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摘要：光纤作为传输系统，在通信领域得到广泛的应用，光纤到户接入技术作为未来最终的、一劳永逸的宽带接入解决方案，在我国也得到了越来越多的关注。文章重点对NGN软交换接入FTTH（光纤入户）的组网技术进行了阐述。
关键词：FTTH技术；数图；MGC；SIP
中图分类号：TN915.63文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）09－0151－02
随着FTTH的迅速普及以及数据中心的大规模部署，现有的宽带接入方式，如ADSL和LAN接入，由于存在传输距离短、接入带宽有限、安全性不高、QoS没有很好的保证等问题，已越来越不能满足用户的需求。其次，光接入技术快速发展，从有源光接入技术（PDH、SDH、MSTP、点到点以太网系统）到PON无源光接入技术（APON、BPON、GPON、EPON、GEPON）。最后，由于光纤本身的成本，光收发模块、OLT和ONU的设备成本，以及现有光纤到户的配套成本不断下降，使目前实现光纤到户的设备成本和线路成本比以前有了大幅度的下降。因此，光纤到户接入方式逐渐成熟，目前也逐渐成为国内外通信行业的热点。
1FTTH网关接入软交换相关问题
1.1接入软交换网关数和用户数倒挂
目前，固定电话网已实现了网络智能化，软交换的接入网关（AG）多为1个AG接入数百到数千个用户，但随着FTTC、FTTB、FTTH模式的演进，特别是FTTH模式的推进，AG数量急剧上升，而单个网关接入的用户数则不断下降。
由于NGN软交换在早期主要考虑融合电路交换机，用户主要采用AG接入软交换，软交换控制参数按照1个软交换端口控制数百或上千用户的模式设计，而现实的FTTH接入特点则是1～2个用户占用1个软件端口资源，这就导致网关数和用户数倒挂的现实问题。如某厂商软交换提供70万用户接入业务需求，分别使用AG与使用FTTH下ONU接入，其实际能接入的用户数有很大差异。不同的业务和协议接入时消耗呼叫处理机的处理能力是不同的，处理机的处理能力给定后，其所能接入的最大用户数取决于最大下带网关数和可分配用户号码的用户数据表格数。
1.1.1不同接入业务模式下，单位呼叫处理器处理能力对比
例如，呼叫处理机模块处理能力为：最大下带网关20 000个，可分配用户号码的用户数据表格数40 000个。如果使用FTTH业务接入模式，则最多可接入20 000个网关，亦即用户20 000户；如果使用AG接入用户，则最多可接入40 000户。由此可见，由于接入模式的不同，单位呼叫处理器可接入的用户数相差一倍。如果接入相同的用户数，FTTH业务所需的处理机个数约为接入FTTB的一倍。上述结果来自于2个主要的软交换厂商的软交换设备在天津联通多年的应用经验和技术参数。
1.1.2MGC和MGW之间使用H.248协议和SIP协议对软交换呼叫处理机处理能力的影响
在接入FTTH业务时，使用不同的协议呼叫的处理能力是不同的，实用结果见表1。
表1H.248协议和SIP协议下软交换呼叫处理机处理能力
MGC和MC之间协议 单呼叫处理机模块处理能力
H.248协议 最大下带网关20 000个
SIP协议 最大下带网关50 000个
FTTH网关采用H.248协议接入软交换时，将明显出现网关数和用户数倒挂的现象。在软交换及网络智能化建设初期，网关和每个网关接入用户数之比为1∶4，而随着形势的发展，市场需求发生改变，现在变成了1∶1的模式，所以推进FTTH建设必须考虑软交换的处理能力。从表1中可见，在相同的呼叫处理能力下，使用SIP协议可以接入更多的用户。
1.2MGC和MGW之间使用H.248和SIP协议的差异
根据中国联通规范要求，语音业务要求对支持语音功能的SFU/HGU，应通过内置语音网关功能方式采用SIP协议，可选支持H.248协议实现语音业务；MDU采用H.248协议实现语音业务。
