光纖到戶多場(chǎng)景方案分析

文｜福建省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司泉州分公司 林廣宏

1 引言

全球信息化的到來促使FTTH技術(shù)獲得急速的發(fā)展，F(xiàn)TTH+PON的方式在各種場(chǎng)景中得到廣泛應(yīng)用，但不同的應(yīng)用場(chǎng)景也會(huì)影響FTTH的能力、造價(jià)、演進(jìn)的進(jìn)程，這就需要有針對(duì)性地加以分析論證，尋找最優(yōu)或最合適的方案。

2 FTTH發(fā)展趨勢(shì)

隨著光通信技術(shù)發(fā)展及用戶對(duì)帶寬需求的增長(zhǎng)，我國光纖接入網(wǎng)絡(luò)在近10年當(dāng)中得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，從FTTN向FTTB乃至于FTTH演進(jìn)。在地域上也逐步從別墅等高檔住宅區(qū)向普通小區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及至農(nóng)村推進(jìn)。而隨著PON技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，F(xiàn)TTH的大規(guī)模實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為可能。

3 FTTH的ODN架構(gòu)

（1）概念

光分配網(wǎng)（Optical Distribution Network，ODN）是指OLT 與ONT 之間的由光纖光纜及無源光元件（如光連接器和光分路器等）組成的無源光分配網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱ODN。

（2）分層架構(gòu)（如圖1所示）

ODN的分層架構(gòu)一般為三層。第一層為OLT側(cè)的ODF到FP（光靈活點(diǎn)，一般為較大容量光交接箱，通常設(shè)置在路邊）的光纜，稱為主干層；第二層為FP到DP（光分配點(diǎn)，一般為較大容量光交接箱，通常設(shè)置在小區(qū)）的光纜，稱為配線層；第三層為DP到AP（光接入點(diǎn)，一般為較小容量的光分纖箱，通常設(shè)置在樓層）再到用戶的光纜，稱為引入層。其中，引入層又可細(xì)分為入樓光纜和入戶光纜，入樓光纜是從DP到AP的光纜，也稱垂直光纜，基于性價(jià)比關(guān)系，一般采用通用室外管道型光纜如GYTA、GYTS、GYXTW等。入戶光纜是從AP到用戶的光纜，也稱水平光纜，一般采用G.657光纖皮線光纜。

圖1 FTTH ODN分層架構(gòu)

本文討論的重點(diǎn)主要集中在引入層，即DP到AP到用戶。對(duì)各光節(jié)點(diǎn)和光纜段的容量、光分路器的大小及數(shù)量搭配等進(jìn)行深入分析探討。

（3）光分路器（Optcal Fiber Splitter）

光分路器是一種可以將一路或兩路光信號(hào)分成多路光信號(hào)以及完成相反過程的無源器件，本文中的光分路器指的是基于光功率分路的器件。光分路器連接業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)側(cè)端口稱為合路側(cè)，連接用戶側(cè)的端口稱為支路側(cè)端口。目前無論采用EPON還是GPON，其有效總分光比均為64路（1： 128 Class C+模式尚未商用），在一級(jí)分光模式下可采用1個(gè)1：64的光分路器。在二級(jí)分光模式下也可以采用第一級(jí)1個(gè)1：4光分路器加第二級(jí)4個(gè)1：16光分路器的搭配方式，或者第一級(jí)1個(gè)1：8光分路器加第二級(jí)8個(gè)1：8光分路器的搭配方式，不同的分光模式對(duì)FTTH的能力、造價(jià)、演進(jìn)等將帶來不一樣的效果。

4 FTTH分光模式分析

很多人在比較同一場(chǎng)景下一二級(jí)分光的端口造價(jià)后得出二級(jí)分光更能節(jié)省投資的結(jié)論。實(shí)際上是片面和武斷的，最明顯的地方就是忘記了PON網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)點(diǎn)——收斂，越往下收斂越能節(jié)省投資。如果一級(jí)集中分布在AP，則投資達(dá)到最優(yōu)，但在不確定的市場(chǎng)占有率和光纖滲透率兩個(gè)指標(biāo)的制約下，靈活性降低，造成很多投資無效益。因此，分光模式的選擇主要在實(shí)施性、擴(kuò)展性、經(jīng)濟(jì)性、利用率幾個(gè)方面因素之間平衡，在實(shí)施當(dāng)中還要兼顧安全性與維護(hù)便利。

