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建模和仿真软件改进FTTH网络规划
作者: 发布时间:2009-11-13 06:13:11 来源:《光波通信》2009年10/11月

FTTH网络规划是一项极其复杂的工作,费时费力,而且容易出错。借助软件工具,通过研发商业模型和创建正确的运行架构可以简化这项工作。

Michael Devlin,VPIsystems公司

企业和个人用户对于基于光纤的业务的要求都很高,受到诸如多路高清电视、宽带因特网访问、双向宽带连接和网络游戏等交互式应用业务的推动,用户已经­认识到宽带DSL已不再能满足所需的带宽和QoS要求。竞争全球化的冲击以及不断变化的商业模式对于光纤通信业务的需求越来越大,据多数设备商的估算,要满足现有业务的带宽需求,下行带宽须达到35Mbps,上行为10Mbps。

为了满足这一需求,跟上竞争对手和市场的步伐,运营商正投入大量的人力物力,尽可能快地大量部署光纤。

然而,随着这一工作逐渐展开,许多运营商都发现规划和部署光纤网络并不是一件容易的事情,如果靠人力来完成,不但耗时、费钱、易出错,而且需要考虑现有的基础设施结构。那么,怎样才能不再大动干戈,以最优的方式和性价比来进行大规模光纤部署和FTTP建设呢?

如何开始YEJ光波通信
光纤网络建设伊始会遇到一大堆问题,首先就是如何有效地控制建网的工程投入,这一部分可以占到整个投资的60%到80%。解决这一棘手问题的关键是要规划“何时、何地”部署“何种”光纤设施。规划的过程将决定网络的架构、建网的先后顺序和光纤及光分路器的位置,从而在投资回报、成本和部署速度之间找到最佳的平衡点。

要确定FTTP网络架构,规划软件需要事先获得业务的接入点、光缆管道的分布情况和容量、中心局位置等拓扑信息。根据这些信息和网络建模工具构成的架构设计支撑系统能够判断和评估选用何种网络架构。FTTP可由光纤到户以及集中或级联架构的PON构成,使用一个光分路器(图1)或多个级联的光分路器(图2),后者通常使用两个光分路器。

YEJ光波通信
某些PON只包含一个光分路器。

YEJ光波通信
另一些PON包含级联的光分路器,通常是两个。

上述两种架构的选择需要在运营支出(OPEX)、资本支出(CAPEX)以及工程成本之间做出权衡。光纤到户方案为每个用户提供了通往中心局(CO)/前端的专用光纤,具有最大的带宽传送能力,但价格昂贵。该方案能够实现真正的具有竞争力的“开放接入”环境,新进运营商可以从CO向家庭和商业用户直接提供网络服务。然而拥有光纤和管道资源的传统供应商不会赞成这种方案而是倾向于另外的方案。

集中式的PON架构所需的光分路器少而光纤较多,具有如下特性:

  • 光分路器位于CO或靠近CO,通常BPON/EPON采用1×32分光比,GPON为1×64
  • 用户共享CO到光分路器的带宽
  • 光纤(和激光器)数量比直接到户方案少,比分布式方案多,但是机柜较少
  • 业务开通率低的时候,CO端口的效率较高

级联的或称分布式PON架构具有两级光分路器,例如一个1×4加一个1×8光分路器,最终用户得到1/32(或1/64)带宽。该方案具有如下特性:

  • 与集中式方案相比,光纤数少但用于安放光分路器的机柜数多
  • 业务开通率低时带宽效率较低
  • 不支持水平业务模型(降低了竞争力)
  • 养护和维修难度较大

最高效的评估上述架构的性价比从而确定何种方案更加适合运营商需求的方法是采用一套网络和器件建模/仿真工具,这些工具不但可以用于商业架构选择,也可以做出器件级的技术评估。

