換芯片采用集中式架構(gòu)，存在交換容量難以提升、功耗偏大、包緩存不夠、視頻體驗差、三層功能受限等不足[2]，僅僅可以滿足傳統(tǒng)上網(wǎng)業(yè)務的帶寬有限提升，不能適應新一輪光接入建設(shè)對于帶寬和網(wǎng)絡演進的要求。

3.2 新一代OLT技術(shù)要點

新一代 OLT綜合考慮了未來大帶寬、低時延、業(yè)務精細化管理、網(wǎng)絡融合和SDN & NFV業(yè)務趨勢，采用了基于路由器架構(gòu)的分布式交換轉(zhuǎn)發(fā)架構(gòu)，其交換網(wǎng)采用基于信元方式，不僅僅實現(xiàn)每槽位400 G以上的帶寬，滿足平滑演進到100 G PON的能力，另外還避免了集中式架構(gòu)主控交換的功耗過大的問題，同時信元交換機制保證了內(nèi)部業(yè)務流量轉(zhuǎn)發(fā)更加均衡，用戶業(yè)務流量管理更加精細[3]。

信元交換架構(gòu)特有的VoQ（虛擬隊列）功能不僅僅消除了交換網(wǎng)的線頭堵塞問題，還可以實現(xiàn)基于切片的 QoS保證，實現(xiàn)真正意義上的網(wǎng)絡切片。傳統(tǒng)集中式架構(gòu)OLT交換板和線卡之間只有固定8個隊列，不同切片共享8個隊列，不同切片的流量由于這8個隊列共享造成流量互相影響，其交換架構(gòu)無法實現(xiàn)真正的切片，實現(xiàn)業(yè)務基于切片的精細化管理。新一代OLT基于信元交換的交換架構(gòu)，支持VoQ功能，可以實現(xiàn)不同切片有獨立隊列，實現(xiàn)了基于切片的流量隔離，也實現(xiàn)了基于切片的QoS保證。

3.3 新一代OLT的切片管理

新一代 OLT支持完善的網(wǎng)絡切片功能，不僅支持基于PON口的網(wǎng)絡切片，還支持基于 ONU UNI口的網(wǎng)絡切片，未來支持基于 ONU的網(wǎng)絡切片，以及上聯(lián)口共享的網(wǎng)絡切片。參見圖1。

新一代OLT軟件系統(tǒng)具備未來SDN & NFV化演進能力，部分業(yè)務系統(tǒng)組件化和NFV化，并通過業(yè)務編排統(tǒng)一管理，動態(tài)加載，實現(xiàn)業(yè)務按需快速部署。新一代OLT為這些NFV分配計算/存儲/轉(zhuǎn)發(fā)資源，實現(xiàn)了業(yè)務隔離，也保證了業(yè)務運行的QoS保證。基于IT化強大硬件能力，在網(wǎng)絡切片場景下，每個切片可以是一個NFV，而且每個NFV根據(jù)業(yè)務不同，在編排器編排下，加載不同的協(xié)議組件和轉(zhuǎn)發(fā)組件，實現(xiàn)針對不同的業(yè)務有不同的轉(zhuǎn)發(fā)能力，同時也實現(xiàn)切片數(shù)量的大幅提升。

4 網(wǎng)絡建設(shè)中需要注意的問題

接入網(wǎng)的虛擬化主要包括網(wǎng)絡虛擬化和網(wǎng)絡功能虛擬化兩個方面。網(wǎng)絡虛擬化：實現(xiàn)接入網(wǎng)絡的切片，每個切片都是一個定制的虛擬網(wǎng)絡，可以是預配置的、生命周期較長的網(wǎng)絡，如基礎(chǔ)運營商批發(fā)給虛擬運營商的虛擬接入網(wǎng)絡；也可以是按用戶體驗要求，動態(tài)創(chuàng)建和刪除的虛擬網(wǎng)絡，如工業(yè)控制發(fā)生時要求的是低時延、小帶寬，VR發(fā)生時要求的是低抖動、大帶寬。這類網(wǎng)絡切片要能跟隨需求發(fā)生變化，快速通過SDN控制器分配匹配的網(wǎng)絡資源。通過網(wǎng)絡切片，物理的接入網(wǎng)可以被多個虛擬接入網(wǎng)共享，達成資源的充分利用，而不用為每種使用場景建設(shè)獨立的網(wǎng)絡。網(wǎng)絡功能虛擬化：VNF，純軟件功能模塊，功能的開發(fā)和驗證不依賴于專用的硬件平臺，實際運營時的計算和存儲資源取自于x86等虛擬化平臺，網(wǎng)絡資源可以取自直接的物理網(wǎng)絡連接，這時網(wǎng)絡的流量需要導入該功能模塊處理；也可以從SDN獲取物理網(wǎng)絡的鏡像，通過SDN去驅(qū)動實際的物理網(wǎng)絡，實際的用戶流量可以不經(jīng)過VNF。

在超寬帶時代，除了家庭寬帶以外，還會有對網(wǎng)絡要求各不相同的多種接入業(yè)務，諸如企業(yè)專線、平安城市、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、行業(yè)視頻等。如果針對不同業(yè)務分開建網(wǎng)，成本太高，不能發(fā)揮建網(wǎng)規(guī)模效益；采用一張PON網(wǎng)絡混合接入則面臨各種業(yè)務資源搶占、安全以及運維沖突等各種問題。新一代OLT所支持的虛擬接入網(wǎng)很好地解決了這些難題，一張物理網(wǎng)絡按業(yè)務切片為多張?zhí)摂M接入網(wǎng)，各虛擬網(wǎng)絡共享OLT設(shè)備和ODN線路，且各自具備物理上隔離的MAC/路由/VLAN等軟硬件資源，并獨立運維管理，從而在一張PON網(wǎng)絡上滿足不同的業(yè)務需求，實現(xiàn)全業(yè)務虛擬接入，既降低了網(wǎng)絡建設(shè)投資，又節(jié)省了機房空間。

5 結(jié)束語

迎接新時代的來臨，需綜合 PON技術(shù)發(fā)展、全網(wǎng)SDN/NFV演進和網(wǎng)絡重構(gòu)、場景和設(shè)備融合、運營管理集約等關(guān)鍵需求和要素，突破傳統(tǒng)觀念，領(lǐng)先洞察未來，重新定義極速、云化、融合的新一代光接入網(wǎng)。新一代 OLT網(wǎng)絡切片技術(shù)的出現(xiàn)將有力推動千兆寬帶網(wǎng)絡的發(fā)展。采用超大容量 OLT形態(tài)，配合網(wǎng)絡切片技術(shù)，還可實現(xiàn)家庭、政企、5 G基站承載等全場景的統(tǒng)一融合接入和差異化的業(yè)務質(zhì)量保障。

[1]沈成彬，王成巍，蔣銘，等.下一代PON技術(shù)的進展與應用[J].電信科學，2010，26（8）：1-7.

[2]徐儉.淺議GPON光纖接入網(wǎng)技術(shù)與應用[J].有線電視技術(shù)，2013，20（3）：28-31.

[3]劉青江.淺談10G EPON技術(shù)進展和應用[J].江西通信科技，2012（3）：17-20.