主要分光模式比較分析表如表1所示。

5 FTTH不同場(chǎng)景案例分析

通過對(duì)上述分光模式的歸納總結(jié)，為了更好地對(duì)不同方案在經(jīng)濟(jì)性、可擴(kuò)展性、可實(shí)施性等進(jìn)行全方位的比較，本文列舉城市的公寓小區(qū)和城中村的實(shí)際案例加以分析。同時(shí)為了突出可比性，對(duì)案例的場(chǎng)景及方案配置做了相對(duì)理想化的調(diào)整。

5.1 公寓小區(qū)場(chǎng)景案例分析

筆者作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人指導(dǎo)完成的福建沿海某城市小區(qū)FTTH試點(diǎn)工程，以城市公寓小區(qū)案例進(jìn)行分析。

該小區(qū)FTTH工程是大規(guī)模采用PON為傳輸手段的光纖到戶工程，工程地點(diǎn)選擇在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的中心城區(qū)某小區(qū)，總戶數(shù)800戶，主要解決FTTH全覆蓋，線路總投資約50萬元。

工程結(jié)合FTTH規(guī)劃思路，針對(duì)PON系統(tǒng)的特性，按該場(chǎng)景的用戶分布特點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，本文主要討論ODN部分。

5.1.1 方案一：采用一級(jí)集中DP分光（如圖2所示）

13個(gè)1：64的一級(jí)光分路器集中設(shè)置于DP中。

DP設(shè)置：引入層光纜需要800芯以上，DP往FP的配線層光纜需要24芯。本工程采用無跳接光交，加上適當(dāng)?shù)娜哂?，得出DP的總?cè)萘啃?000芯以上，可設(shè)置兩個(gè)容量為576芯的光交接箱作為DP。

AP設(shè)置：AP總?cè)萘啃柽_(dá)到800芯以上，可設(shè)置34個(gè)容量為24芯的光分纖箱作為AP。5.1.2 方案二：采用一級(jí)分散AP分光（如圖3所示）

表1

圖2 城市住宅F(xiàn)TTH分光模式（DP一級(jí)分光）

13個(gè)1：64的一級(jí)光分路器分散設(shè)置于13個(gè)AP中。

DP設(shè)置：引入層光纜僅需要13芯以上，DP往FP的配線層光纜需要24芯。加上適當(dāng)?shù)娜哂?，得出DP的總?cè)萘啃?0芯以上，可設(shè)置1個(gè)容量為72芯的光分纖箱作為DP。

AP設(shè)置：AP總?cè)萘啃柽_(dá)到800芯以上，可設(shè)置13個(gè)容量為72芯的光分纖箱作為AP。

5.1.3 方案三：采用二級(jí)分光模式4×16（如圖4所示）

13個(gè)1：4的一級(jí)光分路器設(shè)置于DP中，50個(gè)1：16的二級(jí)光分路器設(shè)置于AP中。

DP設(shè)置：引入層光纜需要50芯以上，DP往FP的配線層光纜需要24芯。加上適當(dāng)?shù)娜哂?，得出DP的總?cè)萘啃?24芯以上，可設(shè)置1個(gè)容量為144芯的光交接箱作為DP。

AP設(shè)置：AP總?cè)萘啃柽_(dá)到800芯以上，可設(shè)置50個(gè)容量為24芯的光分纖箱作為AP。

5.1.4 三種方案的比較分析

（1）實(shí)施性：由于方案二的DP容量少，AP數(shù)量少，可實(shí)施性明顯優(yōu)于其他兩個(gè)方案。方案三的DP數(shù)量及容量均較方案一少，因此，在實(shí)施性上方案二最優(yōu)，方案三次之，方案一相對(duì)較弱。

