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摘要 通过对固网运营企业城域宽带的未来需求、现有技术进行分析，提出了不同场景的建设方案。
1、研究背景及意义
目前全球电信业正处于转型的过程中，根据中国国内通信网络的发展现状和网络运营商在网络建设投资观念上的重要变化，创新由单纯的技术导向转变为技术与市场相结合为导向，以让终端用户满意享用各种通信业务为出发点，继而使运营商通过为用户提供更丰富的业务和完善的服务，具备更强的盈利能力。今天的固网运营商正在致力于改变多年以来电信运营商只为用户提供电话服务的传统商业模式和运营模式，希望通过发挥特有优势，实现高速网络和边界服务等多个目标，把宽带业务作为进军世界的主打业务。在转型的过程中，妥善处理技术与市场的关系成为把握网络转型方向的关键。
另一方面，现代通信网经过多年的发展，已经成为一个大规模、广覆盖、构成复杂的庞大系统。作为支撑运营商实施全面业务转型的重要基础设施，网络的转型必然是一个系统化工程，将涉及到从核心到边缘、从无线到有线的各个网络层面和部分，而不是局部的改进更新和单项技术的引入。
接入网作为承载业务直接面向用户并将多种业务接入核心网的网络，是体现运营商的用户覆盖率和竞争实力的直接指标，同时也是电信网络的投资重点。为了适应业务融合和网络宽带化、IP化的要求，必须加快接入网宽带提速的建设步伐，使其在覆盖范围、业务提供、QoS保障等方面得到有效提升。
2、固网运营商城市接入网网络发展现状分析
2.1 网络现状
目前，国内固网运营商有线接入网主要由铜缆网及光纤网组成。传统铜缆接入网经过长期的建设，已经形成相当的规模。光纤接入网经过近年来的扩建和完善，已经初步形成了层次清晰、调度灵活、功能较为完善的接入网体系。
（1）目前，接入网资源以铜缆为主，语音业务由端局交换机、模块局或接入网设备提供，宽带业务由DSLAM设备提供。
（2）网络资源分布不均衡，经济发达地区的接入网资源多于不发达地区。
（3）从投资结构看，接入网投资在公司投资中占据了相当大的比重，在接入网投资中，电缆线路投资又远大于光缆线路投资。
（4）从带宽提供能力看，目前接入网接入带宽以512 kbit/s为主，1M kbit/s以上速率的业务较少。
（5）从技术运用方面看，基于铜缆的ADSL技术占据主导地位，FTTx+LAN技术运用较少；接入以有线方式为主，无线方式为辅。
2.2 存在的问题
（1）接入带宽严重不足，无法满足宽带多媒体业务发展的要求。
（2）接入线路中铜缆比例过大，投资巨大。用户电缆接入距离过长、线径不统一、中间抽头、抗干扰能力差等，使速率的提高受到限制；部分铜缆使用年限较长，线路质量下降，影响宽带接入质量。
（3）接入设备种类繁多，新旧混杂，功能单一。部分设备制式落后，升级困难，影响新业务的提供；ADSL2+端口数量较少，不利于高带宽的业务发展，用户上行带宽不能提升；ATM内核的DSLAM设备，不利于开通高带宽及需要组播支持的IPTV业务；DSLAM和二层交换机级联较多，上行带宽不足、整机或板卡的处理能力低；CPE的性能不能满足使用要求、兼容性不好。
（4）支持QoS的能力比较弱，无法提供基于用户或业务的QoS保障。
3、宽带接入网的发展目标
3.1 业务转型接入能力需求分析
当前，固网运营商在继续确保宽带接入高速增长的同时，正把更多的力量投向宽带内容建设，以休闲娱乐为主的互动式流媒体视频将成为宽带内容的重点。随着“三重服务（Triply P1ay）”概念的提出，将语音、数据、视频整合于一体的宽带业务将成为未来的主导方向，可帮助运营商应对宽带接入业务陷入低层次竞争，减少客户流失，同时提升ARPU值，成为加速推广宽带应用、增加运营商业务和收入的巨大动力。另一方面，家庭网络作为宽带网络的延伸和宽带增值服务的扩展，将为固网运营商带来新机遇，可通过宽带业务终端的多样化来促进宽带家庭网络的发展。这些新的宽带应用都需要高质量、高速度的宽带接入技术来实现。表1为平均用户接入带宽预测表。
