规模推广FTTH的关键问题及其解决方案.doc

规模推广FTTH的关键问题及其解决方案王孝明（中国电信股份有限公司上海研究院 上海 200122）摘要 本文首先分析了FTTH业务需求，然后分别针对公众客户和政企客户分析了FTTH用户使用的业务流量；在此基础上，考虑可规模复制的FTTH，设计其与城域网互联的解决方案；最后设计了FTTH的开通流程和业务计费等。关键词FTTH；EPON；OLT；ONU；互联近几年来，一些基于互联网的新业务和新应用发展快速，如IPTV（特别是高清晰度的HDTV）、视讯、网络游戏、大容量文件传输等，这些宽带增值业务对宽带接入网的传输能力、服务质量、运行维护能力提出了更高的要求。在这种情况下，FTTH、EPON+LAN、EPON+DSL等各种宽带接入技术在国内部分城市进行了商用试点，对提升网络能力和服务质量，大力发展宽带增值业务提供了可扩展的平台。随着EPON等技术的进一步成熟，EPON的设备成本逐步趋向可接受范围，在FTTx的工程建设、运维等方面也积累了一定的经验，达到了规模推广的阶段。为了更好地发挥FTTH的优势，满足客户多样化的需求，实现电信运营商的持续健康发展，需要研究可规模复制的FTTH全面解决方案，不能像在商用试验期间只注重业务的实现，还应该注重业务的开通方便，与现有账务营业系统建立接口便于统一计费，以及建立统一的网管便于PON设备的运行、维护、管理等，这样才可以进一步提升网络建设与运维效率。1FTTH的主要需求目前已经建设的FTTH商用网络，重点定位在高端客户资源密集的新规划投资建设区域，如高档商务楼、高档别墅区等，开展数据、基于软交换的VoIP、TDM等业务。FTTH可提供高带宽互联网接入，能轻松提供双向100 Mbit/s甚至1 000 Mbit/s带宽专线接入，因此它的应用定位如下。 对于高端公众客户，即下行总带宽超过4 Mbit/s甚至10 Mbit/s，要求提供多路标清IPTV、大文件下载、在线视频/音频以及互动游戏，甚至对高清IPTV也有需求的高档用户，推荐FTTH或PON+xDSL或PON+LAN。高收入家庭是FTTH的首选目标，高档小区、别墅区以及靠近市中心和副中心的新建小区应该是目前优先开发的客户。从客户数据库中选择带宽较高，网络流量较大，并且捆绑互联星空影视频道和游戏的客户作为目标客户，并以此提高客户ARPU值。 对于高带宽接入政企客户，其需求的业务包括企业上网、互联OA以及新视通等。政企客户对数据传输的要求中最重要的是高稳定性，其次是高保密性、永远在线以及高传输速率。金融行业希望通过FTTH应用E1功能，科技园区企业希望实现软交换电话。一般要求下行带宽大于10 Mbit/s，上行带宽业务大于512 kbit/s，建议采用FTTO、FTTB/P+EPON或PON+LAN方式。2FTTH用户使用的业务流量分析2.1FTTH公众客户使用的业务流量分析 目前一个OLT的容量大约为1 000个用户，与DSLAM的容量相近，实装率估计也为70左右。 在FTTH上开通的高速上网业务带宽都在48 Mbit/s，平均为DSLAM用户带宽的4倍，按照平均每个DSLAM上联端口汇聚的业务量约50 Mbit/s计算，一个OLT的高速上网业务所需带宽大约为：504200 Mbit/s。 按照IPTV计划提供频道数分析，100个标清加10个高清，一个OLT的IPTV业务所需带宽大约为：1003 108 380 Mbit/s。 假设有一半用户使用VoIP语音业务，电话业务的汇聚比为41，则一个OLT的VoIP业务所需带宽大约为：500700.2 417.5 Mbit/s。 