適應5G業務發展的接入光纜網規劃原則

周子義，楊 洋（.湖南省郵電規劃設計院有限公司，湖南長沙406；.中國電信股份有限公司湖南分公司，湖南長沙400）

0 前言

5G建設已經迫在眉睫，如果把5G基站視為“兵馬”，那接入光纜網就是“糧草”，提前做好接入光纜網規劃顯得尤為重要。5G技術特點對移動基站分布密度提出了更高的要求，如何適應新業務發展需要，這為接入光纜網規劃提出了新的課題。

1 接入光纜網構架及分層原則

1.1 接入光纜網構架原則

接入網由業務節點接口（SUI）和用戶網絡接口（UNI）之間的一系列傳送實體組成，接入光纜網就是連接SUI和UNI之間面向所有信息通信客戶和上層業務網絡的接入層基礎物理網絡。接入光纜網應遵循統一規劃、分期建設的原則，“網絡結構相當穩定，能適應新業務發展”是接入光纜規劃的目標。

根據承載的業務劃分，接入光纜網可分為公眾接入網（主要針對家庭用戶和一般政企用戶）、政企接入網（主要針對重要政企用戶）和基站接入網，現階段部分通信運營商還是采取分別組網的方式（見圖1）。這種按業務獨立組網的方式，容易造成纖芯分布不均且不易調配，光纜利用率非常低。

圖1 接入光纜網現狀圖

根據5G業務的特點，為達到覆蓋效果，相比4G而言，5G基站將會非常密集，并且成均勻分布趨勢。5G基站越來越靠近用戶，與家庭用戶分布特點類似，為了充分利用光纖資源，可以將上述3個相對獨立的接入光纜網進行整合，采取綜合接入方式（見圖2）。綜合接入方式就是劃定一個全業務綜合接入區，在該接入區內統一規劃建設接入光纜網，通過靈活跳纖的方式承載所有業務接入（見圖3）。接入區內一般設置一個綜合接入點（全業務綜合機房）。接入區根據道路和地形組建多個主干光纜環，在主干光纜環上設置多個主干光節點（主干光交），每個主干光節點覆蓋一定的片區，相鄰片區之間實現不重疊無盲區覆蓋。在片區內設置多個配線光節點（配線光交），配線光節點覆蓋相應小區（居住小區或重要政企駐地），負責收容本小區內的所有業務，從而在一個綜合接入區內實現全業務承載。

1.2 接入光纜網分層原則

圖2 接入光纜網規劃圖

根據業務類型不同接入光纜網可以分為2層或3層，根據用戶特點和需求，采取分層次接入方式（見圖3）。2層結構包括主干層（主干光節點、主干饋線光纜）和配線層（配線光節點、配線光纜），3層結構包括主干層、配線層和引入層（引入光節點、引入光纜），其中主干光纜以環型結構為主，配線光纜結構根據不同業務分為星型、樹型和環型3種，引入光纜以星型和樹型結構為主，個別重點用戶也可以采用環型結構組網。不同用戶分層結構詳見表1。

表1 接入光纜網層次劃分表

根據業務對網絡質量、組網方式和安全性要求不同，建議重要政企部門和室外基站等業務采取2層接入方式，直接通過配線光纜接入；對于家庭用戶、普通企業、營業網點等客戶，建議采取3層接入方式，即通過引入光纜接入；室內分布系統根據其密集覆蓋的特點，建議就近接入配線光節點，即也采取3層接入方式。

圖3 全業務承載和分層次接入示意圖

2 接入光纜網規劃思路

接入光纜網規劃主要是對“點”“線”“面”3者進行統一部署，“點”是指綜合接入點、主干光節點、配線光節點和引入光節點，“線”是指主干光纜環、配線光纜和引入光纜，“面”是指綜合接入區、片區和小區。

接入光纜網整體規劃思路是“面”→“點”→“線”，其中重點是規劃確定綜合接入區、主干光節點和主干光纜環。

2.1 綜合接入區

根據接入方式分析，業務以PON接入方式為主。有關綜合接入區合理覆蓋面積可以參照《光纖接入網規劃設計手冊》和《接入光纜與ODN網絡規劃方法》等資料，按最經濟OLT覆蓋理論半徑進行測算，詳細計算方法本文因篇幅所限免于累述，具體結論可參照表2。