做出选择YEJ光波通信
首先从商业的角度考虑,为了实现高效的网络架构,运营商要求数据节点设备都具有哪些特点?首先需要考虑的是支持的业务、开通率和业务的回报率。由于业务开通率不可能一开始就达到100%,建模仿真时需要分阶段考虑,因此对于开通率按月、季度或年做出预测就十分重要了。

第二个需要考虑的问题是终端节点的物理位置,例如是位于某一个家庭住宅,或者多住户单元,还是企业办公场所。最后,运营商还需评估现有的光纤管道的拓扑结构和光纤经过的路径。

上述问题一旦确定,网络拓扑和需求的数学模型就可以建立起来,从而分析网络性能,确定光分路器的最优位置和优化光纤路径。采用这种方法并结合分阶段业务量预测,就能实现最优的网络分阶段规模化部署。

“为了提高运营商全球规模部署FTTX所需的大量投资的效益,需要首先投资于功能强大的网络资源优化(NRP)方案”,Accenture公司通信和高技术应用部门网络工程和规划全球负责人Scott Bechtloff认为,“FTTX网络规划时涉及到大量的变量,例如拓扑选择、网元位置以及加速投资回报速度的分期建设方案。比起人工方案,NRP解决方案可以帮助运营商更快地分析多个应用场景。”

据Bechtloff所言,软件分析可以提高商业模型的准确性,也能帮助网络规划者更好地选择技术、部署网元。如果NRP能够集成到运营商的工程设计工具中将会更加有效:提高了数据的准确性,节省了设计时间。

Bechtloff还提到NRP工具的另一个优势是促使规划工程师更好地遵循标准。网络部署和配置时越遵循标准规范,网络维护时越便利,可靠性更强,设备和维护成本更低。

软件工具降低了复杂性YEJ光波通信
光纤网络的优化设计是一个完全不确定的多项选择难题,这意味着虽然最优的结果容易验证,但为运营商级的网络寻找这样一个结果不太可能在有限长的时间内完成。而且随着网络规模的增加,寻找最优解的计算时间呈级数增长,很快就会达到百万年(以CPU时间计算)的数量级。因此,需要NRP工具里用到的一系列启发式算法在可接受的时间范围内找到尽可能优化的解。

以上正是采用数学模型的原因。NRP工具为规划者提供了一系列可以理解的网元的抽象模型,如果再结合地理信息系统(GIS),建模工具就更加直观了。同时,复杂的启发式算法的细节对于规划者和任务来说是不需要了解的。

NRP工具还具有经济性分析功能,判断何种架构能够实现最佳的投资回报。计算结果基于不同架构的输出模型,得到“何时何地”部署“何种”光分路器以及需要多少光纤的建议。

在上述规划层面之上是更深入的基于PON的FTTP光器件设计,这一步通常由制定PON设备规范的厂商来完成。厂商还要解决传输问题,诸如保证足够的光信噪比和比特误码率,例如,该PON架构是否能支持10Gbps下行和2.5Gbps上行传输20公里?上行采用1,490nm,下行为1,310nm的性能如何?光信号是否受到瑞利散射或受激布里渊散射的影响?

PON物理层的光传输性能指标必须由供货商预先设置好,如选用的调制类型和光载波等,这样就能确保最佳的设备性能和最优的用户体验。光层仿真工具为设备和系统设计师提供了在计算机上建立PON设备和系统模型的能力,根据各种不同的参数组合重复仿真设计步骤,从而精确地调制这些参数,达到最佳的效果。使用工具还能缩短产品推向市场的时间,降低与PON相关的新设备的总成本,以上两点对于获得市场份额至关重要。

合适的工具YEJ光波通信
业务提供商已经认识到FTTH是提供包含HDTV、高速因特网访问的三重业务的下行带宽和用户要求的“网络生活”的上行带宽的最佳选择。然而光纤网络规划通常费时费力并且容易出错。

FTTH网络资源规划工作现在可以由成熟的网络建模和仿真软件辅助完成,这些软件降低了规划的复杂性,使得规划者能够对商务和经济性做出一系列的分析,在最短的时间里实现最高性价比的网络部署。

  
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