張雨龍　中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院規(guī)劃部工程師

王曉東　中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院規(guī)劃部高級(jí)工程師

楊彪　中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)部寬帶接入網(wǎng)處高級(jí)工程師

中國聯(lián)通寬帶網(wǎng)絡(luò)光纖化改造技術(shù)方案

張雨龍中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院規(guī)劃部工程師

王曉東中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院規(guī)劃部高級(jí)工程師

楊彪中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)部寬帶接入網(wǎng)處高級(jí)工程師

中國聯(lián)通原有寬帶網(wǎng)絡(luò)的主要寬帶接入方式為DSL方式。采用銅纜作為介質(zhì)的DSL接入存在接入速率低、銅線老化等問題，已經(jīng)不能滿足用戶的寬帶需求。中國聯(lián)通按照“寬帶中國”戰(zhàn)略要求，結(jié)合自身業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，開展了寬帶網(wǎng)絡(luò)光纖化改造專項(xiàng)行動(dòng)。本文主要介紹中國聯(lián)通寬帶網(wǎng)絡(luò)光纖化改造過程的技術(shù)方案，特別是實(shí)現(xiàn)全部用戶轉(zhuǎn)網(wǎng)中對(duì)語音用戶的轉(zhuǎn)網(wǎng)方案。

光纖到戶；全光網(wǎng)絡(luò)；光纖化改造；IMS

1　引言

由于寬帶接入技術(shù)演進(jìn)等原因，中國聯(lián)通寬帶網(wǎng)絡(luò)低速率用戶多、銅線老化嚴(yán)重等問題突出，已經(jīng)不能滿足用戶日益增長的寬帶需求。2013年8月國家提出“寬帶中國”戰(zhàn)略。2015年4月，李克強(qiáng)總理在全國經(jīng)濟(jì)形勢(shì)座談會(huì)上敦促運(yùn)營商提高網(wǎng)速、降低網(wǎng)費(fèi)。同年5月，國務(wù)院辦公廳發(fā)布《關(guān)于加快高速寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)提速降費(fèi)》的指導(dǎo)意見。中國聯(lián)通始終將寬帶作為公司主要的戰(zhàn)略性業(yè)務(wù)，落實(shí)“寬帶中國”戰(zhàn)略和“提速降費(fèi)”指導(dǎo)意見要求，不斷提高寬帶用戶接入速率，支撐國家和社會(huì)信息化發(fā)展。2014年10月中國聯(lián)通正式啟動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)全光纖化改造工作，經(jīng)過兩年的專項(xiàng)改造，現(xiàn)在已經(jīng)取得巨大成就。

2　寬帶網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀和問題

中國聯(lián)通寬帶網(wǎng)絡(luò)改造前約1.2億寬帶端口，其中采用DSL接入的主要有DSLAM和PON+DSL兩種方式。DSLAM的寬帶端口占比為30％，PON+DSL的寬帶端口占比為17％。網(wǎng)絡(luò)中的DSLAM設(shè)備端口為ADSL和ADSL2+兩種，PON+DSL大部分為ADSL2+，少量為VDSL2。上述DSL方式均是一種基于銅纜的非對(duì)稱調(diào)制技術(shù)，利用了普通電話線中未使用的高頻頻段，通過DMT等調(diào)制技術(shù)，在銅纜上實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。在實(shí)際線路中速率受線路條件影響很大，尤其是下行速率。線路衰減正比于線路的長度和頻率而反比于銅纜直徑，速率隨著線路長度增加而急劇下降。DSL用戶接入速率受限于銅纜長度與質(zhì)量，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中一般只能提供10M以下接入速率，難以滿足目前10、20M甚至更高的高帶寬需求。

除DSL接入外，改造前中國聯(lián)通寬帶接入網(wǎng)絡(luò)還存在約6％的小區(qū)LAN接入方式。早期建設(shè)的小區(qū)LAN存在不能劃分VLAN、無網(wǎng)管、樓道交換機(jī)多級(jí)級(jí)聯(lián)等問題。同時(shí)，大部分的小區(qū)LAN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)間長，網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)設(shè)備和五類線不同程度存在老化等問題。這些問題都對(duì)用戶的接入速率和網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性帶來一定的影響。

