中国联通宽带网络光纤化改造技术方案

张雨龙　中国联通网络技术研究院规划部工程师

王晓东　中国联通网络技术研究院规划部高级工程师

杨彪　中国联通网络建设部宽带接入网处高级工程师

中国联通宽带网络光纤化改造技术方案

张雨龙中国联通网络技术研究院规划部工程师

王晓东中国联通网络技术研究院规划部高级工程师

杨彪中国联通网络建设部宽带接入网处高级工程师

中国联通原有宽带网络的主要宽带接入方式为DSL方式。采用铜缆作为介质的DSL接入存在接入速率低、铜线老化等问题，已经不能满足用户的宽带需求。中国联通按照“宽带中国”战略要求，结合自身业务发展的需求，开展了宽带网络光纤化改造专项行动。本文主要介绍中国联通宽带网络光纤化改造过程的技术方案，特别是实现全部用户转网中对语音用户的转网方案。

光纤到户；全光网络；光纤化改造；IMS

1　引言

由于宽带接入技术演进等原因，中国联通宽带网络低速率用户多、铜线老化严重等问题突出，已经不能满足用户日益增长的宽带需求。2013年8月国家提出“宽带中国”战略。2015年4月，李克强总理在全国经济形势座谈会上敦促运营商提高网速、降低网费。同年5月，国务院办公厅发布《关于加快高速宽带网络建设推进网络提速降费》的指导意见。中国联通始终将宽带作为公司主要的战略性业务，落实“宽带中国”战略和“提速降费”指导意见要求，不断提高宽带用户接入速率，支撑国家和社会信息化发展。2014年10月中国联通正式启动宽带网络全光纤化改造工作，经过两年的专项改造，现在已经取得巨大成就。

2　宽带网络现状和问题

中国联通宽带网络改造前约1.2亿宽带端口，其中采用DSL接入的主要有DSLAM和PON+DSL两种方式。DSLAM的宽带端口占比为30％，PON+DSL的宽带端口占比为17％。网络中的DSLAM设备端口为ADSL和ADSL2+两种，PON+DSL大部分为ADSL2+，少量为VDSL2。上述DSL方式均是一种基于铜缆的非对称调制技术，利用了普通电话线中未使用的高频频段，通过DMT等调制技术，在铜缆上实现高速数据传输。在实际线路中速率受线路条件影响很大，尤其是下行速率。线路衰减正比于线路的长度和频率而反比于铜缆直径，速率随着线路长度增加而急剧下降。DSL用户接入速率受限于铜缆长度与质量，在实际网络中一般只能提供10M以下接入速率，难以满足目前10、20M甚至更高的高带宽需求。

除DSL接入外，改造前中国联通宽带接入网络还存在约6％的小区LAN接入方式。早期建设的小区LAN存在不能划分VLAN、无网管、楼道交换机多级级联等问题。同时，大部分的小区LAN网络建设时间长，网络中的交换机设备和五类线不同程度存在老化等问题。这些问题都对用户的接入速率和网络的稳定性带来一定的影响。

除上述技术限制对用户速率的影响外，作为DSL接入介质的铜缆线路也存在线径不统一，老化现象日趋严重等问题。同时，铜缆被盗、鼠咬、鸟啄等现象引发的故障较多，对DSL接入的网络运行维护带来了很大困难。

铜缆网络一度是固网运营商的最重要的接入网络。铜缆网络历经时间长，承载业务多，除DSL宽带接入业务外，中国联通的铜缆网络还承载了大量语音用户。改造前中国联通约有1.5亿门语音端口，其中使用铜缆接入的PSTN占了约一半，70％以上的PSTN交换机均在网15年以上，存在更新换代的需求。此外，铜缆网还接入HDSL专线、PBX中继线、交接箱/人孔井盖等设施监控等多种业务（见图1）。

3　全光纤化改造技术方案

图1　铜缆主要接入业务

中国联通的宽带网络光纤化改造，同其他运营商以及以往的改造方案相比，不只是提升了网络接入速率，而是包括了宽带网络提速、固网接入网向光纤网络演进、语音网向IP化演进、并实现老旧设备退网、电缆腾退和机房整合的综合解决方案，是实现电信业去产能、去库存、降成本、补短板的重要举措。因此，在改造方案上不仅仅是完成宽带网络的改造，而是对铜缆网上承载的所有业务的逐步转网，最大程度地采用光缆网替换原有铜缆网。与以往的“光进铜不退”或仅退网主干电缆的改造方式相比，技术方案更加复杂，改造难度也更大。

