城市光网的引入与优化

2009年6月，中国电信上海公司宣布将投入60亿元人民币，用于上海“城市光网”建设，三年内达到“百兆到户、千兆进楼、T级（百万兆）出口”的网络覆盖能力。“城市光网”首先在上海世博会园区覆盖，同时对新建小区和商务楼宇实现“百兆到户、千兆到楼”，同时启动居民区光网改造工程，2010年上海世博会召开前夕已经覆盖达150多万户（到2012年7月，上海“城市光网”已经覆盖超过630万用户）。

与此同时，上海“城市光网”建设是为确立上海亚太信息通信枢纽地位的重要举措之一，中国电信还投巨资建设亚洲新海缆、新中美海底光缆系统二期，国内出口长途传输能力到2010年提升到13T，其中，上海互联网出口带宽在世博会召开之前就达到1.5个T，成为中国内地第一个出口超过T级的城市。使上海“城市光网”成为以上海世博园区为先锋、覆盖全上海、辐射全中国的高速信息公路；此次“网上世博”会则开创了百年世博先河；上海“城市光网”为“网上世博”的成功奠定了坚实的基础，人们可以在网上园区和展馆内进行任意漫游，同展项进行互动，虽足不出户，却如身临其境，全世界的网民都可以通过互联网体验上海世博的无限魅力。

方圆5.28km²的世博园区则是“城市光网”在2010年最重要的工程，中国电信在世博园区内首先全面覆盖城市光网，中国电信在方圆5.28km²的“世博园”内实现全覆盖，提供光纤到楼层、到场馆的百兆/千兆上联能力，使得高速上网、IPTV、VOIP、会议电视、视频监控、“网上世博”等业务可延伸到世博各个角落。

城市光网广泛应用于世博园区多个国家馆、世博新闻中心、世博轴（世博园主入口和主轴线）、商业餐饮场所、世博园区营业厅等众多场合，为世博会用户提供了IPv6/IPv4超高速上网、语音、蓝光高清IPTV、视频监控等丰富多彩的业务。在世博园半个足球场大的新闻中心内，3万多名媒体记者可以直接享受到光纤高速接入的服务，园区的新闻馆每台电脑的上网速率都是100M，方便媒体记者及参观者高速访问网络，并进行电视节目和数据的高速传送。同时，上海电信在现场提供高清IPTV世博视频，记者可以直接复制高清内容作为素材进行编辑。多媒体展示是各展馆方案中最引人注目的内容。高速的宽带将让高清视频传送成为现实，多媒体画面更加美不胜收。

“城市光网”是本届上海世博会信息技术亮点之一，它为参观者提供的最大体验就是尽享高速宽带酣畅淋漓的感觉。中国电信在世博园区全面部署的以光纤通信技术为基础的城市光网，构建了一条信息高速公路，不仅为观众、媒体记者、上海市民提供了无穷乐趣，更为未来建设满足多业务高带宽承载要求的“三网融合”宽带光网络提供了试验机会。

1.城市光网的定义

“城市光网”是以FTTH、FTTB光接入技术为基础，以高性能路由集群、IPv6等关键技术为导向，以IP全业务支撑系统为依托，构建“百兆进户、千兆进楼、T级出口”的网络能力，打造以IP化、扁平化、宽带化、融合化为核心特征的可管可控的绿色高性能光网络。

“城市光网”是中国电信为摆脱铜缆接入技术的带宽瓶颈，在城市化地区实现商务楼光纤到楼层、住宅小区光纤进门洞，满足多业务高宽带承载要求的“三网融合”的宽带光网络。

“城市光网”为加速推进宽带网络的覆盖和现有网络的升级改造，显著提高城市信息与通信基础设施水平，提高城市经济发展和社会信息化水平，为上海建设两个中心和亚太信息枢纽提供有力保障。“城市光网”是一个覆盖接入网、城域网、骨干网的网络发展战略规划与建设计划，主要包括如下三个方面的内容：

（1）全面实施光纤到楼和光纤到户的接入网改造，大幅度提升宽带接入网的能力，实现百兆到户、千兆进楼

宽带接入网改造的主要目标是全面采用以PON为代表的光纤接入技术，大幅提升宽带普及率和用户接入速率，实现百兆到户、千兆到楼，满足公众客户的高速互联网应用服务、高清晰度IPTV、语音、视频监控、远程教育、远程医疗等多种业务的需求，也为政企客户提供“光纤到办公室（FTTO）”甚至“光纤到桌面（FTTDesk）”的高速互联网接入、企业专线互联、视讯等业务，使得上海的宽带接入网全面达到国际领先的水平。