除上述技術(shù)限制對(duì)用戶速率的影響外，作為DSL接入介質(zhì)的銅纜線路也存在線徑不統(tǒng)一，老化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重等問題。同時(shí)，銅纜被盜、鼠咬、鳥啄等現(xiàn)象引發(fā)的故障較多，對(duì)DSL接入的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)帶來了很大困難。

銅纜網(wǎng)絡(luò)一度是固網(wǎng)運(yùn)營商的最重要的接入網(wǎng)絡(luò)。銅纜網(wǎng)絡(luò)歷經(jīng)時(shí)間長，承載業(yè)務(wù)多，除DSL寬帶接入業(yè)務(wù)外，中國聯(lián)通的銅纜網(wǎng)絡(luò)還承載了大量語音用戶。改造前中國聯(lián)通約有1.5億門語音端口，其中使用銅纜接入的PSTN占了約一半，70％以上的PSTN交換機(jī)均在網(wǎng)15年以上，存在更新?lián)Q代的需求。此外，銅纜網(wǎng)還接入HDSL專線、PBX中繼線、交接箱/人孔井蓋等設(shè)施監(jiān)控等多種業(yè)務(wù)（見圖1）。

3　全光纖化改造技術(shù)方案

圖1　銅纜主要接入業(yè)務(wù)

中國聯(lián)通的寬帶網(wǎng)絡(luò)光纖化改造，同其他運(yùn)營商以及以往的改造方案相比，不只是提升了網(wǎng)絡(luò)接入速率，而是包括了寬帶網(wǎng)絡(luò)提速、固網(wǎng)接入網(wǎng)向光纖網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)、語音網(wǎng)向IP化演進(jìn)、并實(shí)現(xiàn)老舊設(shè)備退網(wǎng)、電纜騰退和機(jī)房整合的綜合解決方案，是實(shí)現(xiàn)電信業(yè)去產(chǎn)能、去庫存、降成本、補(bǔ)短板的重要舉措。因此，在改造方案上不僅僅是完成寬帶網(wǎng)絡(luò)的改造，而是對(duì)銅纜網(wǎng)上承載的所有業(yè)務(wù)的逐步轉(zhuǎn)網(wǎng)，最大程度地采用光纜網(wǎng)替換原有銅纜網(wǎng)。與以往的“光進(jìn)銅不退”或僅退網(wǎng)主干電纜的改造方式相比，技術(shù)方案更加復(fù)雜，改造難度也更大。

3.1寬帶業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)網(wǎng)

3.1.1DSLAM和PON+DSL改造

寬帶業(yè)務(wù)主要是DSLAM和PON+DSL的改造。在網(wǎng)絡(luò)改造中，主要是采用FTTH進(jìn)行改造，其技術(shù)方案與普通的寬帶升速方案一致，均為新建一張F(tuán)TTH網(wǎng)絡(luò)。其中，DSLAM改造為全程新建，PON+DSL改造可以利用原有的光纜和PON端口。在FTTH網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完成后，將用戶遷移至新建FTTH網(wǎng)絡(luò)，并完成設(shè)備退網(wǎng)和纜線撤除（見圖2）。

對(duì)于少量用戶進(jìn)線十分困難的情況下，采用新技術(shù)升級(jí)為10G PON+VDSL2或Vectoring方式改造。該方案為保證用戶接入速率，一律采用FTTB方式，要求用戶接入距離小于100m。

圖2　PON-DSL的FTTH改造方案

采用FTTH進(jìn)行改造，需要在OLT設(shè)備上根據(jù)用戶數(shù)量增加相應(yīng)的PON口數(shù)量。ODN根據(jù)用戶數(shù)量，重新布放光纜并設(shè)置分光器。原網(wǎng)絡(luò)中MDU設(shè)備、用戶側(cè)的分離器和ADSL Modem均撤除，用戶新安裝ONT。

采用PON+VDSL2或Verctoring方式進(jìn)行改造時(shí)，為保證用戶帶寬，要求OLT采用10G PON端口，利用原ODN網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于接入距離不滿足要求的PON+DSL網(wǎng)絡(luò)原則上不建議采用本方式進(jìn)行改造。對(duì)于MDU部分，將MDU的上聯(lián)由EPON/GPON更換為10G PON。不能更換10G PON上聯(lián)的，則更換MDU設(shè)備?，F(xiàn)網(wǎng)設(shè)備均不支持Vectoring，采用Vectoring技術(shù)升級(jí)改造，同樣更換MDU設(shè)備。不更換MDU設(shè)備的，應(yīng)增加VDSL2板卡。在用戶側(cè)，如果采用VD2技術(shù)升級(jí)，那么有升速需求的用戶更換為VDSL2 Modem，其它ADSL終端保留；如果采用Vectoring升級(jí)改造，則需要更換同一電纜下的全部終端。

