“光进铜退”将带动宽带技术进入新时期

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[摘 要]从2007年开始,国内各大固网运营商中中国网通率先宣布开始实施“光进铜退”发展的战略,光进铜退是固网运营商对接入层网络部署的先进理念,是实现以“窄带+铜缆”为主网络向以“宽带+光纤”的网络转变。本文将通过通信网络发展的趋势来论述“光进铜退”的必然性。

[关键词]光进铜退 PONP2P

光进铜退是固网运营商对接入层网络部署的先进理念,主要是指实现以“窄带+铜缆”为主网络向以“宽带+光纤”的网络转变的具体实践。简单地说,光进铜退是指在宽带接入模式上以光纤取代铜缆,其优势是加快传输速度和数据流量,时又降低网络建设成本。光纤的网络部署实现方式多种多样,光纤到路边(FTTC)、光纤到楼(FTTB)、光纤到户(FTTH),可以用FTTx(光纤到某地)网络整体概括。经过近几年的网络建设实践,EPON技术以其组网、管理和业务能力等优势,在光进铜退建设中得到了业内的广泛认可和应用,当前全球EPON的应用规模超过1500万线,且正处于快速发展和规模应用阶段。

一、光进铜退网络部署的背景

光进铜退是新时期固网运营商实施网络转型和固网宽带化战略的重要举措,也是当前中国电信网络建设改造的重要工作之一。现有的以铜缆为传输媒质、基于ADSL技术为基础的宽带接入建设模式将不能满足未来开展视频等高速率带宽业务的需求,实施光进铜退工作可大幅度提高接入带宽,提升网络对业务的支撑能力,增强中国电信的核心竞争能力。

二、现代光进铜退的缺陷

随着通信技术的飞速发展,中国互联网行业发展取得了巨大的飞跃,中国已经成为世界宽带用户数最多的国家。而伴随着该行业的迅猛发展,在宽带通信的速度、容量方面,国内的宽带应用环境却不容乐观。国内的各大运营商正面临着网络淤塞以及网络速度不稳定等问题。造成这些现象的不利因素主要是用户的使用习惯以及现行网络技术的应用。作为一个宽带用户大国,网民的基数也开始超出现行网络所能承受的能力;另外,我国P2P技术的应用占用运营商网络40%～60%的带宽;现阶段国内提供的民用宽带主要以ADSL技术为主。ADSL宽带是通过固定电话线进行数据传输的宽带接入技术,不过,ADSL宽带接入模式的覆盖范围是有限的。准确地说,ADSL宽带的覆盖范围,是从DSLAM节点机房到用户端的线路距离,在除去传输线路损耗的情况下,ADSL宽带的覆盖范围是4000米,ADSL2+的覆盖范围可以达到6000米。从网络速度的角度来看,最先进的ADSL2+技术,其最大理论下行带宽也仅仅有24Mbps。

三、光进铜退的长期发展趋向

光纤的优势明显,光进铜退是现代网络发展的必然趋势,但光纤+XDSL将是我国未来长期使用的模式。XDSL中由ADSL向ADSL2+、VDSL逐步发展,传输频带逐步加宽,这就决定了接入网中光纤与铜绞线缆的长期共存。首先,运营商要尽可能利用原有铜绞线资源;其次,光纤在与铜缆的对决中,性能上占据上风,唯一美中不足的地方就是系统成本太高,有源设备、光电转换兼容性、安装测试设备各种配套产品科技含量高,其附加值也相应偏高,整套系统价格都徘徊在较高的水平上。针对现时网络发展的情况来说,铜缆和光纤这两种介质在使用上各有千秋,不能在使用中孤立某一方,全部采用另一种产品,这是不切实际的。因此,现阶段两种传输介质相互配合、相辅相成,构成了现在光通并进的态势。

四、光进铜退催生技术新热点――PON

1. PON技术的概述

宽带光接入的主要技术包括点对点技术(P2P)和点对多点无源光网络技术(PON)两大类。点对点(P2P)方式的主要优点是专用接入、局端设备简单、传输距离长,可以用于低密度用户分散地区。但是用户不能共享局端设备和主干光纤,高密集用户区域成本高,标准化程度差,不是主流解决方案。无源光网络(PON)技术与点对点(P2P)方式相比,能够大量节省主干光纤和局端设备光接口、高密集用户区域成本低、标准化程度高、业务透明性较好、网络配置灵活、综合优势明显,是未来宽带光接入及FTTH方式的主要技术选择。目前,业界最引人注目的PON标准是EPON和GPON。EPON是基于以太网承载技术的一种PON标准,采用上下行各1.25Gbit/s的速率,对于IP业务有较好的支持能力及效率,并且技术相对简单、成本低,对于采用以太网络为基础的运营商来说是性价比较高的选择。GPON相对EPON来说,更注重对多业务的支持能力,上联业务接口及下联用户接口更为丰富。GPON下行速率高达2.5Gbit/s,上下行可采用不对称的速率。在“光进铜退”策略的实施过程中,PON技术被认为是建设FTTx的最主要的宽带接入技术。

