光纤接入网络发展趋势思考

结合中国的宽带发展和展望，并根据中国运营商1年来进行"光进铜退"战略和FTTX建设的思考和经验，重点阐述了光纤接入技术对接入网络带来的变革、冲击和影响，光纤技术为电信带来扁平网络、简化网络结构的契机，以及采用FTTx新型设备建设融合的接入网络（承载个人、企业和移动基站）的经验，并展望了未来接入网络发展的思路和网络架构构想，即新技术、新设备、新架构、新的融合网络。

1 引言

宽带在全球发展非常迅速，并成为电信运营商重要的业务收入来源。据统计，截止到2008年6月全球宽带用户已达到3.82亿，而我国的宽带用户已达到7900万，用户规模跃居世界第一。

从宽带接入网的趋势来看，呈现出以下特点：

（1）DSL技术仍然占据宽带市场的主导地位，但宽带正面临全面提速，即DSL从第二代ADSL2+技术向第三代VDSL2技术演进。

（2）宽带接入网正从传统的铜线接入网向"有线铜退光进，无线宽带移动化，有线无线相互补充，实现无缝接入"的目标演进。近年来，以EPON和GPON为代表的光接入技术产业链逐步成熟，光纤接入网规模应用的时机已经来临，全球光纤接入部署开始加速。据统计，截止到2008年6月全球光纤接入用户已达到4000万户，FTTx是目前用户增长速度最快的宽带接入技术；2008年第二季度，FTTx的增长率为6.9%，同期DSL和Cable Modem的用户增长率分别为3.8%和3.0%。从全球来看，FTTx的部署呈现"日本成熟、北美和欧洲规模导入"的总体特点。

（3）从FTTx的建设模式和采用的技术来看，全球不同地区也存在较大差异，日本为"光纤到户（FTTH）为主，光纤到楼/路边（FTTB/C）为辅"，而北美则呈现"FTTH和FTTB/C并存"的特点。从FTTx采用的技术来看，全球也存在着较大的差异，日本以EPON技术为主，而北美、欧洲和全球大部分国家选择了GPON。相比较而言，EPON技术和产业链已经非常成熟；而近年来，GPON技术随着规划部署发展速度较快，技术和产业链也已成熟。

（4）从无线接入市场来看，无线接入技术将从传统的作为有线接入补充的定位向"与有线接入并存、面向个人、家庭、商企等更多受众，短距离和城域接入等多种技术并存，兼顾移动和漫游"的方向发展，宽带城域无线接入技术、更高速率的无线局域网技术、短距离无线电技术都是技术发展的重点领域。

2 我国运营商FTTx的发展现状及意义

我国宽带光纤接入网从2007年开始进入了规模部署期，从我国FTTx未来的发展策略来看，运营商"大力推进光进铜退，实施接入网光纤化战略，新建区域实现光纤到楼、光纤到村，加强城市已有区域的改造"的目标已经非常清晰。据最新统计，我国电信运营商FTTx建设规模已经达到450万用户端口。建网模式呈现"以FTTB/C为主，FTTH为辅"的特点。

笔者认为，我国运营商部署FTTx具有如下意义：

（1）为用户提供更高速率的接入服务，适应未来宽带市场及全业务市场竞争的需要

传统的DSL接入能提供的带宽在目前的线路条件下一般不会超过10Mbit/s，而"光进铜退"后FTTB/C+DSL或FTTB/C+LAN模式的光接入网使运营商可以提供超过20Mbit/s的接入服务，同时也为需要更高带宽的高清电视等视频业务的发展提供了基本条件。同时，对于已建铜缆网进行"光进铜退"的网络改造，特别是在铜缆被盗严重、线路维护成本较高、管线迁改和交换机退网的地区首先实施铜缆退网并建设光接入网，对于盘活运营商的存量资产，提高资源（如管道）的使用效率，降低运营维护成本也有非常重要的意义。

（2）适应运营商网络扁平化，简化网络层次的需要

传统的铜线接入网由于受限于信号的传输衰减，一般端局的覆盖范围在3km以内，因此为了保证用户覆盖，端局数量很多，这对于运营商的机房及配套设施建设和运营成本控制都带来了挑战。同时，由于端局分布较散，离城域网的业务控制节点较远，因此需要增加城域汇聚层进行接入网端局节点的业务汇聚，这直接导致城域范围内网络层次较多、网络结构复杂及网络运行维护成本增加。而光接入网的引入，其覆盖范围可以达到20km，这就保证了OLT从光接入网建网初期就可以提升到传统的城域汇聚节点处，从而简化了接入网汇聚层的网络结构，同时也节省了端局的数量。