圖3　小區(qū)LAN的10G PON+LAN改造方案

圖4　小區(qū)LAN和FTTH改造方案

3.1.2小區(qū)LAN改造

對(duì)于接入方式為小區(qū)LAN的改造場(chǎng)景，可以采用升級(jí)為10G PON+LAN或者FTTH進(jìn)行改造兩種方案（見圖3、4）。在有正規(guī)綜合布線的情況下，應(yīng)采用10G PON+LAN方式進(jìn)行改造，但要求MDU設(shè)備采用GE端口；在無正規(guī)綜合布線的情況下，應(yīng)采用FTTH進(jìn)行改造。

10G PON+LAN改造方案中在園區(qū)交換機(jī)側(cè)安裝新的OLT設(shè)備。如果原小區(qū)LAN是二級(jí)結(jié)構(gòu)，可以利用原有光纜和交換機(jī)位置進(jìn)行安裝；如果原小區(qū)LAN為多級(jí)級(jí)聯(lián)情況，那么需要根據(jù)用戶分布情況增加光纜數(shù)量。原網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)全部下電處理，在原樓道交換機(jī)的位置安裝新的MDU設(shè)備。

FTTH改造方案中在園區(qū)交換機(jī)側(cè)，安裝新的OLT設(shè)備。重新利用原有局端到園區(qū)、園區(qū)交換機(jī)到樓道交換機(jī)、樓道交換機(jī)之間的光纜，并根據(jù)用戶情況補(bǔ)建光纜。用戶側(cè)需要新安裝ONT設(shè)備。

3.2公眾語音業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)網(wǎng)方案

語音業(yè)務(wù)種類較多，包括普通語音、ISDN、公話、PBX等多種業(yè)務(wù)。其中，普通語音的改造方式主要是隨寬帶一起進(jìn)行。在FTTH改造中，由內(nèi)置IAD的ONT終端提供POTS接口，核心網(wǎng)采用IMS或軟交換。對(duì)于局部區(qū)域無寬帶需求的純語音用戶集中區(qū)域，可以適當(dāng)設(shè)置AG設(shè)備，或采用PON+POTS的方式進(jìn)行改造，適當(dāng)保留部分銅纜。少量分散的純語音用戶，可以采用無線固話的方式進(jìn)行改造。

圖5　TDM-PBX接入IMS組網(wǎng)圖

對(duì)于ISDN用戶，主要采用改為兩部普通電話的方式進(jìn)行改造，同時(shí)保留原有資費(fèi)優(yōu)惠。對(duì)于福彩及不愿轉(zhuǎn)為兩個(gè)普通電話的用戶，采用AG或MDU上插ISDN板卡的方式解決。

對(duì)于公話業(yè)務(wù)，采用3G無線商話或保留銅纜接入，改為上連AG方式解決。

3.3企業(yè)語音業(yè)務(wù)

對(duì)于僅有普通話音業(yè)務(wù)，采用PON+POTS或AG的方式解決語音業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)銅纜退網(wǎng)。對(duì)于沒有話務(wù)臺(tái)的企業(yè)內(nèi)部短號(hào)碼等需求通過IP-Centrex方式，由核心網(wǎng)提供相應(yīng)的業(yè)務(wù)。

對(duì)于有話務(wù)臺(tái)的PBX用戶，由于涉及到客戶交換機(jī)的改造，改造方案較為復(fù)雜，以接入到IMS網(wǎng)絡(luò)為例，不同核心網(wǎng)廠家的設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方案也存在差異，大體有用注冊(cè)簽約、非注冊(cè)簽約和對(duì)等網(wǎng)3種方式。