表1 平均用户接入带宽预测表
3.2 宽带城域网的发展目标
IP城域网分为城域骨干网和宽带接入网，城域骨干网包括核心路由器以及业务接入控制层的路由和远程访问（RRAS）、业务路由器（SR）设备，骨干网以下和用户接入CPE以上的二层网络属于宽带接入网。宽带接入网是城域网的重要组成部分，主要负责用户接入和用户数据的二层汇聚。
城域网发展演进的总体目标是以业务为导向，充分满足业务转型需求和业务发展需要，具有很强的适应性和可扩展性。具体体现在以下几个方面，在网络层次方面，网络层次更加清晰化，分为物理和逻辑层次清晰的三层路由骨干城域网络和二层宽带接入网络；在网络结构方面，网络结构扁平化，形成大容量、少节点、广覆盖、级联级数少的网络结构；在服务质量（QoS）保证方面，具有服务区分和感知能力，为不同用户和业务提供相应的QoS保证；在用户和业务控制方面，城域网将形成清晰的业务控制层，实现用户和业务的集中控制和管理；在设备方面，设备将能适应城域网业务和网络的发展，满足相应的功能、性能、管理维护诸方面的要求。
3.3 宽带接入网的发展目标
为确保用户享有足够的带宽，保证各种业务的QoS，宽带接入网的网络结构层次将逐渐简化，从业务接入控制点到用户终端之间的设备层次，不包括业务接入控制点和用户终端在内，最多不超过三级。随着高带宽、多类增值业务的发展，宽带接入网的网络层次应逐步向一级演进。
根据业务发展的需要，宽带接入网应逐步实现高带宽承载（DSLAM上行带宽达到GE），并采用802.1P的QoS技术，提供多业务支持能力，并针对不同业务类型提供差异化服务功能。
加快城市地区光纤到大楼、小区的步伐，缩短主干电缆长度；主动向大客户提供光纤接入，对重要大客户光缆路由进行双物理路由改造；对原有跨交接区接入光缆进行割接改造，实现就近接入，城市地区电缆线路长度控制在1 km以内，使用户宽带接入能力普遍达到8 Mbit/s以上。
建设清晰的配线层光缆，在每个交接区设置2～5个光配线点，配线层光缆可以采用环型、链型结构，通过在光分配点配置传输设备、数据交换机等实现业务收敛，减少主干光纤的占用，为用户光缆网的建设、使用、维护和管理创造有利的条件。
4、宽带接入技术选择
由于无线频谱分配及传送特点的差异，无线宽带接入方式在接入速率、电路质量、同时接入用户数量等方面都无法与有线方式相比。固网运营商拥有大量网络资源，基于光纤/铜缆的有线宽带接入网必然是宽带接入网的主体。
（1）宽带接入网络的演进趋势
当前宽带接入的主要技术采用ADSL，随着宽带网络和内容的发展，宽带接入的带宽从512 kbit/s逐步提高到2 Mbit/s，再到5 Mbit/s，甚至更高。但是对目前以局端集中建设的模式来说，ADSL的用户线相对比较长，一般超过3 km，考虑到实际线路的质量等问题，很难再提高ADSL用户的带宽，线路速率成为发展新用户和增加新业务的瓶颈。
而为了提供Triple Play等高带宽的增值业务，宽带提速又是必须的选择。对于DSL线路来说，一个最重要的特性是距离越近，能够提供的带宽就越高。因此，为了满足开展Triple Play等高带宽业务的需要，必须把宽带接入设备（DSLAM）从局端逐步下移到更靠近用户的地方，这成为DSL接入方式持续存在的惟一选择。
最终，随着带宽需求的增长和光纤成本的降低，宽带光纤接入网达到FTTH的目标网。
（2）技术选择
根据以上介绍，对有线宽带接入技术进行对比分析，见表2。
表2 有线宽带接入技术对比
从宽带需求分析的数据可以看出，ADSL2+、FTTx+LAN、EPON都可以满足到2010年宽带业务发展的需要，技术选择将主要根据具体需求、各类技术特点和经济性综合分析。
（1）未来几年内ADSL2+/VDSL2技术仍将是主流的宽带接入技术
