基于GPON技術(shù)下的家庭寬帶網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計

胡炎垣

（廣東省廣播電視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司江門鶴山分公司，廣東江門，529700）

0 引言

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展的當下，人們對寬度的要求也因此迅速升高，可以容納多人的用戶寬帶成為了行業(yè)主要技術(shù)痛點[1]。2021年在國務(wù)院常務(wù)會議上，李克強明確指出必須持續(xù)退靜網(wǎng)絡(luò)提速降費，嚴格按照《政府工作報告》相關(guān)要求，加速網(wǎng)路質(zhì)量的整體提升，更好的落實千兆光網(wǎng)升級以及入戶改造，促使城市基本移動和固定網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速增強[2]。為了滿足國家網(wǎng)絡(luò)方面的宏觀建設(shè)要求，以及現(xiàn)階段用戶對高清電視、遠程教育等方面的需求，必須持續(xù)加強家庭網(wǎng)絡(luò)寬帶建設(shè)[3]。千兆無源光網(wǎng)絡(luò)（GPON）技術(shù)是一項基于光纖到戶（FTTH）網(wǎng)絡(luò)下，入戶難度較大或者較為特殊情況的補充形式，不僅能夠充分滿足家庭網(wǎng)絡(luò)日常需求，同時也能夠促使基于IP的語音傳輸（VoIP）業(yè)務(wù)得到有效拓展[4]。GPON家庭寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)期間，主要根據(jù)實際需求來實現(xiàn)基本線路的設(shè)計，以便更好的發(fā)揮“按需建設(shè)”原則，提升整體網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，增強用戶的使用感受。

1 工程背景

1.1 項目介紹

本項目處于鶴山市主干道，樓盤實際占地面積為22萬m2，共同共有4000戶家庭，是我市規(guī)模相對較大的社區(qū)之一。本項目是地方近段時間有著較代表性的新建樓盤，是家庭光寬帶建設(shè)的主要目標區(qū)域。本研究結(jié)合本項目實際情況，基于GPON技術(shù)完成家庭寬帶網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。

1.2 用戶規(guī)模

因項目較大，主要針對一期項目的使用情況進行了解，一期共有12棟，共有1027戶家庭。具體分布情況見表1。

表1 項目一期家庭用戶分布情況

1.3 業(yè)務(wù)需求

項目屬于新建小區(qū)，樓棟均為高層建筑，現(xiàn)階段我國通信行業(yè)已經(jīng)進入到了全速發(fā)展階段，且已經(jīng)廣泛運用光纖入戶的高寬帶產(chǎn)品，運營商也逐步開啟了5G寬帶業(yè)務(wù)，為此，在本項目建設(shè)期間，需要完成FTTH模式的寬帶建設(shè)，確保后期用戶需求以及保證市場競爭力。除此之外，還必須加強數(shù)字電視等相關(guān)業(yè)務(wù)的進一步發(fā)展，在進行規(guī)劃期間，也必須為每位用戶預(yù)留出1000M的帶寬。而基于市場50%的占用率來看，預(yù)計一起用戶量可達514戶。

2 工程方案

2.1 建設(shè)方案分析

本項目因樓層數(shù)相對較多，用戶在地理空間上的分布也相對較為集中，結(jié)合實際情況來看，其分光器設(shè)置應(yīng)當選取相對集中放置、一級分光形式，即每一棟樓都設(shè)置有相應(yīng)的分光器，確保每棟樓用戶均能夠得到保障。配合該方案可實現(xiàn)對PON口寬帶整體效率的顯著提升，并實現(xiàn)對配線光纜設(shè)置的簡化處理，運行維護也更為便利。但配合該方案必須在不同樓宇之間鋪設(shè)相對較多的垂直配線，針對弱電井的設(shè)置可以提出相對更高的要求，這就需要通過分散建立光纖箱的方式來實現(xiàn)對樓宇之間配線光纖設(shè)置的簡化處理。

若高層樓宇的弱電井管孔資源相對較為欠缺，就很難假設(shè)更多的垂直配線，或者并沒有充足的空間來實現(xiàn)對光交接箱的安防處理，若用戶開通的比例相對較高，則可以配合分散放置的處理方式，促使分光器能夠散步到不同的樓層中，一個分光器必須配合若干樓層用戶服務(wù)[5]。通過該方案的合理運用，可極大程度上控制配線光纜的實際需求，但PON口的寬帶利用效率本身相對較低，同時初始投資也相對較多，增加運營管理難度，促使工作量迅速增長。