注冊(cè)簽約方式為基于PRA、1號(hào)、7號(hào)協(xié)議的TDM-PBX提供接入，其接入方式如圖5中方式一所示。TDM-PBX接入通過中繼線連接IM-MGW設(shè)備，接入AGCF，AGCF通過SIP鏈路連接I/S-CSCF。AGCF控制IM-MGW等設(shè)備，完成TDM-PBX的PRA/ 1號(hào)/7號(hào)信令與SIP信令的轉(zhuǎn)換。IMS為TDM-PBX用戶提供呼叫中繼服務(wù)和IMS業(yè)務(wù)層的應(yīng)用服務(wù)。TDM-PBX局內(nèi)用戶之間的呼叫由TDM-PBX本身實(shí)現(xiàn)，無需上移到IMS。出入局呼叫時(shí)，IMS MMtel AS為用戶提供簽約的增值業(yè)務(wù)以及補(bǔ)充業(yè)務(wù)。

非注冊(cè)簽約方式的TDM-PBX用戶在IMS上開戶，簽約IMS業(yè)務(wù)。IMS為用戶提供呼叫中繼服務(wù)和IMS業(yè)務(wù)層的應(yīng)用服務(wù)。其接入方式如圖5中的方式二所示，TDM-PBX通過原有中繼線接入MGCF控制的媒體網(wǎng)關(guān)，MGCF信令網(wǎng)關(guān)功能完成TDM-PBX的7號(hào)、PRI和SIP信令之間的轉(zhuǎn)換。MGCF配置與TDM-PBX的對(duì)接數(shù)據(jù)，包括鏈路、中繼群、電路等，MGCF基于中繼群配置用戶號(hào)段及其對(duì)應(yīng)的信令處理策略、呼叫控制策略和路由策略。TDM-PBX局內(nèi)用戶之間的呼叫由TDM-PBX本身實(shí)現(xiàn)，無需上移到IMS。出入局呼叫時(shí)，IMSAS為用戶提供簽約的增值和補(bǔ)充業(yè)務(wù)。

對(duì)等網(wǎng)方式為基于7號(hào)信令或PRI中繼的TDM-PBX提供接入，為此類TDM-PBX用戶提供呼叫中繼服務(wù)，不提供任何IMS業(yè)務(wù)層的服務(wù)。TDM-PBX用戶不注冊(cè)，不簽約IMS業(yè)務(wù)。其接入方式根據(jù)核心網(wǎng)廠家的不同可以采用方式一或二。方式一AGCF接入PBX用戶后，AGCF直接采用中繼路由的方式到BCF進(jìn)行后續(xù)處理；方式二TDM-PBX通過原有中繼線接入MGCF控制的媒體網(wǎng)關(guān)，MGCF信令網(wǎng)關(guān)完成TDM-PBX的7號(hào)、PRI和SIP信令之間的轉(zhuǎn)換。

表1為3種接入方式的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比情況。

3.4專線業(yè)務(wù)

電纜承載的主要是低速率的專線業(yè)務(wù)。低速率專線采用光纖替代成本相對(duì)較高。在實(shí)際轉(zhuǎn)網(wǎng)中，主要通過和用戶協(xié)商，采用業(yè)務(wù)升級(jí)和新接入方式進(jìn)行替代。在不能替代的情況下，針對(duì)不同的專線方式分別進(jìn)行解決，并盡量將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移至其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行承載，逐步實(shí)現(xiàn)低速率基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)的退網(wǎng)。

對(duì)于DDN、FR、X.2/5等，增加協(xié)議轉(zhuǎn)換器將業(yè)務(wù)割接至傳輸網(wǎng)。對(duì)于HDSL專線，采用增加一對(duì)光電轉(zhuǎn)換器方式。對(duì)于改造確有困難的業(yè)務(wù)，保留在原有銅纜網(wǎng)絡(luò)上。

3.5設(shè)施監(jiān)控

部分地市為規(guī)范線路資源的管理，加強(qiáng)對(duì)管線資源的監(jiān)控，對(duì)交接箱、人孔井蓋等進(jìn)行了遠(yuǎn)程監(jiān)控。監(jiān)控采用電纜進(jìn)行遠(yuǎn)程供電。目前設(shè)施監(jiān)控除電纜方式外，還有無線和光纖方式，但造價(jià)較高，且不如電纜方式成熟可靠。在改造中，大部分監(jiān)控仍保留在電纜上，新增設(shè)施監(jiān)控逐步采用光纖方式。