只有MGCF中使用H.248协议实现MGC对MGW的控制以及与TDM的移动和固定电话网的对接，其他与应用层服务器和多媒体终端的接入均使用SIP协议。实际上IMS使用的SIP与现网使用的版本不同，但属于同协议族，而H.248与SIP是不同的协议族，同时在IMS结构中定位不同。SIP对于多媒体的支撑和低成本的优势应在FTTH业务中推广使用。
1.3MGC与MGW之间引入SIP协议的必要性
综合考虑目前各种解决地址不足问题的技术手段，SBC（会话边界控制器）成为最可能的答案，在此不再介绍SBC是如何工作的，仅就实际测试情况加以说明。
SBC旁挂在IP承载网的PE路由器之下，在建设之初可以仅建设一对SBC，并在逻辑上配置成数对虚拟SBC，分别承担不同区域私有地址xPON用户的接入，随着FTTH用户数量的增加，逐步扩建新的物理SBC，并平滑迁移。
本次测试了2个厂商的SBC产品，结果发现在FTTH用户使用H.248协议通过SBC与软交换互通时，基本只能与自己厂商的软交换对接，几乎无法与其他软交换对接，原因在于SBC本身没有统一的业界标准，同时各个厂商对H.248的解释、使用上有一些差异。鉴于此，在采用SBC解决IP地址不足的瓶颈时，最好的选择是采用SIP协议作为FTTHONU与软交换的对接协议，目前也正在着手这方面的测试工作。
2规范FTTH网关接入软交换系统数据的必要性
由于FTTH网关接入软交换的媒体网关数和用户数倒挂，管理的网关数量和模式发生了很大变化。网关从局端进入家庭，网关的管理模式从集中到分散。针对此变化，在管理方面除了采用传统的网管管理局端设备OLT（光线路终端）之外，采用远程管理系统（RMS）使用TR069协议控制FTTH网关，主要控制业务加载，系统功能通过传统xPON网管管理。目前ONU供应商多，同一种型号ONU会有2～4种版本。厂商为了降低成本，采用套牌的方法供货，增加了对ONU管理的难度，所以规范出厂设置非常重要。
3规范号码采集规则的必要性
3.1采用FTTH业务后用户拨号失败和延时现象描述
现象1：用户拨号时，速度快可接通，速度稍慢拨号即失败需重拨，如老年人拨了若干位号码后停顿时间过长（数秒）造成拨号失败，TDM交换机拨号间隔定时为20 s。
现象2：用户拨号完毕后延时一段时间接通，有的厂商要求用户加拨“#”以提高接通速度。用户使用体验不好，同时容易引起用户放弃呼叫。
3.2拨号失败原因
3.2.1H.248标准的不完善没有设立专用的数字间的定时器
H.248标准规定了3类定时器用于保护根据Digit Map所收集的号码，分别为：起始定时器（T）、短定时器（S）和长定时器（L）。Digit Map中的定时器为可配置参数。数字间没有设立专用的数字间的定时器，根据下发的数图情况，分别使用短定时器和长定时器替代。
若MGW确认号码串至少还需要一位号码匹配Digit Map中的任意拨号方案，则数字间的定时器值应设置为L。如果数图设计不完善，当用户已拨完号码，但号码串在数图中却可能与其他模式匹配时，则会发生等待定时器超时后，MGW才上报号码，从而导致用户感觉接续缓慢的问题。
3.2.2软交换控制MGW的方式不合理
目前FTTH中，有的MGC仅负责数字预翻译及路由，而收号完全由MGW负责，MGC不支持后续互控模式，当用户拨号未完成，但导致MGW上某种上报号码的条件触发（如拨号位间定时器超时）时，MGW立刻将已收到的部分号码串上报给MGC，但由于MGC不支持互控，无法继续要求MGW收号，从而不能路由，导致拨号失败。
3.2.3初始定时器设置不合理
软交换在接收数字时设置的初始定时器时长过短，对MGW来说，此定时器相当于拨号总时长，造成用户尚未拨号完成（特别是老年人拨长号码时），因没有达到MGW上报号码串的任一触发条件，MGW还没有上报任何数字，而软交换的初始定时器已超时，软交换强行释放本次呼叫，导致拨号失败。
3.3解决方法