ADSL2+技术经过几年的发展，已发展成熟并逐步取代传统的ADSL技术，成为目前主流的宽带接入技术。ADSL2+在2 km范围内可提供10 Mbit/s以上的下行带宽，可以满足多数宽带业务的需要。VDSL2将调制方式定为离散多音频（DMT），在较短距离内支持高达100 Mbit/s的双向对称速率，并能与ADSL、ADSL2+和DMT调制的VDSL2兼容，将是DSL技术的发展方向。
值得一提的是，在长距离情况下（大于1.5 km），由于高频衰减十分严重，VDSL2的传输性能与ADSL2+相当，且VDSL2芯片需要处理比ADSL2+芯片高得多的频谱，其成本高于ADSL2+，因而在长距离应用环境下VDSL2技术没有优势。总之，ADSL2+将用于长距离接入，VDSL2主要用于短距离高速接入，两种技术将互为补充，在未来几年内仍将是主流的宽带接入技术。
（2）EPON/GPON光纤接入技术将获得一定发展
光纤接入适应网络融合和业务转型的大趋势，是宽带固定接入的发展方向，而EPON和GPON无源技术又将是光纤接入的主要方式。EPON技术相对较简单，技术和设备都较成熟，但目前对TDM业务的支持能力还有限；GPON技术的多业务承载、OAM和保护等能力都强于EPON，值得期待，但目前技术和设备都不成熟，设备成本也高，因而对EPON和GPON的抉择将在很大程度上取决于设备价格、业务需求等多方面因素。
经过试验和试商用后，EPON、GPON光纤接入技术将以光纤到节点（FTTN）和FTTP方式获得一定发展，且FTTN+VDSL2将是PON发展的一种重要形式。但从技术成熟度、综合成本、业务需求、光缆布放和维护等方面考虑，从DSL技术完全过渡到光纤接入还需要相当长的一段时间。
（3）LAN方式主要应用在对接入带宽需求较高的高端客户，根据资源情况和竞争需要适当发展。
（4）WLAN、WiMAX将作为重要补充手段满足网络和业务融合的需要。
5、宽带城域接入网建设方案
5.1 建设模式的选择
根据光纤到用户的距离来分类，宽带接入网建设可分成FTTN、光纤到交接箱/小区（FTTC/Z）、光纤到楼（FTTB）、光纤到户/办公室（FTTH/O）等4种模式，见图1。光纤逐步向最终用户靠近这一趋势贯穿了整个宽带接入网演进过程的始终。
图1 FTTx接入网应用模型（宽带光纤接入网标准）
5.1.1 FTTN
FTTN方式在现有节点建设DSLAM设备，用原有铜缆提供宽带接入服务。这种模式引入光纤最少，可以充分利用现有机房及线缆资源，快速提供业务。主要采用ADSL、ADSL2+技术，安装DSLAM设备容量大（可能达到数千线以上的容量）、综合造价最低，是宽带业务发展初期普遍的建设方式。
5.1.2 FTTC/Z
随着用户对接入带宽需求的提高，为缩短铜缆距离提升接入速率，宽带接入设备（MSAN/DSLAM）开始了下移的进程。
在FTTC应用模式下，新建宽带接入节点设备位于交接箱附近，用于交接箱配线区域内用户的业务接入；对FTTZ模式，新建宽带节点承担小区内的宽带业务接入。
这种模式下，每个节点都需要有较大的上下行带宽并接入较大数量的用户（一般在100～400线容量），此时网络可靠性要求比较高，应提供保证供电。可以选择采用ADSL、ADSL2+或VDSL2技术。
5.1.3 FTTB
在FTTB应用模式下，ONU直接放到楼道内，一栋楼内部署一个或多个ONU，但每个ONU都将被多个用户所共享。FTTB的光纤化程度比FTTC更进一步，适合带宽要求较高或者用户局部密集的地区。这种模式下每个ONU接入的用户数量不多，但ONU数量较大，需要重点考虑OLT节点与ONU节点间的光纤资源使用效率，根据业务和管理需要，可以使用PON技术。
根据业务需要可以选择采用ADSL/ADSL2+、VDSL2、以太网或无线方式。
5.1.4 FTTH/O
FTTO主要针对高端商务客户。根据客户对网络安全和保密性的要求以及是否同时有数据业务需求，选择MSTP、光纤直驱或PON方式完成接入。针对网吧接入、视频监控等纯数据业务，可结合当地光缆敷设情况优先选择PON技术提供业务。
