中國聯通寬帶網絡光纖化改造技術方案

張雨龍　中國聯通網絡技術研究院規劃部工程師

王曉東　中國聯通網絡技術研究院規劃部高級工程師

楊彪　中國聯通網絡建設部寬帶接入網處高級工程師

中國聯通寬帶網絡光纖化改造技術方案

張雨龍中國聯通網絡技術研究院規劃部工程師

王曉東中國聯通網絡技術研究院規劃部高級工程師

楊彪中國聯通網絡建設部寬帶接入網處高級工程師

中國聯通原有寬帶網絡的主要寬帶接入方式為DSL方式。采用銅纜作為介質的DSL接入存在接入速率低、銅線老化等問題，已經不能滿足用戶的寬帶需求。中國聯通按照“寬帶中國”戰略要求，結合自身業務發展的需求，開展了寬帶網絡光纖化改造專項行動。本文主要介紹中國聯通寬帶網絡光纖化改造過程的技術方案，特別是實現全部用戶轉網中對語音用戶的轉網方案。

光纖到戶；全光網絡；光纖化改造；IMS

1　引言

由于寬帶接入技術演進等原因，中國聯通寬帶網絡低速率用戶多、銅線老化嚴重等問題突出，已經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”戰略。2015年4月，李克強總理在全國經濟形勢座談會上敦促運營商提高網速、降低網費。同年5月，國務院辦公廳發布《關于加快高速寬帶網絡建設推進網絡提速降費》的指導意見。中國聯通始終將寬帶作為公司主要的戰略性業務，落實“寬帶中國”戰略和“提速降費”指導意見要求，不斷提高寬帶用戶接入速率，支撐國家和社會信息化發展。2014年10月中國聯通正式啟動寬帶網絡全光纖化改造工作，經過兩年的專項改造，現在已經取得巨大成就。

2　寬帶網絡現狀和問題

中國聯通寬帶網絡改造前約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％。網絡中的DSLAM設備端口為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稱調制技術，利用了普通電話線中未使用的高頻頻段，通過DMT等調制技術，在銅纜上實現高速數據傳輸。在實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量，在實際網絡中一般只能提供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，改造前中國聯通寬帶接入網絡還存在約6％的小區LAN接入方式。早期建設的小區LAN存在不能劃分VLAN、無網管、樓道交換機多級級聯等問題。同時，大部分的小區LAN網絡建設時間長，網絡中的交換機設備和五類線不同程度存在老化等問題。這些問題都對用戶的接入速率和網絡的穩定性帶來一定的影響。

除上述技術限制對用戶速率的影響外，作為DSL接入介質的銅纜線路也存在線徑不統一，老化現象日趨嚴重等問題。同時，銅纜被盜、鼠咬、鳥啄等現象引發的故障較多，對DSL接入的網絡運行維護帶來了很大困難。

銅纜網絡一度是固網運營商的最重要的接入網絡。銅纜網絡歷經時間長，承載業務多，除DSL寬帶接入業務外，中國聯通的銅纜網絡還承載了大量語音用戶。改造前中國聯通約有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交換機均在網15年以上，存在更新換代的需求。此外，銅纜網還接入HDSL專線、PBX中繼線、交接箱/人孔井蓋等設施監控等多種業務（見圖1）。

3　全光纖化改造技術方案

圖1　銅纜主要接入業務

中國聯通的寬帶網絡光纖化改造，同其他運營商以及以往的改造方案相比，不只是提升了網絡接入速率，而是包括了寬帶網絡提速、固網接入網向光纖網絡演進、語音網向IP化演進、并實現老舊設備退網、電纜騰退和機房整合的綜合解決方案，是實現電信業去產能、去庫存、降成本、補短板的重要舉措。因此，在改造方案上不僅僅是完成寬帶網絡的改造，而是對銅纜網上承載的所有業務的逐步轉網，最大程度地采用光纜網替換原有銅纜網。與以往的“光進銅不退”或僅退網主干電纜的改造方式相比，技術方案更加復雜，改造難度也更大。