（2）擴(kuò)展性：如果將來PON分光比提升到128路，方案一和方案二均可在FP或DP直接增加一級(jí)光分路器來實(shí)現(xiàn)。而方案三如果在FP增加一級(jí)光分路器，則變成三級(jí)分光，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性增加，所以需要對(duì)DP的光分路器進(jìn)行替換。因此，擴(kuò)展性上方案三不如其他方案。

（3）經(jīng)濟(jì)性：三種方案在AP—用戶段的造價(jià)十分接近，而DP—AP段的造價(jià)差異很大，主要原因是方案一DP容量過大，光纜成端接續(xù)工日很高。三種方案端口造價(jià)比較分析表如圖5所示。

方案二將PON網(wǎng)絡(luò)的收斂特性發(fā)揮到極致，在DP到AP段的投入最少，經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最優(yōu)，方案三次之，方案一相對(duì)較差。

圖3 城市住宅F(xiàn)TTH分光模式（AP一級(jí)分光）

圖4 城市住宅F(xiàn)TTH分光模式（DP/AP二級(jí)分光）

（4）資源利用率：方案一的光分路器覆蓋整個(gè)DP網(wǎng)格，范圍較其他兩個(gè)方案大，用戶的資源利用率可調(diào)節(jié)性高，初期甚至可只裝一個(gè)光分路器，等將來視業(yè)務(wù)發(fā)展情況添加，資源利用率優(yōu)于其他兩個(gè)方案。其他兩種方案雖也可視業(yè)務(wù)情況逐漸增加光分路器，但由于所覆蓋用戶數(shù)與光節(jié)點(diǎn)端口數(shù)接近1：1，只要AP上有一個(gè)用戶開通，則必須增加光分路器，空置率較高且開通維護(hù)較為繁瑣。因此，在資源利用率上方案一最優(yōu)，方案三次之，方案二相對(duì)較差。

圖5

（5）綜述：根據(jù)上述三種方案在同一場(chǎng)景下的比較分析，可以很容易得出結(jié)論。如果該小區(qū)是新建小區(qū)，入住率不高且市場(chǎng)占有率不高，但有合適位置設(shè)置大容量DP，則方案一為最優(yōu)選擇。

如果該小區(qū)是入住率高且寬帶滲透率高的舊小區(qū)，可以采用方案三，即能實(shí)現(xiàn)較低的戶均造價(jià)與較高的資源利用率的統(tǒng)一，并且可實(shí)施性也較好。

如果該小區(qū)以單身公寓為主，用戶密度及市場(chǎng)占有率更高，并且不容易設(shè)置大容量DP，則可大膽采用方案二，實(shí)現(xiàn)單位造價(jià)最優(yōu)。

5.2 城中村場(chǎng)景案例分析

筆者作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人指導(dǎo)完成的福建沿海某城市城中村FTTH試點(diǎn)工程作為城中村案例進(jìn)行分析，通過該案例的分析也可對(duì)發(fā)達(dá)農(nóng)村的場(chǎng)景有指導(dǎo)作用。

該城中村FTTH工程是大規(guī)模采用PON為傳輸手段的光纖到戶工程，工程地點(diǎn)選擇在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的中心城區(qū)某城中村，總戶數(shù)800戶，主要解決FTTH薄覆蓋（光纜敷設(shè)到AP，入戶皮纜在用戶開通時(shí)布放），線路部分總投資約40萬元。

工程結(jié)合FTTH規(guī)劃思路，針對(duì)PON系統(tǒng)的特性，按該場(chǎng)景的用戶分布特點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，本文主要討論ODN部分。

5.2.1 方案一：采用一級(jí)分散DP分光（如圖6所示）

由于該城中村道路狹窄，不適合設(shè)置大容量DP，因此13個(gè)1：64的一級(jí)光分路器分散設(shè)置于13個(gè)DP中。

DP設(shè)置：引入層光纜需要800芯以上，DP往FP的配線層光纜需要24芯。本工程采用壁掛式光分纖箱，加上適當(dāng)?shù)娜哂?，得出DP的總?cè)萘啃?000芯以上，可設(shè)置13個(gè)容量為96芯的光交接箱作為DP。

