摘要：文章從光纜網的網絡結構出發(fā)，結合通信接入網實際情況，重點分析資源整合、網絡安全、成本節(jié)約、網絡構建和結構優(yōu)化等方面的問題。通過深入分析，提升了通信接入網的安全性能，優(yōu)化了光纜網絡結構，提高了光纜線路的資源利用率，為全面提升通信業(yè)務網的安全性能提供了參考。

關鍵詞：接入網；網絡構建；安全組網；結構優(yōu)化

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）07-0095-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

0 引言

隨著光纖通信技術的飛速發(fā)展，以光纜網、光傳輸設備和網絡管理系統構成的光纖通信網絡，已成為信息社會的主要信息高速傳輸通道。但在光纖通信飛速發(fā)展的過程中，除用于傳輸大顆粒業(yè)務的OTN、DWDM、ASON等骨干傳輸網絡以外，用于傳輸WLAN、GPON、EPON等業(yè)務的設備也在不斷增加，為大型骨干網中的小顆粒業(yè)務在網絡中的上下行提供了更多選擇，使用戶更加方便。但現有的通信接入網無論是網絡安全，還是光纖資源利用，以及網絡結構都存在一些問題。因此，如何結合現有光纜網資源，通過整合光纜網纖芯資源，優(yōu)化光纜網絡結構，構建更加安全可靠的通信網絡，就變得尤為重要。

1 光傳輸網絡現狀分析

1.1 光纜網的網絡現狀分析

在當前的光纜網中，光纜網的建設采用環(huán)加鏈狀網，或環(huán)加星型網結構。從現有光纜網的資源分布、路由走向、業(yè)務承載等多方面情況來看，制約網絡安全發(fā)展的因素主要有以下四個方面，一是光纜纖芯資源利用率較低；二是部分光纜段無法監(jiān)控；三是現有網絡結構安全性較低；四是網絡缺乏長遠的建設規(guī)劃[1]。

光纜網作為光纖通信傳輸網的重要組成部分，其分布情況、纖芯資源、傳輸質量等都對光傳輸網絡產生直接影響。然而，在現有的光纖通信傳輸網中，光纜網涉及27個傳輸節(jié)點，光纜總里程640余千米，覆蓋區(qū)域近5000平方千米。但主用的骨干網傳輸節(jié)點僅有4個，采取環(huán)狀網絡結構組網，每個節(jié)點配置2.5G/SDH及40波DWDM傳輸設備各一套，每兩兩節(jié)點臺站之間共占用4芯光纖，而骨干網的主干光纜大多采用48芯或24芯配置，骨干光纜中的纖芯資源利用率較低，僅為8％～16％。

現有光纜網骨干網占用230余千米光纜，接入網涉及光纜線路410余千米，約占光纜總里程的64％。接入網多采用鏈狀或星狀組網，導致部分光纜段光纜無法實時監(jiān)控。

由于接入網采用的鏈型及星型組網，業(yè)務保護無論采用二纖雙向復用段保護，還是采用二纖單向通道保護，其保護方式均為業(yè)務層面的保護，業(yè)務纖芯與保護纖芯均在同一條光纜中，一旦光纜線路阻斷，所有業(yè)務層面的保護均失去作用[2]。特別是對于鏈帶星的網絡結構來說，一旦鏈狀網的節(jié)點臺站與骨干臺站之間的光纜阻斷，會直接導致鏈狀網及其下掛的其余臺站業(yè)務全部中斷。

當前光纜網的另一弊端是在光纜網的網絡結構上，現有網絡從第一代PDH光傳輸網至今。部分骨干節(jié)點之間仍采用第一代光纜網建設時期的光纜，光纜纖芯資源過少，線路傳輸質量下降。而新建的接入臺站多采用大芯數光纜，纖芯資源利用率過低。各接入站點一般采用星狀組網，隨著接入站點的不斷增加，矛盾逐漸凸顯，如果不進行全網的統一管理與規(guī)劃設計，網絡安全將會處于失控的狀態(tài)，最終將導致全網故障頻發(fā)[3]。

1.2 傳輸骨干網現狀分析

骨干傳輸網的問題主要集中在網絡的運行及傳輸能力上。一是因傳輸設備老化運行能力下降；二是由于接入站點業(yè)務量的增加傳輸能力不足；三是光纜網的骨干臺站建設不合理線路阻斷風險加大。