3.1寬帶業務的轉網

3.1.1DSLAM和PON+DSL改造

寬帶業務主要是DSLAM和PON+DSL的改造。在網絡改造中，主要是采用FTTH進行改造，其技術方案與普通的寬帶升速方案一致，均為新建一張FTTH網絡。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網絡建設完成后，將用戶遷移至新建FTTH網絡，并完成設備退網和纜線撤除（見圖2）。

對于少量用戶進線十分困難的情況下，采用新技術升級為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進行改造，需要在OLT設備上根據用戶數量增加相應的PON口數量。ODN根據用戶數量，重新布放光纜并設置分光器。原網絡中MDU設備、用戶側的分離器和ADSL Modem均撤除，用戶新安裝ONT。

采用PON+VDSL2或Verctoring方式進行改造時，為保證用戶帶寬，要求OLT采用10G PON端口，利用原ODN網絡，對于接入距離不滿足要求的PON+DSL網絡原則上不建議采用本方式進行改造。對于MDU部分，將MDU的上聯由EPON/GPON更換為10G PON。不能更換10G PON上聯的，則更換MDU設備。現網設備均不支持Vectoring，采用Vectoring技術升級改造，同樣更換MDU設備。不更換MDU設備的，應增加VDSL2板卡。在用戶側，如果采用VD2技術升級，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升級改造，則需要更換同一電纜下的全部終端。

圖3　小區LAN的10G PON+LAN改造方案

圖4　小區LAN和FTTH改造方案

3.1.2小區LAN改造

對于接入方式為小區LAN的改造場景，可以采用升級為10G PON+LAN或者FTTH進行改造兩種方案（見圖3、4）。在有正規綜合布線的情況下，應采用10G PON+LAN方式進行改造，但要求MDU設備采用GE端口；在無正規綜合布線的情況下，應采用FTTH進行改造。

10G PON+LAN改造方案中在園區交換機側安裝新的OLT設備。如果原小區LAN是二級結構，可以利用原有光纜和交換機位置進行安裝；如果原小區LAN為多級級聯情況，那么需要根據用戶分布情況增加光纜數量。原網絡中的交換機全部下電處理，在原樓道交換機的位置安裝新的MDU設備。

FTTH改造方案中在園區交換機側，安裝新的OLT設備。重新利用原有局端到園區、園區交換機到樓道交換機、樓道交換機之間的光纜，并根據用戶情況補建光纜。用戶側需要新安裝ONT設備。

3.2公眾語音業務轉網方案

語音業務種類較多，包括普通語音、ISDN、公話、PBX等多種業務。其中，普通語音的改造方式主要是隨寬帶一起進行。在FTTH改造中，由內置IAD的ONT終端提供POTS接口，核心網采用IMS或軟交換。對于局部區域無寬帶需求的純語音用戶集中區域，可以適當設置AG設備，或采用PON+POTS的方式進行改造，適當保留部分銅纜。少量分散的純語音用戶，可以采用無線固話的方式進行改造。

圖5　TDM-PBX接入IMS組網圖

對于ISDN用戶，主要采用改為兩部普通電話的方式進行改造，同時保留原有資費優惠。對于福彩及不愿轉為兩個普通電話的用戶，采用AG或MDU上插ISDN板卡的方式解決。

對于公話業務，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企業語音業務

對于僅有普通話音業務，采用PON+POTS或AG的方式解決語音業務，實現銅纜退網。對于沒有話務臺的企業內部短號碼等需求通過IP-Centrex方式，由核心網提供相應的業務。

對于有話務臺的PBX用戶，由于涉及到客戶交換機的改造，改造方案較為復雜，以接入到IMS網絡為例，不同核心網廠家的設備的實現方案也存在差異，大體有用注冊簽約、非注冊簽約和對等網3種方式。

注冊簽約方式為基于PRA、1號、7號協議的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設備，接入AGCF，AGCF通過SIP鏈路連接I/S-CSCF。AGCF控制IM-MGW等設備，完成TDM-PBX的PRA/ 1號/7號信令與SIP信令的轉換。IMS為TDM-PBX用戶提供呼叫中繼服務和IMS業務層的應用服務。TDM-PBX局內用戶之間的呼叫由TDM-PBX本身實現，無需上移到IMS。出入局呼叫時，IMS MMtel AS為用戶提供簽約的增值業務以及補充業務。