无论是对于传统固网运营商的网络升级和改造，还是缺少机房资源的新兴宽带运营商的新建网络，这一点都非常重要。因此，在加快光纤接入应用的同时，应注意统筹规划、集中设置OLT，实现"大容量、少节点"部署，实现有线接入网的网络结构优化。

（3）适应运营商的基础网络，提供多业务综合承载、宽带差异化和精细化运营的需要

随着运营商重组的实施，我国三大基础电信运营商实行全业务经营已经箭在弦上，而接入网作为基础承载网络需要承载话音、数据、视频甚至企业接入、移动基站回传等多种业务。纵观接入网的发展历程，由于各种业务规模发展的时间不同以及其他复杂的原因，运营商的接入网形成了"一种业务建设一种接入网"的"烟囱式"网络结构，这极大地增加了运营商的网络建设成本和运营成本。而光接入网的引入，其"大容量、高接入带宽、高可靠性、多业务QoS等级支持能力"的特点决定了接入网向统一、融合、高效承载平台的方向演进成为了现实可能。

3 我国FTTx建设和运营中应考虑的问题

（1）综合考虑光接入网建设和运营维护的各种问题

"光进铜退"的实施，FTTx的网络建设除了考虑FTTx的系统设备之外，还应该加强接入光缆，OLT，ODN的整体规划；同时要加强前后端联动，供电保障，IT支撑，工程建设，运行维护等各项工作，尽快将接入能力转化为业务与服务能力。从实际情况来看，目前FTTx部署中面临的很多问题都在于运营商的基层部门对光纤接入网的网络建设以及运营维护的能力和经验不足，尤其是运营维护方面显得特别突出，这主要表现在几个方面：第一，设备开通、配置、升级繁杂；设备种类和网元数量增多，管理维护繁杂；多业务配置和业务发放涉及到多个设备、多套后台支持系统，操作复杂。第二，随着光纤逐步下移，需要维护管理的远端节点成倍增加；远端设备走出机房，设备的运行环境较差，故障率增加；设备分布广，故障现场处理工作量大。而这些问题，都对FTTx的设备管理、设备开通、业务发放、故障监控、网络安全控制能力方面提出了很高的要求。

（2）PON OLT的容量考虑和设置问题

"大容量、少局所，网络扁平化"的趋势意味着OLT覆盖的用户数量增加，相应地对OLT容量也提出了新的要求，这也就意味着OLT设备的单板PON口数量、单板总线带宽、上行端口容量以及系统的交换能力需要相应地提高，目前业内已经出现了800G交换容量，单板8个PON口，10G上联口的大容量OLT设备，反映的就是这样的趋势。同时，在网络层次简化的情况下，OLT设备优先考虑直接上联BRAS/SR设备。考虑到未来OLT容量越来越大，覆盖的用户数量较多，因此对于FTTx网络可靠性的要求也越来越高，对于PON设备本身，需要考虑OLT设备重要部件的保护（如电源板、主控板、上联板的冗余保护）；同时，在组网保护方面，对于重要客户或关键业务，OLT需考虑提供双上联保护，以避免单点故障、实现可靠接入。初期，对于直连BRAS/SR的OLT设备可通过采用链路捆绑或VRRP方式实现上联链路的冗余保护，后续可考虑在OLT引入电信级以太网保护技术实现OLT主备链路间的毫秒级保护以及OLT的BRAS/SR的双归属配置。

（3）FTTx网络对PON远端设备ONU的要求

在FTTB/C模式下，PON远端设备ONU在功能以及性能方面都应保证网络和业务的需要。

PON ONU设备应支持VLAN 1:1和N:1转换功能、跨VLAN组播复制等功能；应满足QoS部署要求，支持802.1P和基于优先级的队列调度；ONU应根据业务发展需要提供内置语音功能。对于不同的楼宇应用场合，对ONU的端口密度有不同要求，一般情况下8，16，24，32端口可以覆盖各种环境需求。ONU宽窄带的比例应根据业务渗透率进行选择。考虑到FTTB/C ONU的运行环境，为保证长期运行性能，建议ONU应能在-10℃～55℃环境中工作，同时具有良好的散热设计。对于插卡式ONU，可以使用风扇散热但风扇寿命至少超过5万小时；对于一体化ONU，考虑到楼道特殊安装环境对住户的影响，不建议使用风扇，应采用自然散热设计，同时应具有良好的防雷性能，其中电源口和DSL/POTS口应具有4kV雷击防护能力，并提供温度、市电/电池、门禁等方面的远程监控。ONU主要采用本地供电方式，可采用交流220V或-48V直流供电，并可根据实际需要选装电池或UPS进行备电。ONU设备形态应满足楼道狭窄环境安装的要求，设备高度不宜太高。