本項目作為全新的樓盤，在進行施工操作期間，通信商就可以參與其中，與建設(shè)單位建立起溝通交流關(guān)系，以便更好的保障網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。與此同時，考慮到業(yè)務(wù)的開通率多在50%之間，最終確定通過一級分光、分光器較為集中的方式來構(gòu)建FTTH覆蓋，同時在實施建設(shè)期間，預(yù)留出一定的位置與資源，以便業(yè)務(wù)需求得到更好的增長。

2.2 局端設(shè)備規(guī)劃

項目所在區(qū)域?qū)儆邡Q山市NH0.35編號綜合業(yè)務(wù)區(qū)域，與主城區(qū)有著一定的交通建立，是新建設(shè)項目，當前還無明確的家庭或者政企寬帶建設(shè)需求，故并未達到GPON技術(shù)的覆蓋。結(jié)合項目情況以及周邊發(fā)展情況實施調(diào)查研究，小區(qū)周圍鄰近綠地集團等項目處在施工期間，有著非常廣闊的發(fā)展?jié)摿?，預(yù)計在小區(qū)范圍內(nèi)租用物業(yè)建設(shè)匯聚機房，其能夠促使線路終端、基站以及光纜等相關(guān)設(shè)施集中到一體。本系統(tǒng)在局端機房中配備了MA5680T型OLT設(shè)備，設(shè)備能夠保證14塊業(yè)務(wù)板、21個槽位共同使用，其中業(yè)務(wù)板能夠更好的實現(xiàn)對8端口GPON接口的完美支持，單框則能夠完成112個接口的對接。

在項目建設(shè)初期階段，針對線路的終端均采取標準配置，主要對應(yīng)了2個業(yè)務(wù)板塊，能夠?qū)崿F(xiàn)對16個接口的承載，配合64分光比時則能夠?qū)崿F(xiàn)對1024個用戶的同時搭載，除此之外，還配備了2個GE上聯(lián)板，這就能夠促使IP城域以及鏈路網(wǎng)得到有效連接。

2.3 ODN網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

2.3.1 配線光纜規(guī)劃

配線光纜通常采取的是從弱電井鋪設(shè)線路，其能夠與每個樓層的分纖箱實現(xiàn)相互連接，這就能夠更好的控制光纜配線需求，確保高層住宅劃分為若干個底層住宅區(qū)域，從而達到較好的配線效果[6]。以項目第10棟樓宇的實際情況為案例，對其垂直布線進行明確。

（1）分纖箱位置規(guī)劃

項目第10棟樓宇共有33層，其中1-2層的用戶分別為2戶，其他每層樓則分別有4戶，共有128戶家庭。結(jié)合項目情況，將整個樓宇劃分為6個區(qū)域，每個區(qū)域中分別配備一臺相應(yīng)的光纖箱，保障6個樓層用戶的家庭寬帶的接入需求。

（2）配線光纜纖芯規(guī)劃

結(jié)合配線光纜的基本規(guī)劃原則，1層的分纖箱需要確保8個用戶的服務(wù)需求，基于此對纖芯數(shù)進行計算，確定為2.88，即取4芯。其他五個光纖箱則就需要確保24個用戶的服務(wù)需求，基于此對纖芯數(shù)進行計算，確定為8.64，即取12芯。

基本結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 配線光纜結(jié)構(gòu)圖

項目一期工程共計12棟樓宇，這就需要根據(jù)樓宇的高度情況以及實際家庭戶數(shù)來配置分光箱，不同的分纖箱均能夠保障相應(yīng)樓層范圍內(nèi)的業(yè)務(wù)需求，具體見表2。

表2 各棟樓分纖箱配置情況

根據(jù)上表來看，一期項目中共計1027個用戶，其中32芯分纖箱共有7個，24芯分纖箱共有42個，共計配置49個分纖箱，

2.3.2 分光器和主干光纜規(guī)劃

本項目主要選用一級分光，各個樓宇中均設(shè)置了對應(yīng)的分光器來承載對應(yīng)用戶的接入服務(wù)，與此同時，保障后期業(yè)務(wù)增長的日常需求，提前預(yù)留出讀音的光交箱容量與光纖，這就能夠更好的為寬帶擴展作好準備工作。因每棟樓宇的用戶數(shù)量在40-128戶之間，假設(shè)業(yè)務(wù)所設(shè)定的開通率為50%，即意味著用戶數(shù)在12-38戶之間，每棟樓宇都需要配置一個32分光比的分光器，保障日常實際所需，同時各個樓宇均需要設(shè)置相應(yīng)的光交箱和光纜連接，確保未來業(yè)務(wù)增長需求。