通信設備的迭代周期隨著業(yè)務量的變化而改變，當前光纖通信傳輸網中的主用傳輸設備已在網運行了21年，所有設備的運營廠商已全部停產，在網設備元件一旦損壞無法替換，且設備的老化也造成全網的斷網風險加大，網絡的傳輸質量下降，可靠性降低。

隨著光纖為傳輸載體的通信設備大量應用，光接入交換機、光接入語音設備、光接入圖像通信系統等都需要通過光傳輸設備通信，為光纖通信傳輸網的傳輸能力帶來了極大的挑戰(zhàn)。以現有的骨干節(jié)點的SDH傳輸網為例，目前主用設備仍為華為metro3000設備，交叉容量為2.5G，下掛接入臺站多達9個，骨干傳輸網絡的傳輸能力已接近飽和，需要犧牲網絡的保護功能，將保護通道的帶寬釋放來解決傳輸容量的問題，導致網絡的安全風險進一步增大[4]。

在光纖骨干傳輸網改造升級的建設初期，每相鄰臺站之間距離約為60千米左右，但在實際運行中，設計規(guī)劃的5個骨干傳輸臺站最終只建成4個，致使其中兩站之間的無中繼光纜傳輸距離達到近110千米。在線路質量劣化等諸多因素下，兩站間光纜線路總衰耗達到46dB左右，通過在設備側加裝放大設備才勉強達到設備傳輸的要求。但無論是線路的傳輸質量還是設備的噪聲，都對全網的運行造成了較大的影響。

1.3 光纖接入網現狀分析

全網的接入網部分占據了整個光纖傳輸網業(yè)務的三分之二以上，是整個光通信傳輸網的重要組成部分。在接入網的發(fā)展過程中，問題逐漸凸顯。例如，骨干傳輸站點分布不合理，且接入點過少，導致網絡傳輸能力差。接入網的網絡安全性不高。全網的接入站點資源分配不均，且業(yè)務體量過大，這些問題都是影響接入網安全可靠運行的重要因素，所以必須進行網絡規(guī)劃和結構重建[5]。

現有光纖通信傳輸網在建設初期，是根據SDH體制的業(yè)務量來分布建設的。骨干網核心節(jié)點主要的參考依據是電話用戶的數量，但隨著MSTP多業(yè)務傳送平臺的廣泛應用，大量的語音業(yè)務向數據業(yè)務遷移。波分復用DWDM等也都是基于大顆粒的業(yè)務設計的。原有的語音業(yè)務逐步縮小，網絡數據業(yè)務成為主流。然而，現有的骨干節(jié)點只有4個，導致網絡承載能力無法滿足現有需求，因此，調整和擴容骨干網的傳輸節(jié)點就成為網絡重構的重要一環(huán)。

從接入網的網絡組織結構來看，現有的光纖通信傳輸網中，4個骨干傳輸節(jié)點下面分別以星狀或鏈狀網絡結構完成12個接入臺站的組網，具體網絡結構，如圖1所示。圖中接入設備為華為metro1000設備，最大交叉容量為622M，部分站點配置為155M，傳輸能力遠遠無法滿足通信業(yè)務的發(fā)展需求。而鏈狀網骨干鏈路上的光纜一旦阻斷，所有涉及站點都會受到影響。在網絡層面進行的復用段保護，還要在本就緊張的資源中分出一半的通道用于保護倒換。因此，接入網需要解決的不僅是傳輸設備擴容的問題，還有網絡結構重建的問題。

在通信傳輸網的建設中，應該充分考慮到全網的業(yè)務承載能力，一般要確保最大傳輸需求不大于配置的傳輸設備傳輸能力的50％。而現有接入網缺乏統一的規(guī)劃與網絡資源的計算，建設并未充分考慮骨干接入點的設備傳輸能力，導致后期逐步建設的接入網末端業(yè)務容量不斷增加，而骨干節(jié)點的傳輸設備傳輸能力受限，所以在業(yè)務流量較大時，經常導致網絡擁塞。