3.3.1修改软交换侧拨号初始定时器设置
某些软交换设置初始定时器T，如果T超时，则造成呼叫失败，所以要求MGW拨号时间小于T，如果T值过小，则造成拨号时间短，使呼叫失败。
根据测试，建议软交换拨号初始定时器T设置为50 s，MGC控制拨号定时间隔为20 s（国标规定的拨号定时），实际使用的效果非常理想。
3.3.2使用MGC配合MGW控制位间隔定时
通过测试获得MGC控制规则如下：在下述2种情况发生时，启动MGC控制拨号间隔，拨号间隔设为20 s。
条件1：位间隔定时超时，如果尚未完成接收从而不能路由，需进一步匹配，启动MGC控制拨号定时。
条件2：对于0xxxxxx匹配完成，启动MGC控制拨号定时，同时根据软交换数字翻译表启动边收边发/收齐号码转发，后续接收数字位数由数字翻译结果确定，从而简化了MGW的数图控制方式。例如，用户拨手机号或长途、国际电话使用数图“1［358］xxxxxxxxx|0xxxxx”，拨“1860220107”等待长定时超时后，上报号码，method＝PM，MGC控制拨号定时20 s内再拨1位数字，如拨“6”则接通，超过20 s不拨号，则拨号失败。
特别说明，如果是修改现网在用的数图，应慎重实施，否则可能会造成用户拨号失败投诉。可考虑分步实施，先增加一个新的完善的数图，对应新安装的用户；在网用户则按照设备类型（AG、MDU、SFU等）、设备厂商的不同，在充分测试验证的基础上，分批平稳过渡到新数图，工程实施时尽量减少中断用户通信时间。
4结束语
光纤入户是FTTX计划的一部分，在没有其他划时代意义的技术出现的情况下，光纤入户是未来几年甚至几十年电信网接入宽带化的终极目标，它将带动一系列相关产业的发展，形成数千亿乃至上万亿元的市场规模。因此，光纤入户是电信业保持可持续发展的核心技术动力之一，也是电信业推进社会信息化的重要利器。
参考文献：
［1］刘铮.日本FTTH发展的实践和对我国的借鉴意义［J］.光通信技术，2004（02）.
［2］谢桂月.FTTH的ODN组网设计相关问题［A］.中国通信学会2010年光缆电缆学术年会论文集［C］，2010.
（编辑：李敏）
关键词：FTTH技术；数图；MGC；SIP
中图分类号：TN915.63文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）09－0151－02
随着FTTH的迅速普及以及数据中心的大规模部署，现有的宽带接入方式，如ADSL和LAN接入，由于存在传输距离短、接入带宽有限、安全性不高、QoS没有很好的保证等问题，已越来越不能满足用户的需求。其次，光接入技术快速发展，从有源光接入技术（PDH、SDH、MSTP、点到点以太网系统）到PON无源光接入技术（APON、BPON、GPON、EPON、GEPON）。最后，由于光纤本身的成本，光收发模块、OLT和ONU的设备成本，以及现有光纤到户的配套成本不断下降，使目前实现光纤到户的设备成本和线路成本比以前有了大幅度的下降。因此，光纤到户接入方式逐渐成熟，目前也逐渐成为国内外通信行业的热点。
1FTTH网关接入软交换相关问题
1.1接入软交换网关数和用户数倒挂
目前，固定电话网已实现了网络智能化，软交换的接入网关（AG）多为1个AG接入数百到数千个用户，但随着FTTC、FTTB、FTTH模式的演进，特别是FTTH模式的推进，AG数量急剧上升，而单个网关接入的用户数则不断下降。
由于NGN软交换在早期主要考虑融合电路交换机，用户主要采用AG接入软交换，软交换控制参数按照1个软交换端口控制数百或上千用户的模式设计，而现实的FTTH接入特点则是1～2个用户占用1个软件端口资源，这就导致网关数和用户数倒挂的现实问题。如某厂商软交换提供70万用户接入业务需求，分别使用AG与使用FTTH下ONU接入，其实际能接入的用户数有很大差异。不同的业务和协议接入时消耗呼叫处理机的处理能力是不同的，处理机的处理能力给定后，其所能接入的最大用户数取决于最大下带网关数和可分配用户号码的用户数据表格数。