（2）大力提升城市骨干核心网络和业务平台性能

中国电信将采用一系列新技术，包括单端口40G的集群路由交换技术、单波40G整机3.2T传输能力的城域波分复用技术等，进一步提升现有的IP城域网和传输网的容量，显著提高上海的城域网能力。中国电信还将继续推进建设城域电信级以太网，为企业客户提供高质量、高带宽的专线互联业务。

（3）加大国际国内出口层建设，确立上海亚太通信枢纽地位

国际出口方面，中国电信将建设亚洲新海缆、新中美海底光缆系统二期等，进一步提升国际出口传输能力。在国内出口方面，将大力实施网络扩容，结合国际、国内卫星地面站，形成国内唯一的“海陆空”三位一体的国际国内数据交换枢纽，成为具备覆盖全球五大洲光网络核心出口城市。

在上述三个方面的网络建设和改造中，由于接入网覆盖面广，各种场景十分复杂，其建设和改造的工作量非常大；因而，光纤接入替代铜缆接入的宽带接入网改造是“城市光网”建设的重点和难点。

2.“城市光网”的典型网络模型

参考国际标准化组织BBF的TR-101定义，“城市光网”的典型网络模型如图1-9所示。

如图1-9所示，“城市光网”中由家庭网络、用户驻地网、接入网、城域宽带网和业务网络（平台）构成，主要涉及参考点包括用户网络接口、局端PON接口（S/R参考点）、用户侧PON接口（R/S参考点）、OLT上联接口SNI（V参考点），以及与业务网络（平台）的接口等。

3.城市光网的网络规划

（1）城市光网的组网规划原则

遵循“先网络、后业务”的原则，在城市城域网内打通IPv6基础网络，营造良好的IPv6网络环境。引导产业链条，将IPv6作为所有新引入的IP网络设备的一个基本要求。实施重点电信自营业务的IPv6化，推出基于IPV6的新业务，解决IP地址瓶颈问题。

“城市光网”中接入网的光纤化、宽带化对城域网的建设提出了更高的要求，而这些要求主要体现在容量扩展、结构优化和管控能力提升等方面。

市区城域网汇聚层全部采用集群路由器设备，核心出口层新增链路基本采用100G链路，汇聚层新增链路基本采用40G链路，根本解决“城市光网”流量增长需求。

对于新建住宅小区，房地开发商已建有入户五类线的，应采用FTTB（PON）+LAN+POTS方式进行建设；对规划和正在建设的住宅小区，应积极引导开发商，开展入户光缆的敷设，采用FTTH的建设方式。

对于已建住宅小区，凡已建有入户五类线的小区，由于目前设备性能等原因而导致无法满足业务发展需求的，应采用FTTB（PON）+LAN方式进行改造；凡不建有入户五类线的小区，但有潜在高带宽用户需求的，应积极创造条件，采用FTTH建设方式，将光缆敷设到每个门洞，实现小区内FTTH接入的“全”覆盖。

分光方式可选用一级分光或二级分光，但不应超过二级。原则上FTTB应采用一级分光方式，以便于未来向FTTH方向演进；在FTTH接入方式下，为节省工程初期投资以及提高端口利用率，多层住宅宜采用二级分光方式，高层住宅宜采用一级分光方式。

（2）城市光网的业务规划

“城市光网”的业务规划的主要目标是根据业务、技术驱动和竞争的需要，结合未来三年网络上做到满足100M接入能力，现阶段研究制定10M～100M的带宽接入业务和套餐，按照用户需求和增值产品开发情况逐步开放10M～100M的高带宽业务和套餐。

1）家庭客户的业务规划。

①基本业务：

a.语音业务，包括多路语音；

b.高速上网业务：应用于高速接入互联网；

图1-9 城市光网的网络模型图

c.IPTV：包括标清IPTV、多路标清IPTV、高清IPTV、多路高清IPTV。

这三个业务是目前最普遍的需求，也是日本NTT、KDDI、Verizon、AT&T等运营商FTTH接入网上提供的主流业务。

②增值业务：

a.三屏互动；

b.家庭监控；

c.可视电话；

d.E家娱乐；

e.e家信息；

f.邮箱；

g.远程教育；

h.网络游戏；

i.网络硬盘（虚拟硬盘）；

j.在线杀毒服务；

k.其他增值业务。

2）政企客户的业务规划。

①基本业务：

a.语音业务，包括企业的小交换机、呼叫中心等；

b.高速上网业务：应用于企业高速接入互联网；(www.xing528.com)