4　結(jié)束語

表1　TDM-PBX 3種方式對(duì)比表

中國聯(lián)通通過網(wǎng)絡(luò)光纖化改造，實(shí)現(xiàn)了寬帶接入速率質(zhì)的飛躍，從10M以下提升至100M接入，同時(shí)為未來進(jìn)一步提升到1000M奠定了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。接入速率的提升為4K視頻、智能家居等高速率業(yè)務(wù)的發(fā)展開拓了空間。通過網(wǎng)絡(luò)光纖網(wǎng)改造中國聯(lián)通基本實(shí)現(xiàn)了PSTN的退網(wǎng)，完成了固定語音網(wǎng)的全I(xiàn)P化。在DSLAM設(shè)備、PSTN設(shè)備逐步退網(wǎng)后，通過機(jī)房整合，產(chǎn)生了大量可再利用的機(jī)房空間和電源容量等，為中國聯(lián)通數(shù)據(jù)中心向下部署提供了可能，為業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型升級(jí)奠定了基礎(chǔ)。

通過上述改造方案可以看出，盡管付出了巨大努力，但在實(shí)際操作中，由于業(yè)務(wù)的復(fù)雜性和經(jīng)濟(jì)成本的考慮，不能實(shí)現(xiàn)全部業(yè)務(wù)從銅纜遷移至光纜。在具體的操作中，通過合纜、小對(duì)數(shù)電纜換大對(duì)數(shù)電纜等方式，保留部分電纜，基本可以實(shí)現(xiàn)90％以上的主干電纜的退網(wǎng)。配線電纜由于接入用戶多，承載業(yè)務(wù)復(fù)雜，僅能實(shí)現(xiàn)50％～60％的退網(wǎng)。要實(shí)現(xiàn)完全意義上的全光網(wǎng)絡(luò)還有賴于未來接入技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展以及低速率業(yè)務(wù)的逐步淘汰。

［1］中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì).接入網(wǎng)技術(shù)要求——吉比特的無源光網(wǎng)絡(luò)（GPON）第1部分：總體要求：YD/T 1949.1-2009：［S］.北京：北京郵電大學(xué)出版社，2009，6.

［2］中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì).光纖到戶（FTTH）體系結(jié)構(gòu)和總體要求：YD/T 1636-2007：［S］.北京：北京郵電大學(xué)出版社，2007，4.

［3］中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì).寬帶光接入網(wǎng)總貌：YD/T 1619-2007［S］.北京：人民郵電出版社，2007.

［4］中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì).寬帶光纖接入工程設(shè)計(jì)規(guī)范：YD 5206-2014［S］.北京：人民郵電出版社，2014.

［5］工業(yè)和信息化部.寬帶光纖接入工程驗(yàn)收規(guī)范：YD 5207-2014［S］.北京：人民郵電出版社，2014.

［6］工業(yè)和信息化部.住宅區(qū)和住宅建筑內(nèi)FTTH通信設(shè)施工程設(shè)計(jì)規(guī)范：GB50846-2012［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2012.

［7］工業(yè)和信息化部.住宅區(qū)和住宅建筑內(nèi)FTTH通信設(shè)施工程設(shè)計(jì)規(guī)范：GB50846-2012［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2012.

［8］LI Hongdong，WANG Xiaodong.Analysis of the Factors Influencing Optical Fiber Broadband Construction Investment and Comprehensive Cost［J］.郵電設(shè)計(jì)，1007-3043（2015）01-0085-5.

［9］IEEE.PhysicalLayerSpecificationsandManagement Parameters for 10Gbit/s Passive Optical Network：IEEE 802.3 ［S］.2015，12.

Technical schemes of the renovation of fiber optic for broadband network at China Unicom

ZHANG Yulong，WANG Xiaodong，YANG biao

DSL is the main access mode of China Unicom original broadband networks.DSL，using copper as medium，has some problems such as low speed and copper line aging.Therefore，the networks can no longer meet the rising demands.Respond to the“Broadband China”strategy and meeting business development needs，China Unicom has launched the fiber optic renovation for broadband network.This paper introduces the technical schemes of the fiber optic renovation for broadband network at China Unicom，especially schemes which mainly benefit to transfer voice users of total users.

FTTH；fiber-based network；fiber optic renovation；IMS

2016-08-27）