1.1.1不同接入业务模式下，单位呼叫处理器处理能力对比
例如，呼叫处理机模块处理能力为：最大下带网关20 000个，可分配用户号码的用户数据表格数40 000个。如果使用FTTH业务接入模式，则最多可接入20 000个网关，亦即用户20 000户；如果使用AG接入用户，则最多可接入40 000户。由此可见，由于接入模式的不同，单位呼叫处理器可接入的用户数相差一倍。如果接入相同的用户数，FTTH业务所需的处理机个数约为接入FTTB的一倍。上述结果来自于2个主要的软交换厂商的软交换设备在天津联通多年的应用经验和技术参数。
1.1.2MGC和MGW之间使用H.248协议和SIP协议对软交换呼叫处理机处理能力的影响
在接入FTTH业务时，使用不同的协议呼叫的处理能力是不同的，实用结果见表1。
表1H.248协议和SIP协议下软交换呼叫处理机处理能力
MGC和MC之间协议 单呼叫处理机模块处理能力
H.248协议 最大下带网关20 000个
SIP协议 最大下带网关50 000个
FTTH网关采用H.248协议接入软交换时，将明显出现网关数和用户数倒挂的现象。在软交换及网络智能化建设初期，网关和每个网关接入用户数之比为1∶4，而随着形势的发展，市场需求发生改变，现在变成了1∶1的模式，所以推进FTTH建设必须考虑软交换的处理能力。从表1中可见，在相同的呼叫处理能力下，使用SIP协议可以接入更多的用户。
1.2MGC和MGW之间使用H.248和SIP协议的差异
根据中国联通规范要求，语音业务要求对支持语音功能的SFU/HGU，应通过内置语音网关功能方式采用SIP协议，可选支持H.248协议实现语音业务；MDU采用H.248协议实现语音业务。
只有MGCF中使用H.248协议实现MGC对MGW的控制以及与TDM的移动和固定电话网的对接，其他与应用层服务器和多媒体终端的接入均使用SIP协议。实际上IMS使用的SIP与现网使用的版本不同，但属于同协议族，而H.248与SIP是不同的协议族，同时在IMS结构中定位不同。SIP对于多媒体的支撑和低成本的优势应在FTTH业务中推广使用。
1.3MGC与MGW之间引入SIP协议的必要性
综合考虑目前各种解决地址不足问题的技术手段，SBC（会话边界控制器）成为最可能的答案，在此不再介绍SBC是如何工作的，仅就实际测试情况加以说明。
SBC旁挂在IP承载网的PE路由器之下，在建设之初可以仅建设一对SBC，并在逻辑上配置成数对虚拟SBC，分别承担不同区域私有地址xPON用户的接入，随着FTTH用户数量的增加，逐步扩建新的物理SBC，并平滑迁移。
本次测试了2个厂商的SBC产品，结果发现在FTTH用户使用H.248协议通过SBC与软交换互通时，基本只能与自己厂商的软交换对接，几乎无法与其他软交换对接，原因在于SBC本身没有统一的业界标准，同时各个厂商对H.248的解释、使用上有一些差异。鉴于此，在采用SBC解决IP地址不足的瓶颈时，最好的选择是采用SIP协议作为FTTHONU与软交换的对接协议，目前也正在着手这方面的测试工作。
2规范FTTH网关接入软交换系统数据的必要性
由于FTTH网关接入软交换的媒体网关数和用户数倒挂，管理的网关数量和模式发生了很大变化。网关从局端进入家庭，网关的管理模式从集中到分散。针对此变化，在管理方面除了采用传统的网管管理局端设备OLT（光线路终端）之外，采用远程管理系统（RMS）使用TR069协议控制FTTH网关，主要控制业务加载，系统功能通过传统xPON网管管理。目前ONU供应商多，同一种型号ONU会有2～4种版本。厂商为了降低成本，采用套牌的方法供货，增加了对ONU管理的难度，所以规范出厂设置非常重要。
3规范号码采集规则的必要性
3.1采用FTTH业务后用户拨号失败和延时现象描述