非注冊簽約方式的TDM-PBX用戶在IMS上開戶，簽約IMS業務。IMS為用戶提供呼叫中繼服務和IMS業務層的應用服務。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控制的媒體網關，MGCF信令網關功能完成TDM-PBX的7號、PRI和SIP信令之間的轉換。MGCF配置與TDM-PBX的對接數據，包括鏈路、中繼群、電路等，MGCF基于中繼群配置用戶號段及其對應的信令處理策略、呼叫控制策略和路由策略。TDM-PBX局內用戶之間的呼叫由TDM-PBX本身實現，無需上移到IMS。出入局呼叫時，IMSAS為用戶提供簽約的增值和補充業務。

對等網方式為基于7號信令或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，不提供任何IMS業務層的服務。TDM-PBX用戶不注冊，不簽約IMS業務。其接入方式根據核心網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進行后續處理；方式二TDM-PBX通過原有中繼線接入MGCF控制的媒體網關，MGCF信令網關完成TDM-PBX的7號、PRI和SIP信令之間的轉換。

表1為3種接入方式的優缺點對比情況。

3.4專線業務

電纜承載的主要是低速率的專線業務。低速率專線采用光纖替代成本相對較高。在實際轉網中，主要通過和用戶協商，采用業務升級和新接入方式進行替代。在不能替代的情況下，針對不同的專線方式分別進行解決，并盡量將業務轉移至其他網絡進行承載，逐步實現低速率基礎數據網的退網。

對于DDN、FR、X.2/5等，增加協議轉換器將業務割接至傳輸網。對于HDSL專線，采用增加一對光電轉換器方式。對于改造確有困難的業務，保留在原有銅纜網絡上。

3.5設施監控

部分地市為規范線路資源的管理，加強對管線資源的監控，對交接箱、人孔井蓋等進行了遠程監控。監控采用電纜進行遠程供電。目前設施監控除電纜方式外，還有無線和光纖方式，但造價較高，且不如電纜方式成熟可靠。在改造中，大部分監控仍保留在電纜上，新增設施監控逐步采用光纖方式。

4　結束語

表1　TDM-PBX 3種方式對比表

中國聯通通過網絡光纖化改造，實現了寬帶接入速率質的飛躍，從10M以下提升至100M接入，同時為未來進一步提升到1000M奠定了網絡基礎。接入速率的提升為4K視頻、智能家居等高速率業務的發展開拓了空間。通過網絡光纖網改造中國聯通基本實現了PSTN的退網，完成了固定語音網的全IP化。在DSLAM設備、PSTN設備逐步退網后，通過機房整合，產生了大量可再利用的機房空間和電源容量等，為中國聯通數據中心向下部署提供了可能，為業務轉型升級奠定了基礎。

通過上述改造方案可以看出，盡管付出了巨大努力，但在實際操作中，由于業務的復雜性和經濟成本的考慮，不能實現全部業務從銅纜遷移至光纜。在具體的操作中，通過合纜、小對數電纜換大對數電纜等方式，保留部分電纜，基本可以實現90％以上的主干電纜的退網。配線電纜由于接入用戶多，承載業務復雜，僅能實現50％～60％的退網。要實現完全意義上的全光網絡還有賴于未來接入技術的進一步發展以及低速率業務的逐步淘汰。

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［4］中國通信標準化協會.寬帶光纖接入工程設計規范：YD 5206-2014［S］.北京：人民郵電出版社，2014.

［5］工業和信息化部.寬帶光纖接入工程驗收規范：YD 5207-2014［S］.北京：人民郵電出版社，2014.

［6］工業和信息化部.住宅區和住宅建筑內FTTH通信設施工程設計規范：GB50846-2012［S］.北京：中國計劃出版社，2012.

［7］工業和信息化部.住宅區和住宅建筑內FTTH通信設施工程設計規范：GB50846-2012［S］.北京：中國計劃出版社，2012.

［8］LI Hongdong，WANG Xiaodong.Analysis of the Factors Influencing Optical Fiber Broadband Construction Investment and Comprehensive Cost［J］.郵電設計，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）