有20的用户同时使用点播业务，一个OLT的点播业务所需带宽大约为：1 00070120140 Mbit/s。 一般企业的视频监控主要是占用内部网络带宽，而很少要上传，只有像政府、金融、海关等特殊行业才需要上传监控录像。所以，除政府、金融、海关集中的区域外，在一般区域，像视频监控等个性化业务大约需100 Mbit/s带宽。以上各种应用加起来：20038017.5140100838.5 Mbit/s 1 000 Mbit/s。所以对于公众客户，一个OLT的所有业务的上联汇聚带宽用一个GE就够了。2.2FTTH政企客户使用的业务流量分析 根据EPON在商务楼的试点情况来看，政企客户一般是以单位的方式统一申请上网带宽及其他业务，而不是按照每个员工进行结算，以充分共享带宽并节省费用。因此，建议一个商业用户就使用一个ONU，而不是每个办公桌一个ONU。 商业用户主要利用PON综合承载高速上网、专线互联业务，酒店可考虑使用IPTV业务。在商务楼内不建议通过PON提供VoIP语音业务，因为商务楼的用户比较集中，电话布线已经很完善，集中AG的方式更加适用。少数商业用户可能考虑使用视频监控等其他个性化业务。 目前一个OLT的容量大约为1 000个用户，根据目前试点的模式，每个商务楼提供12个PON端口，实装率估计为50左右。 目前商业用户的宽带接入（DSL或FTTB+LAN）普遍提供512 kbit/s2 Mbit/s的业务，少量地提供2 Mbit/s以上的业务。在FTTH上开通的高速上网业务（PON宽带接入）带宽估计都在210 Mbit/s，假设平均带宽为4 Mbit/s（据现网统计，大多数企业的上网带宽在2 Mbit/s以下，所以即使推广PON接入，客户考虑收费因素，35年平均上网带宽估计也就4 Mbit/s左右），汇聚比为41，一个OLT的高速上网业务所需带宽大约为：4 1 000504500 Mbit/s。 按照IPTV计划提供频道数分析，100个标清加10个高清，一个OLT的IPTV业务所需带宽大约为：1003108380 Mbit/s。 有10的用户同时使用IPTV点播业务，一个OLT的点播业务所需带宽大约为：1 0005011050 Mbit/s。 根据现网统计，目前大多数企业都是使用DDN、MSTP等专线，基于IP方式的二层、三层的VPN业务用户选择不多，所以二层、三层的VPN业务预留100 Mbit/s已足够。 视频监控等其他个性化业务大约需100 Mbit/s带宽。以上各种应用加起来：500100100700 Mbit/s1 000 Mbit/s（不包括IPTV的组播和点播业务）。使用E1专线的用户从目前来看远小于63个，一个STM-1上联就够了，所以对于商业用户，一般一个OLT的上联汇聚带宽用一个GE、一个STM-1也够了。如果考虑IPTV的组播和点播业务，对于商业用户，一般IPTV组播业务使用较少，根据统计复用的原理，380 Mbit/s的带宽最多使用一半，即190 Mbit/s，所以总带宽仍是小于1 000 Mbit/s。3FTTH与城域骨干网的互联解决方案3.1公众客户FTTH与城域骨干网的互联方案一般公众客户主要对高速上网、IPTV等业务有需求，有些用户对视频监控和和VoIP业务有需求。FTTH网络由光线路终端（OLT）、光分布网络（ODN）和光网络单元（ONU）3部分组成。公众小区的OLT放在端局，ONU放置在用户侧，OLT与ONU之间通过无源光合/分路器（PON）连接。在同一根光纤中同时处理双向信号传输，上行信号使用1 310 nm波长，以TDMA方式传输；而下行信号使用1 490 nm波长，以广播的方式传输。