2. PON技术的应用

自2008年开始,中国电信、中国联通和中国移动陆续启动了光接入网的建设,目前在光进铜退方面已经取得了令人瞩目的进展。进入2009年,我国3G网络的规模建设进一步刺激了传统固网宽带的建设和发展。中国电信、中国联通纷纷将接入网光纤化纳为今年的工作重点。中国联通将投资重心转向光接入网,严格控制铜缆投资和使用。然而,在实现光进铜退的过程中,运营商也面临着一些问题需要解决,比如接入网原有区域的改造和PON的运营维护等。电信设备离用户越近,覆盖用户数越少,设备分布越散,用PON系统来接入、汇聚这些小型化设备的效果越明显。PON系统可以广泛应用于FTTH、FTTB、FTTC、FTTN的各种场景中。

3. PON OLT的容量设置

“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。也就是说,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。

在网络层次简化的情况下,OLT设备优先考虑直接上联宽带接入远程服务/业务路由器(BRAS/SR)设备。此外,未来OLT容量会越来越大,覆盖的用户数量较多,对于光纤宽带网络可靠性的要求也越来越高。这时,对于PON设备本身,就需要考虑对OLT设备的重要部件进行保护(如电源板、主控板、上联板的冗余保护)。在组网保护方面,对于重要客户或关键业务,OLT需提供双上联保护,以避免单点故障、实现可靠接入。

在光纤宽带建设初期,对于直连BRAS/SR的OLT设备,可通过链路捆绑或虚拟路由冗余协议(VRRP)方式,实现上联链路的冗余保护;后续则可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双归属配置。4.3光纤宽带对PON ONU的要求在FTTB/C模式下,PON远端设备光网络单元(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、跨虚拟局域网(VLAN)组播复制等功能;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。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端口就可以覆盖各种环境。ONU宽窄带的比例应根据业务渗透率进行选择。为保证长期运行性能,ONU应能在-10℃～55℃环境中工作,并具有良好的散热设计。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,应采用自然散热设计,不建议使用风扇。ONU还应具有良好的防雷性能,电源口和DSL/POTS口具有4 kV雷击防护能力,并提供温度、市电/电池、门禁等方式的远程监控。ONU主要采用交流220 V或直流-48 V的本地供电,并可根据实际需要选装电池或UPS备电。ONU设备形态应满足楼道狭窄环境的安装要求,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可以根据运营商的需要支持基站承载、中小商业用户专线接入的应用场景。在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,以支撑业务带宽的平滑升级。

4. 光纤宽带设备的管理

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等。采用PON的光接入网络规模部署后,ONU的数量非常多,对ONU的操作管理维护也非常重要。

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。运行、管理和维护(OAM)或OMCI负责PON协议相关功能的管理;简单网络管理协议(SN-MP)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,提供北向接口方式,或由PON设备直接开放SNMPMIB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综合接入设备(IAD),可考虑纳入同厂家的PON网管系统。接入网关设备应由软交换网管统一管理。

5. 综合业务承载能力

光纤宽带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、业务区分和差异化的承载能力,满足语音、视频等业务的高质量接入。光纤宽带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,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,保障不同业务的质量。在无线局域网(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可以用于标志业务,也可以用于表示OLT设备;内层VLAN TAG可以用于表示不同用户或同一用户的不同业务,并支持1∶1和N∶1 VLAN映射功能。

五、未来发展的最终趋势

随着人类对信息需求的不断增加,电信技术、计算机网络上的传输数据只会增加不会减少,铜缆的带宽将远远滞后于未来数据传输速率的变化。对比起铜缆传输,光纤在各方面有着明显的优势。光纤是使用光脉部来传输信号,这使得光纤的频宽更高、传输距离更长、完全消除射频和电磁干扰,即使用户靠近电力电缆,也不会受到辐射威胁;此外,室内光纤的尺寸比铜缆小,安装起来十分灵活,升级也更简单;随着铜缆价格大幅上涨,继续使用铜原料使带宽成本太高,而光纤光缆和光收发模块的价格却逐步降低,促使运营商向光纤网络转型。另外,全业务融合对带宽提出了更高的要求。光纤通信的宽频带、大容量、单位带宽的低成本、可承载高质量视频、绿色环保等特点,使其可以在接入环节更好地适应融合性业务发展需要。最后,光纤到户不仅能提供更大的通信带宽,且能让多个运营商通过一根光纤平等接入到用户,这既可以让用户拥有真正自主选择网络运营商的权力,也可以避免重复建设所造成的资源浪费。

为了满足未来各种新业务发展的需要,PON系统需具有多业务承载、差异化服务的能力。在“光进铜退”的大趋下,随着PON设备的逐步成熟、现网运营经验的不断积累,它必定为我们宽带接入技术带来一个崭新的时代。

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