FTTH模式一般采用树形拓扑结构。从OLT节点到ONU节点之间的光纤传输技术，根据业务需要优先选择采用xPON技术，也可以采用点对点光以太网等其他技术。考虑到政策、市场和成本等因素，FTTH短期内还难以实现大规模的商用，现阶段FTTH主要是部署在新建高档社区等场合。
5.1.5 建设模式分析
以上述四种建设模式分析为基础，通过建立模型对几种建设模式的特点及应用场景进行分析，见表3。
表3 建设模式分析
5.2 建设方案
城市宽带提速的建设模式主要应综合现有网络资源、语音及宽带业务需求、城建规划要求等多种因素，在成本效益分析的基础上进行确定。
（1）城市地区空白区域网络覆盖
●对于在现有接入网点1 km范围内的，主要采用扩容解决；
●新建接入网点优先选用MSAN设备。对于预期宽带用户超过300户的节点，语音业务可由综合接入设备接入，宽带业务应建DSLAM承载。
（2）原有覆盖区域（有新增语音/宽带需求）
根据“先远后近、先急后缓”的建设原则，对已被现有网点覆盖，铜缆长度超过1 km的，新建接入网点解决，现有用户进行分步割接；对于距现有节点较近，铜缆长度小于1 km的，可根据情况在电缆远端新建接入网点，退出电缆供近端使用。在城市采用“光进铜退”建设模式时，可采用“移机不改号”等业务，尽量减小系统割接给业务带来的影响。
（3）原有覆盖区域（语音需求饱和，只有新增宽带需求）对于语音需求饱和，但由于铜缆距离较长或由于质量原因开通宽带存在问题的区域，可以新建光缆，建设DSLAM设备，只新增宽带接入能力，窄带语音网维持现状（即“光进铜不退”的方式）。
（4）对于电缆大修改造、城市改造电缆入地的需求
在这种情况下应优先考虑采用“光进铜退”的建设模式，以节省投资，避免再出现大量布放大对数电缆的情况。
（5）主干电缆整合、提高资源利用水平
在宽带提速项目实施之后，主干电缆实占率将会进一步降低，届时应根据业务需求和网络资源情况，进行主干电缆整合、提高资源利用水平，以节省对MDF、管道等资源的占用，降低维护成本，并为后续建设提供便利。
（6）窄带语音设备配置要求
原则上停止PSTN交换机和模块局的建设，既有PSTN交换机和接入网设备如需扩容，应尽量通过用户板调配方式解决。既有PSTN退网应采用软交换AG替代。新建接入网点应采用AG或综合接入设备，综合接入设备应具备上联PSTN交换机和软交换的能力。
（7）数据设备设置要求
为确保用户享有足够的带宽，保证各种业务的服务质量，宽带接入网网络结构层次将逐渐简化，从业务接入控制点到用户终端之间的设备层次，不包括业务接入控制点和用户终端在内，最多不超过三级。随着高带宽、多类增值业务的发展，宽带接入网的网络层次应逐步向一级演进。
接入汇聚交换机应设置在光缆资源丰富、便于业务汇聚收敛的节点，可以根据接入用户和容量的不同进行设备配置。
DSLAM设备要求有较好的组播支持能力，新建城区DSLAM节点上联带宽应选用GE口，并采用802.1P的QoS技术，提供多业务支持能力，具备针对不同业务类型提供差异化服务的功能。
（8）PON设备的设置要求
当采用XPON方案时，OLT应设置在现有局点，上联接入汇聚交换机或骨干节点的三层交换机。除FTTH应用模式之外，单PON口的总分光比应小于1:16。
（9）电源设备配置要求
当采用FTTC/Z模式建设时，应优先考虑新设机房，配置直流不间断供电系统；如机房选择困难时，可选用室外型设备，但也应配置直流供电系统。
当采用FTTB模式建设时，为保证服务质量，应尽量保证供电。方法是在小区集中设置交流保证供电设备，采用光缆加芯（电源线）或光缆与电缆分别布放的方式为各楼宇的设备供电。
（10）基础光缆网的建设要求
主干光缆对城区范围的覆盖要达到100%，城郊结合部要达到95%以上；合理划分每个光交接点的覆盖范围，确定比较稳定的光缆交接区，光交接点的覆盖半径（指光交接点距离最远用户距离）地市级城市控制在500 m之内，县级城市控制在800 m以内。