正是基于上述問題，對現有光纖通信傳輸網進行網絡重建，合理增加骨干網中核心傳輸站點的數量，實現業(yè)務的擴容升級和傳輸能力的整體提升。對現有的接入網站點進行業(yè)務統籌計算，通過合理規(guī)劃將現有接入網的鏈型網和星型網絡結構調整重建為相切環(huán)或相交環(huán)結構，擴容末端接入設備的傳輸能力，在物理及網絡層面進行保護規(guī)劃，以實現網絡安全保護。

2 光纜網的通信安全網絡構建方案

根據上述分析，通信安全網絡構建方案應立足于現有光纜網進行，通過對光纜網的資源分配調整，完成骨干網及接入網的結構重建，具體從以下三個方面入手[6]。

2.1 優(yōu)化光纖通信傳輸網光纜網結構

從光纜纖芯的利用率方面入手，將光纜網中的業(yè)務進行整合，提升光纖資源的利用率。解決光纜網中瓶頸段光纜路由，對老化及纖芯資源不足的光纜段進行擴容改造，提升全網的光纖資源合理性。骨干傳輸站依托現有的光纜路由，均勻分布骨干傳輸站點，降低損耗故障及誤碼影響，提升光纜網的安全性及合理性[7]。

2.2 骨干網設備升級及資源調整

骨干網的設備升級是整個網絡重構的重要部分，在SDH骨干傳輸網層面，現有的華為metro3000系列2.5G設備考慮其使用年限及傳輸能力，可以全面退網，選擇華為OSN3500系列10G設備進行SDH骨干鏈路組網，增強骨干節(jié)點站的傳輸能力，實現與現有的NCE網管兼容。

在接入網的建設中，將華為metro1000系列155/622M設備整體退網，解決接入網傳輸能力差、設備老化、維修成本高、安全風險大等問題，采用華為OSN1800系列設備，進一步提升網絡的整體性能。

波分復用DWDM采用華為6800系列波分設備組網，對光纜網結構調整優(yōu)化，將WDM網絡中各設備站點之間的距離進行調整，降低網絡噪聲與誤碼，提升傳輸性能[8]。對現有波道進行擴容，加強核心骨干網承載較大顆粒業(yè)務的能力。

資源調整主要從通信業(yè)務使用情況進行計算，設計和規(guī)劃現有網絡傳輸能力，確保每個站點用戶資源接入的均衡性，避免網絡擁塞問題的發(fā)生。

2.3 光纖接入網結構安全性重建

接入網的結構重建從光纜網的網絡結構重建入手，通過結合現有的接入網的節(jié)點情況進行整體規(guī)劃。網絡建設采用接入網與骨干網相交環(huán)組網設計，接入網與接入網采用相切環(huán)的組網設計。另一方面從接入網的接入設備上進行重建重構，通過計算接入網傳輸容量，合理配置傳輸設備，特別是相交環(huán)與相切環(huán)節(jié)點站的設備，要充分考慮業(yè)務保護帶寬所占全網資源的問題。此外，還要充分考慮業(yè)務保護，利用新建網絡結構，實現物理上分離傳輸，采用二纖雙向復用段保護的方式進行全網業(yè)務保護，替換現有的接入網線性1+1的二纖單向通道保護方式，從而有效解決接入網業(yè)務層面的安全保護問題，如圖2所示。

3 結束語

基于光纜網的通信安全網絡構建，是立足現有光纖通信傳輸網現狀，對光纜網、傳輸設備、網絡安全保護、接入網的組網等問題進行的思考，同時也是對現有光纜網的網絡資源利用率低、網絡組網簡單、接入節(jié)點傳輸能力弱、骨干傳輸節(jié)點少等問題進行的深入分析與研究。提出了解決光纖通信網網絡擁塞、業(yè)務保護倒換、網絡安全等重要問題的安全重構方案，使光纜網資源利用更加合理，傳輸網絡的安全性能進一步提升。

參考文獻：

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[4] 梁哲毅.淺論現階段我國光纖通信技術存在的問題及發(fā)展趨勢[J].數字通信世界，2020（11）：133-134，205.

[5] 朱永杰.淺談光纖通信技術的特點和發(fā)展趨勢[J].數碼世界，2020（9）：28-29.

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【通聯編輯：聞翔軍】