不同樓宇之間的終端連接情況，見圖2，其與分光器均放置于地下室。

圖2 主干光纜結(jié)構(gòu)圖

項目中3棟因線路終端與分光器之間的距離非常接近，故未配置額外的主干光纜。另因6棟與8棟樓宇本身的住戶數(shù)量非常少，故并未配置相應(yīng)的分光器，在有需求時以就近樓宇共享的方式來處理。因項目一期實際情況，最終配備了10個分光器，并基于此配備了10個OLT的PON口資源。

2.3.3 入戶光纜規(guī)劃

入戶光纜均屬于用戶與光纖盒實現(xiàn)連接的關(guān)鍵媒介，各個樓宇之間的線槽和樓層的暗管布線，這就不需要耗費較大的精力來實施規(guī)劃處理，通常情況下，每個用戶的光纜長度大約為30m左右。

2.4 ONU網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

結(jié)合FTTH模式的特點，在對家庭網(wǎng)絡(luò)寬帶實施建設(shè)期間，施工過程通常情況下并不會涉及到ONR的裝設(shè)，多在用戶開通了相關(guān)業(yè)務(wù)之后再進行配置，而為了控制設(shè)備的故障發(fā)生率[7]，所采用的OLT和ONU均以同一廠家為主，故最終本項目確定采用華為的ONU設(shè)備。

3 項目實施成效

3.1 系統(tǒng)光功率檢測

對本次工程做出相應(yīng)的驗收處理時，需要對系統(tǒng)是否滿足標準規(guī)定來實施測試，一次測驗本次寬帶工程是否與要求相符合，具體的測試內(nèi)容如下：

3.1.1 PON光功率測定

檢測方法：借助尾纖。將光功率計與接口連接起來，使得后者能夠歸零、選取最佳的波長，對儀器顯示的結(jié)果如實記錄，見表3。

表3 PON口光功率記錄

根據(jù)表3來看，項目各個PON口中最小的光功率為4.34dBm，最大的光功率為4.78dBm，這就與技術(shù)標準要求達到了一致。

3.1.2 光纜線路損耗測定

測試方法：配合光功率計，安排兩人來同時完成局端與用戶端的測試。其中局端的人開通光源并未針對波長做出相應(yīng)的設(shè)置，用戶端的人通過光功率計來觀察功率的大小情況，二者的差值即表示損耗。在實施測量期間，若缺乏相應(yīng)的光源裝置，也可對光纖箱出口部位的光功率進行測試，隨后扣除PON口的光功率，即可獲得相應(yīng)的損耗結(jié)果[8]。

本項目共采用了49個分纖箱，不同的分纖箱均包含了相應(yīng)的纖芯，并且均能夠基于相應(yīng)的順序在分光器部位實現(xiàn)跳纖連接處理，這樣就能夠按照次序來做好檢測處理。本文主要對光纖箱出口光功率做出記錄，最終獲得相應(yīng)測試結(jié)果。結(jié)合測試結(jié)果來看，處于樓道的分纖箱部位測量所獲得的線損范圍在20.53-25.98dBm之間。入戶光纜的長度普遍可達到30m左右，計及鏈路損耗情況之后，即可獲得家庭寬帶的總損耗，大約為21.53-26.98dBm，這與國家標準的13dBm-28dBm的標準相符合。而各個分纖箱的輸出功率范圍在-16.1dBm-21.3dBm之間，結(jié)合上述數(shù)據(jù)，通過推導(dǎo)即可確定光網(wǎng)絡(luò)單元相對應(yīng)的輸入功率在-17.1dBm到-22.3dBm之間，這也與B+等級標準相一致（-8dM到-27dBm）。

3.2 寬帶容量分析

本項目各個PON口覆蓋用戶數(shù)量最大達到了120戶，結(jié)合GPON網(wǎng)絡(luò)性能，上行/下行有效帶寬分別為1.1Gbps、2.3Gbps，基于50%的業(yè)務(wù)需求量標準下，每戶上行/下行帶寬需要預(yù)留出500Mbps/100Mbps，這就能夠較好的滿足用戶高速上網(wǎng)的實際需求。

3.3 業(yè)務(wù)質(zhì)量分析

采用360寬帶測速器分析，顯示網(wǎng)速能夠達到65.36MB/秒，符合500M寬帶標準。

4 結(jié)論

本研究基于GPON技術(shù)對其實際設(shè)計和應(yīng)用效果進行研究，得出以下幾點結(jié)論：（1）GPON可設(shè)計出一套與當前用戶高質(zhì)量需求的家庭寬帶網(wǎng)絡(luò)。（2）結(jié)合項目實際情況，合理運用相應(yīng)分光器、OLT設(shè)備等組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可取得與各項標準相符合的寬帶網(wǎng)絡(luò)。