c.VPN业务：高速专线网路可应用于点对点、点对多点的数据组网；

d.专线业务（包括E1专线）。

②增值业务（包括商务领航的产品填充）：

a.视频电话会议：提供完善的视频业务解决方案，构建具有持续扩展能力的视频业务平台；

b.视频监控：企业全球眼（监控、应用服务等）；

c.企业安全服务：如防DDOS攻击、网络与应用安全保障；

d.三屏互动；

e.SAN；

f.企业邮箱；

g.提供“云计算”服务；

h.完善QoS控制：VPN业务和上网业务等不同业务的QoS需求；采用动态带宽分配，优先级控制，多种流量分类机制，多队列调度等技术；

i.差异化业务：基础包、可选包、增值包构筑差异化业务和应用；支持SLA；

j.其他增值业务。

3）国内因特网内容提供商（ICP）对带宽的需求。

ICP对城市光网的发展普遍比较欢迎，他们以前总担心网络的带宽不够，开发的高带宽业务在网上无法使用；无法实现赢利。如果带宽扩展到30M以上，就可推广高清晰内容和远程视频等交互式的应用。

从ICP对于城市光网的观点来看，可以分为2个方面：

①对公众客户而言，主要内容服务是希望有更多IPTV等高清晰内容以及互动性更强，表达形式更丰富的多媒体音视频内容。ICP普遍认为创新业务需要结合智能化家电的推广，与数字化家庭概念有关，在线点播类和码率较高的视频内容或多方交互的视频应用内容将大大发展。

②对企业客户而言，远程的点对点视频应用会获得推广，尤其是多方视频应用；远程IT应用将受到重视，如远程备份，远程电脑维护；带宽的扩展将使SP/CP应用开发突破现有局限，如远程应用的技术开发更加简单；部分企业可能减少服务器托管。

宽带接入提供商和主流的内容服务提供商完全可以进行全方位高水准的合作，达成优势互补。大文件下载、在线视频和互动游戏是客户最为青睐的互联网服务内容。从研究来看，ICP或多或少的已经着手开始准备迎接高带宽接入的时代。他们已经意识到未来高带宽接入方式会带来更多的高带宽内容需求；从目前的ICP发展形势来看，ICP纷纷向视频类渗透并开始提供高清晰内容，主要是向在线交互式视频方面发展。

4.城市光网的建设思路

（1）“城市光网”城域网的规划设计

城域网的IP化趋势正在加速，“城市光网”的城域网主要使用IP城域网的发展策略，研究相关的核心技术，并积极研究、推进其现网部署和应用。“城市光网”城域网的建设和优化以业务为导向，注重长远的规划，充分满足语音、视频、数据等业务的发展需要。在实施过程中，又结合网络和业务实际情况，分步实施，平滑演进，保护现有投资，提高投资效益。城域网的基本技术路线主要包括：

1）网络层次清晰化。通过二三层网络分离，构建物理和逻辑层次清晰的三层路由网络（城域骨干网）和二层接入网络（宽带接入网）。

2）网络结构扁平化。通过城域骨干网的大容量、少节点，宽带接入网的广覆盖，减少城域网的物理和逻辑级联级数。

3）网络质量差异化。通过在IP城域网的双平面结构，设备具备的层次化QoS能力，为不同用户和不同业务提供不同QoS等级的差异化服务。

4）管理控制精确化。通过宽带接入服务器（BRAS）和业务路由器（SR）等设备构建层次架构清晰的、高效率的业务接入控制层，提供高质量的综合信息接入控制服务；同时加强全网的认证计费、综合网管系统的建设，并通过合理建设DPI/DFI系统加强用户业务的深度感知，以全面提高网络的可管理性，实现精确化的电信级业务运营。

在“城市光网”的建设和发展中，城域网进行技术创新和结构优化以适应更多业务、更大带宽、更高质量的业务发展要求。具体体现在如下几个方面：

1）推广建设T比特级高端城域网核心设备。为进一步满足“城市光网”的全面提速需求，在IP城域网中推广应用支持集群功能的高端核心路由器。

2）关注核心网络的高速接口技术，稳步推进应用。在应用初期时，首先会考虑40G链路与原有其他10G链路采用流量负载均衡的方式，然后再向完全采用多条40G链路承载方式进行调整；对新建的高端路由器其后续升级要求支持100GE接口板的能力。

3）积极探索部署IPV6，解决IP地址瓶颈。“城市光网”建设过程中，将大力推进三网融合业务和移动互联网等业务的发展，这将需要大量的IP地址；在城市光网中积极试点下一代互联网业务，并验证运营商综合业务承载网从IPv4向IPv6过渡的有效方法。