面临已经到来的全业务运营时代，ONU作为末端接入设备也要符合全业务运营的战略，ONU接口应该能够支持基站承载、中小商业用户专线接入的应用场景。作为ONU应用广泛的光进铜退场景，ONU平台架构应该支持从现有的ADSL2+到VDSL2或LAN的平滑升级来支撑业务带宽的平滑升级。

（4）光接入网设备的管理

引入PON系统后，网络管理维护面临新的问题，接入点数量增加、业务从单一业务向多业务转变、业务管理更加精细化、光缆网络的维护量增加等。在采用PON的光接入网络规模部署后，ONU的数量非常多，对ONU的操作管理维护是非常重要的。

FTTB模式下PON ONU的管理维护，采取OAM+SNMP协议（EPON）或者OMCI+SNMP联合管理。OAM或OMCI负责PON协议相关功能的管理；SNMP接口负责端口、协议和业务的相关功能。FTTH模式下PON ONU的管理维护，采取OAM/OMCI+TR-069联合管理。

对于采用FTTB模式的PON OLT及ONU设备的管理和配置，可在厂家PON设备网管基础上，通过提供北向接口方式或由PON设备直接开放SNMP MIB库方式支持IP城域网网管和软交换网管对其进行VLAN，QoS及话音接入等业务信息的远程配置管理。

FTTH模式的内置语音接入设备可采用基于TR-069的ACS管理系统或暂由PON网管系统进行管理，原则上不再为FTTH语音接入设备新建独立的网管系统；对于FTTB的内置语音接入设备可由不同的厂家网管系统管理各自的网元设备；对于少量新建的外置IAD设备可考虑纳入同厂家的PON网管系统。AG设备应由软交换网管统一管理。

（5）FTTx网络的综合业务承载能力

FTTx网络建设应充分考虑满足未来多业务统一承载的需求，具备按客户、业务区分和差异化承载能力，满足语音、视频等业务的高质量接入需求。FTTx接入网络应部署基于802.1P的QoS策略，并在OLT和ONU设备部署相应的优先级队列，并具备相应的业务流分类、优先级标记、优先级队列调度以实现基于业务优先级的包转发，满足不同业务的质量保障需求。在WLAN功能方面，为了适应未来网络发展的需要，PON设备应支持VLAN Stacking功能，其中外层VLAN TAG可以用于标识业务，也可以用于表示OLT设备，内层VLAN TAG可以用于表示用户或同一用户的不同业务，同时支持1:1和N:1 VLAN映射功能。

（6）FTTx网络多业务承载对城域业务控制层的影响

业务接入控制层分为单边缘和多边缘两种结构。一个用户所有的业务流量终结在同一台业务接入控制设备上，为单边缘结构；一个用户不同的业务终结在不同的业务接入控制设备上，为多边缘结构。FTTx网络综合业务承载能力的支持能力将对城域网的业务控制层带来相应的影响，对于重要的政企客户通过SR接入；对于公众用户和中小政企客户，如IP城域网配置了功能完善、性能高的BRAS设备，优先采用单边缘结构组网；对于业务量较大和BRAS设备不能较好地支持多业务接入控制的情况，可采用多边缘结构组网。在同一城域网内可同时采用单边缘和多边缘混合组网，同时统筹考虑IPTV，WLAN和VoIP等多业务的需要。在IP城域网内应考虑DHCP的引入并逐步开始建设DHCP平台，DHCP平台管理系统可集中部署，在DHCP系统安全性、可靠性、扩展要求不高的情况下，可以直接在BRAS/SR上开启DHCP Server功能。根据业务的实际需求，结合Radius及相关支撑系统的改造，可以考虑引入可集中管理的IPoE接入认证方式，适应永久在线和有组播需求的业务。

4 结束语

伴随着运营商网络运营的需要以及技术的发展趋势，整个电信网面临着网络结构扁平化、运营管理维护智能化、网络融合带来的业务综合承载化以及网络高可靠性的趋势，而作为网络端到端一部分的接入网必须适应这种变化的需要。光接入网的引入对于这种变化是一种促进，同时自身在网络和设备层面也面临着挑战。