3.1宽带业务的转网

3.1.1DSLAM和PON+DSL改造

宽带业务主要是DSLAM和PON+DSL的改造。在网络改造中，主要是采用FTTH进行改造，其技术方案与普通的宽带升速方案一致，均为新建一张FTTH网络。其中，DSLAM改造为全程新建，PON+DSL改造可以利用原有的光缆和PON端口。在FTTH网络建设完成后，将用户迁移至新建FTTH网络，并完成设备退网和缆线撤除（见图2）。

对于少量用户进线十分困难的情况下，采用新技术升级为10G PON+VDSL2或Vectoring方式改造。该方案为保证用户接入速率，一律采用FTTB方式，要求用户接入距离小于100m。

图2　PON-DSL的FTTH改造方案

采用FTTH进行改造，需要在OLT设备上根据用户数量增加相应的PON口数量。ODN根据用户数量，重新布放光缆并设置分光器。原网络中MDU设备、用户侧的分离器和ADSL Modem均撤除，用户新安装ONT。

采用PON+VDSL2或Verctoring方式进行改造时，为保证用户带宽，要求OLT采用10G PON端口，利用原ODN网络，对于接入距离不满足要求的PON+DSL网络原则上不建议采用本方式进行改造。对于MDU部分，将MDU的上联由EPON/GPON更换为10G PON。不能更换10G PON上联的，则更换MDU设备。现网设备均不支持Vectoring，采用Vectoring技术升级改造，同样更换MDU设备。不更换MDU设备的，应增加VDSL2板卡。在用户侧，如果采用VD2技术升级，那么有升速需求的用户更换为VDSL2 Modem，其它ADSL终端保留；如果采用Vectoring升级改造，则需要更换同一电缆下的全部终端。

图3　小区LAN的10G PON+LAN改造方案

图4　小区LAN和FTTH改造方案

3.1.2小区LAN改造

对于接入方式为小区LAN的改造场景，可以采用升级为10G PON+LAN或者FTTH进行改造两种方案（见图3、4）。在有正规综合布线的情况下，应采用10G PON+LAN方式进行改造，但要求MDU设备采用GE端口；在无正规综合布线的情况下，应采用FTTH进行改造。

10G PON+LAN改造方案中在园区交换机侧安装新的OLT设备。如果原小区LAN是二级结构，可以利用原有光缆和交换机位置进行安装；如果原小区LAN为多级级联情况，那么需要根据用户分布情况增加光缆数量。原网络中的交换机全部下电处理，在原楼道交换机的位置安装新的MDU设备。

FTTH改造方案中在园区交换机侧，安装新的OLT设备。重新利用原有局端到园区、园区交换机到楼道交换机、楼道交换机之间的光缆，并根据用户情况补建光缆。用户侧需要新安装ONT设备。

3.2公众语音业务转网方案

语音业务种类较多，包括普通语音、ISDN、公话、PBX等多种业务。其中，普通语音的改造方式主要是随宽带一起进行。在FTTH改造中，由内置IAD的ONT终端提供POTS接口，核心网采用IMS或软交换。对于局部区域无宽带需求的纯语音用户集中区域，可以适当设置AG设备，或采用PON+POTS的方式进行改造，适当保留部分铜缆。少量分散的纯语音用户，可以采用无线固话的方式进行改造。

图5　TDM-PBX接入IMS组网图

对于ISDN用户，主要采用改为两部普通电话的方式进行改造，同时保留原有资费优惠。对于福彩及不愿转为两个普通电话的用户，采用AG或MDU上插ISDN板卡的方式解决。

对于公话业务，采用3G无线商话或保留铜缆接入，改为上连AG方式解决。

3.3企业语音业务

对于仅有普通话音业务，采用PON+POTS或AG的方式解决语音业务，实现铜缆退网。对于没有话务台的企业内部短号码等需求通过IP-Centrex方式，由核心网提供相应的业务。

对于有话务台的PBX用户，由于涉及到客户交换机的改造，改造方案较为复杂，以接入到IMS网络为例，不同核心网厂家的设备的实现方案也存在差异，大体有用注册签约、非注册签约和对等网3种方式。

注册签约方式为基于PRA、1号、7号协议的TDM-PBX提供接入，其接入方式如图5中方式一所示。TDM-PBX接入通过中继线连接IM-MGW设备，接入AGCF，AGCF通过SIP链路连接I/S-CSCF。AGCF控制IM-MGW等设备，完成TDM-PBX的PRA/ 1号/7号信令与SIP信令的转换。IMS为TDM-PBX用户提供呼叫中继服务和IMS业务层的应用服务。TDM-PBX局内用户之间的呼叫由TDM-PBX本身实现，无需上移到IMS。出入局呼叫时，IMS MMtel AS为用户提供签约的增值业务以及补充业务。