现象1：用户拨号时，速度快可接通，速度稍慢拨号即失败需重拨，如老年人拨了若干位号码后停顿时间过长（数秒）造成拨号失败，TDM交换机拨号间隔定时为20 s。
现象2：用户拨号完毕后延时一段时间接通，有的厂商要求用户加拨“#”以提高接通速度。用户使用体验不好，同时容易引起用户放弃呼叫。
3.2拨号失败原因
3.2.1H.248标准的不完善没有设立专用的数字间的定时器
H.248标准规定了3类定时器用于保护根据Digit Map所收集的号码，分别为：起始定时器（T）、短定时器（S）和长定时器（L）。Digit Map中的定时器为可配置参数。数字间没有设立专用的数字间的定时器，根据下发的数图情况，分别使用短定时器和长定时器替代。
若MGW确认号码串至少还需要一位号码匹配Digit Map中的任意拨号方案，则数字间的定时器值应设置为L。如果数图设计不完善，当用户已拨完号码，但号码串在数图中却可能与其他模式匹配时，则会发生等待定时器超时后，MGW才上报号码，从而导致用户感觉接续缓慢的问题。
3.2.2软交换控制MGW的方式不合理
目前FTTH中，有的MGC仅负责数字预翻译及路由，而收号完全由MGW负责，MGC不支持后续互控模式，当用户拨号未完成，但导致MGW上某种上报号码的条件触发（如拨号位间定时器超时）时，MGW立刻将已收到的部分号码串上报给MGC，但由于MGC不支持互控，无法继续要求MGW收号，从而不能路由，导致拨号失败。
3.2.3初始定时器设置不合理
软交换在接收数字时设置的初始定时器时长过短，对MGW来说，此定时器相当于拨号总时长，造成用户尚未拨号完成（特别是老年人拨长号码时），因没有达到MGW上报号码串的任一触发条件，MGW还没有上报任何数字，而软交换的初始定时器已超时，软交换强行释放本次呼叫，导致拨号失败。
3.3解决方法
3.3.1修改软交换侧拨号初始定时器设置
某些软交换设置初始定时器T，如果T超时，则造成呼叫失败，所以要求MGW拨号时间小于T，如果T值过小，则造成拨号时间短，使呼叫失败。
根据测试，建议软交换拨号初始定时器T设置为50 s，MGC控制拨号定时间隔为20 s（国标规定的拨号定时），实际使用的效果非常理想。
3.3.2使用MGC配合MGW控制位间隔定时
通过测试获得MGC控制规则如下：在下述2种情况发生时，启动MGC控制拨号间隔，拨号间隔设为20 s。
条件1：位间隔定时超时，如果尚未完成接收从而不能路由，需进一步匹配，启动MGC控制拨号定时。
条件2：对于0xxxxxx匹配完成，启动MGC控制拨号定时，同时根据软交换数字翻译表启动边收边发/收齐号码转发，后续接收数字位数由数字翻译结果确定，从而简化了MGW的数图控制方式。例如，用户拨手机号或长途、国际电话使用数图“1［358］xxxxxxxxx|0xxxxx”，拨“1860220107”等待长定时超时后，上报号码，method＝PM，MGC控制拨号定时20 s内再拨1位数字，如拨“6”则接通，超过20 s不拨号，则拨号失败。
特别说明，如果是修改现网在用的数图，应慎重实施，否则可能会造成用户拨号失败投诉。可考虑分步实施，先增加一个新的完善的数图，对应新安装的用户；在网用户则按照设备类型（AG、MDU、SFU等）、设备厂商的不同，在充分测试验证的基础上，分批平稳过渡到新数图，工程实施时尽量减少中断用户通信时间。
4结束语
光纤入户是FTTX计划的一部分，在没有其他划时代意义的技术出现的情况下，光纤入户是未来几年甚至几十年电信网接入宽带化的终极目标，它将带动一系列相关产业的发展，形成数千亿乃至上万亿元的市场规模。因此，光纤入户是电信业保持可持续发展的核心技术动力之一，也是电信业推进社会信息化的重要利器。
参考文献：
［1］刘铮.日本FTTH发展的实践和对我国的借鉴意义［J］.光通信技术，2004（02）.
［2］谢桂月.FTTH的ODN组网设计相关问题［A］.中国通信学会2010年光缆电缆学术年会论文集［C］，2010.
（编辑：李敏）