（2）“城市光网”接入网的规划设计

光纤接入网的主要技术有EPON、GPON、10G EPON、10G GPON等。从EPON、GPON、10G EPON、10G GPON等技术、标准、成本等角度考虑，EPON/GPON是目前固网宽带接入的主流；“城市光网”采用EPON/GPON共平台进行网络建设；积极跟踪10G EPON、10G GPON等技术，将根据技术成熟度开展试点。

PON系统的OLT目前有两种上联方式，一种是通过汇聚交换机上联到BRAS/SR设备，另一种是直接上联到BRAS/SR设备。上联到BRAS/SR设备最大的好处就是网络扁平化，减少网络层次，省却了汇聚交换机一层设备层次，省却了该层汇聚交换设备的维护和管理，降低CAPX和OPEX。同时业务不通过汇聚交换机的收敛，消除了带宽的瓶颈点。缺点是需要的BRAS/SR端口数量将有一定程度的增加。总体来说收敛比同样情况下可以省略汇聚交换机，不仅减少了设备投资，也减少了机房空间占用和能源消耗。

随着“城市光网”建设向纵深发展，网络扁平化已经成为光纤接入网发展趋势，OLT被优先部署在端局传输机房，其功能、容量和位置与汇聚交换机相近，很多运营商在“城市光网”组网和部署中要求OLT与汇聚交换机融合。汇聚型OLT的出现，顺应了电信运营商网络发展的需要，减少了宽带网络层次和网络节点数量，在节省建设投资的同时，大大增强网络的可靠性和节约运维成本。

汇聚型OLT解决方案在一个平台上同时提供PON接入和汇聚交换功能，具有超大交换容量、超大MAC地址表和更高可靠性等特点，因此既可以部署在传统接入节点，又可以部署在汇聚交换机的网络位置，与BRAS直连。

5.“城市光网”的优势

（1）“城市光网”的骨干采用A、B两个层面组网，可实现多层次QoS保障和差异化服务

“城市光网”建设了一张面向综合业务承载的大型IP城域网，采用层次化QoS技术，对实时性和安全性要求不同的业务，分别在A、B两个层面采用不同策略进行承载。IPTV和VoIP业务承载于高要求的B平面，在设备级、板卡级、端口级实现多层次QoS保障技术，有效实现用户和业务两个维度的差异化服务。

（2）网络性能优越，为用户使用高性能的宽带产品提供了保障

“城市光网”采用先进的PON技术提升接入网的速率、稳定性与可靠性，可以满足用户开展“三重播放”业务的需求。

“城市光网”还通过集成的多项电信级技术：双节点冗余，以及部署IP/MPLS快速重路由技术、电信级以太网技术、业务网关保护和业务层保护技术等，分别在城域骨干网和宽带接入网的关键环节实现50ms的快速收敛保护。实现IPTV组播“分级可控，边缘复制”。优化平面单向平均时延小于3ms，单向平均抖动小于4ms，丢包率小于万分之一。

（3）固移融合

“城市光网”在提供语音、电视（IPTV）、互联网的同时，还通过WLAN、3G等无线宽带作为“城市光网”的延伸，提供移动互联网及其大量的增值业务；可以针对不同用户实现不同产品及其增值应用的捆绑，满足用户差异化的需求。

（4）绿色节能

“城市光网”在汇聚层采用高性能集群路由交换系统，每吉比特交换能力的能耗大大降低，同时在接入网采用PON等技术，从局端到用户门洞（甚至到用户家中）之间都是无源的，由于接入网是覆盖到千家万户的，牵涉面非常广，无源光网络将节省大量的电费开支。

（5）网络建设和维护的成本较低，进一步提高了竞争力

“城市光网”采用FTTB、FTTH等技术成熟，维护方便。降低了网络建设和维护的成本，进一步提高了竞争力。

（6）宽带的可扩展性强

随着业务量的增加及新业务的开展，都会增加对网络带宽的需求，因此，针对业务发展特点及其趋势，在网络规划和业务部署时始终把可扩展性放在首位；“城市光网”提供给家庭用户百兆的接入能力、政企客户千兆的接入能力，用户可以根据自身的业务需求和资费承受能力随时提高接入带宽，不需要在用户端设备上进行额外投入。

（7）服务与支撑方面

“城市光网”部署了包括DPI/DFI、流量监控、策略控制和安全防护在内的IP全业务运营支撑系统（IPFSSS），提高宽带互联网的可管可控能力，为互联网业务的发展提供有利的技术保障网络管控能力。

采用ITMS对用户端设备进行统一管理，通过进一步完善相关规范之后，可以对用户端的家庭网关、ONU实现零配置。