每个OLT子框可以提供到IP核心网的上行接口和到用户的下行光口，每个下行光口在单根光纤上最大可以支持32个分路比，传输距离可达1020 km。一个PON卡的端口，通过光分路器最多可以分为32个光纤用户，为了减少光纤浪费，节省布线等工作量，建议采用两级分路器的方式进行工程实施，如先1分4，再1分8，这种做法的另一个优势是组网比较灵活，用户增减方便。一般建议一个PON卡的端口的32个支路不要全部用尽，其中31路直接连到用户的家里，剩下的1路最好作为备用或测试通路使用。根据用户的业务需求情况，结合上海电信接入网的结构，建议OLT统一通过汇聚交换机汇聚到IP城域网的两个业务区。互联网业务通过BAS上联到互联网，IPTV、软交换、视频监控等业务通过业务路由器（SR）上联到IP城域网。公众客户FTTH与城域骨干网的互联结构如图1所示，其中SS为软交换机。 3.2基于PON的商务楼与城域网互联的方案一般商务楼用户除高速上网外，还对OA、IPTV等业务有需求，有些用户还要求支持E1专线和VoIP。前期首先提供当前的业务类型（VPN业务、专线上网、2 Mbit/s业务）以及拨号上网业务，后续逐步增加IPTV、VoIP等业务。根据商业用户的业务需求情况，建议OLT分别通过汇聚交换机汇聚到IP城域网的两个业务领域。互联网业务通过BAS上联；IPTV、软交换、视频监控等业务通过业务路由器上联；E1专线通过传输网汇聚上联；二层VPN、三层VPN可以通过传输网或业务路由器上联。PON系统的OLT放在端局，根据商务楼的规模为每个商务楼预留12个PON端口。为了适合楼内商务用户比较集中的特点，分路器放在商务楼的机房内，可选择一级分光的方式，即直接用132分光。基于PON的商务楼与城域网互联结构如图2所示。综上所述，对于公众客户的上网、IPTV、软交换语音等业务，可采用吉比特单上联方式，OLT吉比特光口上联到汇聚交换机，由汇聚交换机上联到公众BAS和业务路由器（包括IPTV业务、软交换业务等）。对于政企客户的VPN、专线上网等业务，可采用吉比特单上联方式，OLT吉比特光口上联到汇聚交换机，由汇聚交换机上联到政企BAS和业务路由器（包括VPN业务、IPTV业务、视频监控、软交换业务等）。OLT可以采用单上联汇聚交换机的方式，也可以采用链路聚合或负载均衡方式上联汇聚交换机的方式。将来随着用户申请的带宽和相应的业务量的大幅提升，可以采用多个GE上联，通过链路聚合或负载均衡方式上联到同一个汇聚交换机或不同的汇聚交换机。4EPON接入网络的网管方案一般厂商的EPON系统都支持带内和带外网管两种方式，本文建议采用带内网管管理方式。建议对网管数据配置专用VLAN，不需要对VLAN的数据带宽进行限制，因为网管数据量并不是很大。 建议对VLAN配置必要的优先级，可以参照上网数据业务的优先级配置，至少需要高于上网数据的业务优先级。 对于带内管理的配置，首先要在本地配置好网管服务器的交换机相关端口的IP地址、子网掩码（MASK）、默认网关，再进行远程的带内网管管理。 带内管理的IP地址属性配置必须与网管服务器在同一网段或在网络内路由可达。网络管理平台具备对设备进行配置管理、故障管理、性能管理和安全管理方面的功能。（1）配置管理 能对网络侧接口进行配置，包括电接口和光接口。 能对远端设备的用户侧接口进行配置，包括FE/GE口、POTS口等。 支持对ONU的用户侧接口的打开/关闭功能。 能配置PON系统功能，如对每一个PON的总带宽进行限制，线路保护倒换等。 能对业务流参数进行配置，如保证带宽、最大带宽和业务优先级等，配置的保证带宽总和不应超过PON最大系统带宽。 