非注册签约方式的TDM-PBX用户在IMS上开户，签约IMS业务。IMS为用户提供呼叫中继服务和IMS业务层的应用服务。其接入方式如图5中的方式二所示，TDM-PBX通过原有中继线接入MGCF控制的媒体网关，MGCF信令网关功能完成TDM-PBX的7号、PRI和SIP信令之间的转换。MGCF配置与TDM-PBX的对接数据，包括链路、中继群、电路等，MGCF基于中继群配置用户号段及其对应的信令处理策略、呼叫控制策略和路由策略。TDM-PBX局内用户之间的呼叫由TDM-PBX本身实现，无需上移到IMS。出入局呼叫时，IMSAS为用户提供签约的增值和补充业务。

对等网方式为基于7号信令或PRI中继的TDM-PBX提供接入，为此类TDM-PBX用户提供呼叫中继服务，不提供任何IMS业务层的服务。TDM-PBX用户不注册，不签约IMS业务。其接入方式根据核心网厂家的不同可以采用方式一或二。方式一AGCF接入PBX用户后，AGCF直接采用中继路由的方式到BCF进行后续处理；方式二TDM-PBX通过原有中继线接入MGCF控制的媒体网关，MGCF信令网关完成TDM-PBX的7号、PRI和SIP信令之间的转换。

表1为3种接入方式的优缺点对比情况。

3.4专线业务

电缆承载的主要是低速率的专线业务。低速率专线采用光纤替代成本相对较高。在实际转网中，主要通过和用户协商，采用业务升级和新接入方式进行替代。在不能替代的情况下，针对不同的专线方式分别进行解决，并尽量将业务转移至其他网络进行承载，逐步实现低速率基础数据网的退网。

对于DDN、FR、X.2/5等，增加协议转换器将业务割接至传输网。对于HDSL专线，采用增加一对光电转换器方式。对于改造确有困难的业务，保留在原有铜缆网络上。

3.5设施监控

部分地市为规范线路资源的管理，加强对管线资源的监控，对交接箱、人孔井盖等进行了远程监控。监控采用电缆进行远程供电。目前设施监控除电缆方式外，还有无线和光纤方式，但造价较高，且不如电缆方式成熟可靠。在改造中，大部分监控仍保留在电缆上，新增设施监控逐步采用光纤方式。

4　结束语

表1　TDM-PBX 3种方式对比表

中国联通通过网络光纤化改造，实现了宽带接入速率质的飞跃，从10M以下提升至100M接入，同时为未来进一步提升到1000M奠定了网络基础。接入速率的提升为4K视频、智能家居等高速率业务的发展开拓了空间。通过网络光纤网改造中国联通基本实现了PSTN的退网，完成了固定语音网的全IP化。在DSLAM设备、PSTN设备逐步退网后，通过机房整合，产生了大量可再利用的机房空间和电源容量等，为中国联通数据中心向下部署提供了可能，为业务转型升级奠定了基础。

通过上述改造方案可以看出，尽管付出了巨大努力，但在实际操作中，由于业务的复杂性和经济成本的考虑，不能实现全部业务从铜缆迁移至光缆。在具体的操作中，通过合缆、小对数电缆换大对数电缆等方式，保留部分电缆，基本可以实现90％以上的主干电缆的退网。配线电缆由于接入用户多，承载业务复杂，仅能实现50％～60％的退网。要实现完全意义上的全光网络还有赖于未来接入技术的进一步发展以及低速率业务的逐步淘汰。

［1］中国通信标准化协会.接入网技术要求——吉比特的无源光网络（GPON）第1部分：总体要求：YD/T 1949.1-2009：［S］.北京：北京邮电大学出版社，2009，6.

［2］中国通信标准化协会.光纤到户（FTTH）体系结构和总体要求：YD/T 1636-2007：［S］.北京：北京邮电大学出版社，2007，4.

［3］中国通信标准化协会.宽带光接入网总貌：YD/T 1619-2007［S］.北京：人民邮电出版社，2007.

［4］中国通信标准化协会.宽带光纤接入工程设计规范：YD 5206-2014［S］.北京：人民邮电出版社，2014.

［5］工业和信息化部.宽带光纤接入工程验收规范：YD 5207-2014［S］.北京：人民邮电出版社，2014.

［6］工业和信息化部.住宅区和住宅建筑内FTTH通信设施工程设计规范：GB50846-2012［S］.北京：中国计划出版社，2012.

［7］工业和信息化部.住宅区和住宅建筑内FTTH通信设施工程设计规范：GB50846-2012［S］.北京：中国计划出版社，2012.

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