表2 綜合接入點覆蓋面積分析表

對現有已覆蓋綜合接入區，根據運營商現有局所分布，結合地形、道路和現有通信資源等因素綜合劃定，對不合理的接入區進行優化調整，對于新開發區，接入區初期可暫按3 000戶/km2進行區域覆蓋，后期根據用戶密度提升情況再進行分割。在確定接入區時應綜合考慮道路（或規劃道路）和現有資源的分布情況，便于主干光纜環的建設。

根據道路和地形將綜合接入區劃分為若干個獨立的片區，各片區需考慮主干光纜能到達和便于主干光節點的設置等因素。片區再劃分為若干個小區，每相鄰小區之間需無縫覆蓋。

2.2 光節點

2.2.1 主干光節點

主干光節點需盡可能設置在片區的中心位置，并便于線纜進出。主干光節點所覆蓋片區面積不宜過大，覆蓋半徑300～800 m，交接容量不宜超過576芯，一般覆蓋5～9個配線光節點。

2.2.2 配線光節點

配線光節點需盡可能設置在小區的中心位置，并便于線纜進出，覆蓋半徑100～300 m，交接容量不宜超過288芯。

2.2.3 引入光節點

引入光節點直接接入用戶，一般設置在相應樓層或引入點，接入容量不宜超過24芯。

2.3 主干光纜環

綜合接入區確定后，根據道路和通信管道資源情況綜合規劃主干光纜環路由，主干光纜可以采取分批建設的模式，不具備建設條件的主干光纜可適當延后，但主干光纜纖芯需按中長期規劃容量進行規劃和建設。

主干光纜纖芯的確定需綜合考慮業務傳輸類型，纖芯可按獨享纖芯、共享纖芯和預留纖芯進行分配。共享纖芯和預留纖芯建議分配12～24芯，每個主干光節點的獨享纖芯需考慮線纜收斂比（主干∶配線=1∶1.2～1.5）并整合為12倍數的纖芯。

主干光纜環上接入的主干光節點以2～4個為宜，主干光纜纖芯配置在144～300芯為宜。

3 業務和接入方式分析

3.1 5G新業務接入方式分析

根據技術研究，三大通信營運商一致認為波分復用型無源光網絡（WDMPON）接入技術將成為5G前傳承載主流技術。PON按信號分配方式可分為功率分割型無源光網絡（PSPON）和WDMPON。目前EPON、GPON均屬于PSPON，PSPON采用星型耦合器分路，上行、下行傳送采用TDMA/TDM方式，實現共享信道帶寬，分路器通過功率分配將OLT發出的信號分配到各個ONU上。WDMPON則是將波分復用技術運用在PON中，光分路器（OBD）通過識別OLT發出來的各種波長，將信號分配到各路ONU。

采用WDMPON技術承載5G前傳業務時，可以將OBD放置在配線光節點（或主干光節點），向下直連AAU/RRU，向上經主干光纜直連OLT。

3.2 主要承載的業務和接入方式

按用戶類別進行劃分，接入光纜網承載的業務主要包括如下3種。

a）家庭業務。家庭業務主要包括固定語音、上網和視頻業務，一般采用PSPON+FTTH接入方式。

b）政企業務。家庭業務主要包括固定語音和上網業務，根據業務需要采用PSPON、MSTP、PTN、IPRAN、SDH、VPN等接入方式。

c）自營業務。自營業務主要包括運營商自身營業網點、移動基站和室內分布系統等，根據組網技術和對網絡安全性要求不同可采取PSPON、IPRAN和WDMPON等接入方式。

4 需求分析和纖芯統計

4.1 配線光纜纖芯需求分析

在接入光纜網規劃和建設過程中，配線光纜連接主干光節點和配線光節點（或業務接入點），起到承上啟下的作用，主干光纜的纖芯數需依據配線光纜匯總而來，在有引入光纜的場景中也要通過線纜收斂到配線光纜，因此配線光纜纖芯需求量的統計非常重要。根據不同業務對纖芯需求進行分析，具體詳見表3。