能配置以太网功能，如VLAN、帧过滤等。（2）故障管理 能判定故障发生的时间和故障的位置，如果是OLT的故障，能定位到电路板，如果是远端设备的故障，能定位到用户侧接口。 系统告警日志统计列表可对故障类型基于故障严重程度、故障原因、时间段进行分级处理。 能对ONU掉电事件进行记录，当ONU恢复上电后，掉电记录应更新。（3）性能管理 网管能启动性能测量功能，采集和处理测量数据，分析测量结果，包括OLT以及远端ONU设备。 能对PON系统总体带宽以及每一个ONU的带宽使用情况进行统计。 网管能对系统的各个部分进行持续的或间断的测试、观察和监测，以发现故障或性能的降低，包括OLT设备本身以及远端ONU设备和ODN。（4）安全管理 网管系统能通过定义个人访问权限的方式，提供针对管理员/操作系统访问的安全措施，拒绝非法用户和密码错误用户的登录访问。不同级别的管理员有不同的权限，确保访问请求的发起者只能在自己的权限范围内执行管理操作。 敏感信息、固定用户终端鉴权属性、数据库和配置数据只能由有授权的个人和管理系统进行操作。对于OLT，要求能通过其所带的Console口对其进行带外方式的操作维护，支持通过SNMPv2c 网管系统远程进行操作管理维护，支持Telnet方式的网管。网管交互信息通过汇聚交换机设备进行分离，通过MPLS VPN方式穿过IP MAN到区局的网管中心或到网运部的网管中心。5FTTH业务开通要使FTTH规模推广，就要让该业务的开通同ADSL、LAN等其他宽带接入业务一样，用户只要到电信营业厅或打客户服务热线就能开通。因此，基于PON的FTTH网络至少要与客户管理系统（CRM）、账务营业系统（BSS）分别具有联系的接口。（1）客户管理系统接口在现有的客户管理系统中增加如下功能模块，实现FTTH资源的创建和派配功能。 EPON设备端口创建； EPON设备端口信息查询； FTTH小区或商务楼信息创建； 光分路器设备创建； 光分路器设备互联； 光分路器信息查询； EPON设备端口占用及释放； FTTH端口指派。（2）账务营业系统接口BSS需要FTTH用户端口的物理地址，所以BSS需要将用户AD编号转换成“OLT所在的端局、小区名称、光分路器编号、起始端口、终止端口、BAS编号、ONU端口”的物理地址信息。BSS在增加与网管的接口后，在原账务营业系统数据库基础上，添加FTTH用户的相关信息。同时BSS每天定时从计费认证服务器的数据库中导入更新的用户资料信息，以便记录FTTH用户使用每种业务的起始时间、终止时间等具体信息，与宽带账号捆绑记入到账务营业系统，为FTTH业务的计费提供依据。具备了以上接口后，用户就可以在电信营业厅直接申请开通FTTH业务，具体的业务流程大致如下。 在正式接受用户申请前必须对用户FTTH资源能力进行判断，需开发用户FTTH资源能力查询功能并提供前台受理查询界面给区局营业厅和客户服务热线。 FTTH资源能力的数据库要能够实现自行维护、定期更新。资源能力查询界面可根据用户的FTTH设备编号或宽带账号、地址等用户信息查询。 在确认该用户所在地区有能力安装FTTH后，客户管理系统录入用户信息，生成订单。 在客户管理系统软件中能够输入OLT所在的端局、MDF、设备名称、机架号、子机架号、槽位、端口号和ID号等。 在客户管理系统软件中支持对ONU相关参数的配置，将来自ONU的不同业务流映射到不同的VLAN。 激活宽带、IPTV和软交换语音等业务的账号，完成账号和FTTH相关信息的绑定，为高带宽接入和增值业务的计费提供基础。 对于有同时上网、IPTV、软交换语音等需求的用户，先对业务优先级进行设定，因为语音业务、IPTV对时延非常