建设清晰的配线层光缆，在每个交接区设置2～5个光配线点，配线层光缆可以采用环型、链型结构，通过在光分配点配置传输设备、数据交换机等实现业务收敛，减少主干光纤的占用，为用户光缆网的建设、使用、维护和管理创造有利条件。
5.3 影响接入带宽的其他因素分析
要保证宽带提速的完全实现，除接入网之外，还涉及IP城域网、骨干网的改造，工作量和投资巨大。提速首先应解决接入网的带宽问题。影响接入网带宽的主要因素有：
●线路：线路质量（包括用户线电阻特性、电容特性、空载噪声、传输衰减、串音线路阻抗、纵向平衡度等方面）、用户线长度、串扰、复接、线径、引入线、线路实际传输能力（包括线路长度分布比例、线路距离与ADSL/ADSL2+带宽的关系，典型速率对线路距离/质量的要求）；
●设备：接入技术、局端设备、CPE（MODEM）、上联带宽、设备处理能力；
●网络：级联次数、带宽配比。
5.3.1 解决线路影响
对于线路因素，主要通过推进“光进铜退”网络改造、入户线整改（双绞线替换平行线）等方式解决。
5.3.2 解决设备影响
（1）CPE逐步采用ADSL2/2+类型，适应更宽业务发展的需要；
（2）ATM-DSLAM的IP化改造，及ATM上联改造。ATM内核的DSLAM设备在处理能力、上联端口带宽、节省承载网络投资、组播功能支持等方面都不如IP内核的DSLAM设备。因此，ATM内核的DSLAM设备网络向IP内核的DSLAM设备网络的转换将成为必然。
（3）对早期存在内部主控交换带宽不足、上联带宽能力小、用户线卡单板处理能力不足（小于等于10 M）的设备，重新进行网络配比调整或设备升级。
（4）DSLAM设备要求有较好的组播支持能力，新建城区DSLAM节点上联带宽应选用GE口。
5.3.3 解决网络影响
调整现有不能适应宽带业务发展的网络架构，如：低带宽级联网络、ATM-DSLAM网络、网络层次过多的网络等。
（1）DSLAM设备应直接接入汇聚节点，城市区域内不允许DSLAM设备间级联。
（2）在网络容量方面，骨干和汇聚网络在网络拓扑、设备功能特性及设备容量等方面在设计之初都是基于Web业务模型来考虑的，每个用户的平均带宽在100 kbit/s左右甚至更低。当网络中出现大量IPTV等视频及多媒体业务后，势必会造成设备带宽性能及网络瓶颈问题，应根据业务发展情况进行调整。
5.4 QoS保证及对新业务的支持
未来，运营商若要面向家庭用户开展更多的业务，接入层的QoS是一个必须解决的问题，从目前的情况看，只承载单一的数据或视频业务还没有多大问题，但是，当业务一旦丰富起来，特别是对于融合业务，接入层将是运营商最大的软肋。针对不同的用户需求提供差异化服务才是接入网改造的最终目的。
盲目提速会给网络成本带来很大的压力，只有差异化服务才能使网络提速产生应有的效益。因此，不能光考虑提速，还要考虑限速。限速与提速是相辅相成的，只有保障每个用户不违约，才能保障提速的有效性。在用户带宽控制方面，需要研究针对不同的用户及不同的业务，甚至在不同的时段提供不同的速率，往往部分有针对性的提速带来的收益要远大于全网的盲目提速。
接入承载差异化，接入网面临的重要课题就是要能区别用户和业务，能实施不同的QoS策略，达到不同用户、不同业务服务的差异化。
（1）根据应用或者目的地动态改变接入链路带宽的能力。
（2）通过QoS对不同的业务进行区分传送。
xDSL接入设备主要从两方面确保差异化服务功能，一方面在DSLAM设备上限制DSL链路带宽来控制用户的上下行流量；另一方面，在上行方向，根据不同业务的VLAN ID，区别用户业务等级，打上相应的CoS标记。其中，VoIP业务的优先级最高，IPTV业务的优先级次之，互联网业务最低，并在设备出口实现相应的优先级调度。
LAN接入交换机主要是通过园区交换机提供差异化服务功能，楼道交换机由于价格因素，一般不具有差异化服务能力，主要通过高带宽轻载实现与园区交换机之间的业务质量保证。园区交换机在上行方向对VoIP、IPTV等高等级业务打上相应的QoS标记，并配置严格优先级队列保证其优先转发，对互联网业务采取尽力而为地转发。