表3 配線光纜纖芯需求分析表

家庭業務一般采取PSPON接入方式，在綜合考慮實裝率（75%）、分光比（1∶50）和線纜收斂比（配線∶引入=1∶1.5～1∶2）情況下，配線光纜纖芯數按覆蓋住戶數的1%～2%統計。

政企業務和自營業務采取PSPON接入方式時，在考慮分光比（1∶16～1∶32）的情況下，配線光纜纖芯數按用戶接入點數量的3%～6%統計。

政企業務和自營業務采用非PON接入方式時，根據不同的傳輸方式（雙芯單向/雙芯雙向），配線光纜纖芯數按業務接入點數量的2～4倍統計。

自營業務采用WDMPON接入方式時，在考慮分波比（1∶20）和傳輸方式（單芯單向/單芯雙向）的情況下，配線光纜纖芯數按AAU/RRU數量的5%～10%統計。

4.2 用戶規劃數量統計

用戶規劃數量需按覆蓋區域內規劃期末的數據進行預估。

家庭用戶按FTTH考慮，采用PSPON接入方式，用戶數量按小區或區域內覆蓋住宅數來統計。

當政企用戶和自營業務采用PSPON接入方式時，根據客戶需求，按接入的信息點數量來統計。

當政企用戶和自營業務采用非PON接入方式時，根據客戶接入的業務類型分別進行統計。

相比4G頻段，5G頻段更高，頻譜越大衰減就越大，為了滿足信號覆蓋要求，必須通過增加大量的基站來彌補。根據測算，5G基站密度將是4G基站的2～3倍，5G站間距在城市中心區域為200～300 m，郊區為500～1 000 m，農村為1 500～2 500 m。國際電信聯盟無線電通信局（ITU-R）定義了5G的3類典型業務場景：增強型移動寬帶（eMBB）、大規模機器類通信（mMTC）、超可靠低時延通信（uRLLC）。其中uRLLC業務對5G站址分布起主要約束作用，特別是為了滿足車聯網（自動駕駛）對信號覆蓋要求，城區街道和郊外主要道路上需做到無縫可視覆蓋，道路沿線200～300 m需設置一個5G基站。

5G基站、AAU/RRU數量和配線（或引入）光纜纖芯數需根據基站分布密度進行測算，具體分析詳見表4。

表4 每平方公里內5G基站及纖芯測算表

由表4可見，5G建設初期對接入光纜的纖芯需求主要集中在城市中心區域和主要道路。

5 規劃示例

5.1 規劃場景設置

該規劃示例場景在某城區，如圖4所示綜合接入區覆蓋面積為7 km2，相應用戶分布密度詳見表5，各類用戶均勻分布，主干光纜路由上有可用管道資源。

5.2 規劃流程

5.2.1 統計配線光纜纖芯數

根據前文所述原則，本接入區規劃配線光纜纖芯數如表6所示，規劃纖芯按高配和低配的平均值，合計需要830芯。

5.2.2 確定主干光節點數

圖4 綜合接入區覆蓋圖

表5 相應用戶分布密度

表6 配線光纜纖芯匯總表

主干光節點按覆蓋半徑500 m規劃，本接入區需設置9個主干光節點，每個主干光節點至少占用主干光纜92芯以上。

5.2.3 組建主干光纜環

本接入區根據道路的實際分布情況組建3個主干光纜環（見圖5），每個主干光纜環設置3個主干光節點，在適當考慮12～24芯共享和預留纖芯后，每個主干光纜環需配置288～300芯。

圖5 主干光纜環路由圖

6 總結

接入光纜網規劃重點是規劃綜合接入區內的主干光節點和主干光纜環，即選準主干光節點的位置和容量，確定主干光纜環的路由和纖芯數。5G基站作為接入光纜網中一類用戶，只要在確定基站分布密度和對纖芯需求的情況下，接入光纜網的規劃工作也并不難。接入光纜網的規劃是一份長期的工作，經常受管道資源和主干光節點選址等因素限制，主干光纜環可能無法一次布放到位，這需要規劃和建設部門持續推進或靈活處理。