AP設(shè)置：AP總?cè)萘啃柽_(dá)到800芯以上，可設(shè)置67個(gè)容量為12芯的光分纖箱作為AP。

5.2.2 方案二：采用二級(jí)分光模式8×8（如圖7所示）

圖6 城中村FTTH分光模式（DP一級(jí)分光）

13個(gè)1：8的一級(jí)光分路器分散設(shè)置于2－3個(gè)DP中，104個(gè)1：8的二級(jí)光分路器分散設(shè)置于104個(gè)AP中。

DP設(shè)置：引入層光纜需要104芯以上，DP往FP的配線層光纜需要24芯。本工程采用壁掛式光分纖箱，加上適當(dāng)?shù)娜哂?，得出DP的總?cè)萘啃?32芯以上，可設(shè)置兩個(gè)容量為72芯的光交接箱作為DP。

圖7 城中村FTTH分光模式（DP/AP二級(jí)分光）

AP設(shè)置：AP總?cè)萘啃柽_(dá)到800芯以上，可設(shè)置104個(gè)容量為12芯的光分纖箱作為AP。

5.2.3 兩種方案的比較分析

（1）實(shí)施性：由于方案一比方案二的DP數(shù)量多，AP數(shù)量少，可實(shí)施性兩者差別不大。

（2）擴(kuò)展性：如果將來PON分光比提升到128路，方案一可在FP直接增加一級(jí)光分路器來實(shí)現(xiàn)。而方案二如果在FP增加一級(jí)光分路器，則變成三級(jí)分光，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性增加，所以需要對(duì)DP的光分路器進(jìn)行替換。因此，擴(kuò)展性上方案二不如方案一。

（3）經(jīng)濟(jì)性：兩種方案在AP—用戶段均采用放裝模式，本工程沒有計(jì)入投資，但由于方案二的AP數(shù)量較多，因此今后的皮纜入戶部分的投資可能會(huì)較低。

DP—AP段的造價(jià)差異也不大，主要原因是方案一DP數(shù)量多，但方案二AP數(shù)量更多，他們的差距主要體現(xiàn)在該段光纜成端接續(xù)工日上方案一較多，因此在經(jīng)濟(jì)性上方案二略占優(yōu)。

兩種方案端口造價(jià)比較分析表如圖8所示。

（4）資源利用率：方案一的光分路器覆蓋的DP網(wǎng)格較小（分散為13個(gè)），只有一個(gè)光分路器，不存在分步實(shí)施的可能。方案二AP上只要有一個(gè)用戶開通，則必須增加光分路器，空置率較高且開通維護(hù)較為繁瑣。因此，在資源利用率上兩者無太大差別。

圖8

（5）綜述：根據(jù)上述兩種方案在同一場(chǎng)景下的比較分析，可以很容易得出結(jié)論。

因?yàn)榫捎梅稚⒌姆止饽Ｊ?，所以兩種方案均適合于城中村或密集農(nóng)村的建設(shè)，可實(shí)施性較強(qiáng)。對(duì)于城中村受拆遷改造影響的情況也均能較好地布局，靈活性較好。

方案一的優(yōu)勢(shì)在于升級(jí)容易，維護(hù)方便；方案二的優(yōu)勢(shì)在于端口造價(jià)略低。建設(shè)方可根據(jù)維護(hù)習(xí)慣和成本要求加以選擇。

6 結(jié)束語

通過對(duì)不同場(chǎng)景下FTTH設(shè)計(jì)方案的比較，可以很清楚地發(fā)現(xiàn)不同模式各自的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，對(duì)當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)方?jīng)Q策具有很好的指導(dǎo)意義。但在具體實(shí)施時(shí)應(yīng)注意避免在同一個(gè)DP網(wǎng)格內(nèi)采用不同的方案混合組網(wǎng)，這樣容易造成建設(shè)和維護(hù)的混亂，反而不利于突出各種方案的優(yōu)勢(shì)。本文列舉的應(yīng)用模式來自實(shí)際工作的總結(jié)，充分考慮了市場(chǎng)需求與資源狀況。而隨著FTTH開始進(jìn)入加速期，光纖容量呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，需要更多、更新的課題來解決光纖的建設(shè)、管理和維護(hù)等問題。