FTTH規(guī)模應(yīng)用的ODN設(shè)計(jì)方法研究

李陽德

(廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司第四分公司，廣東湛江524022)

1.引言

光纖到戶即FTTH（Fiber to the Home）顧名思義就是一根光纖直接到家庭。具體說，F(xiàn)TTH是指將光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)安裝在住家用戶或企業(yè)用戶處，是光接入系列中除FTTD(光纖到桌面)外最靠近用戶的光接入網(wǎng)應(yīng)用類型。

隨著IPTV、網(wǎng)絡(luò)游戲、網(wǎng)上影院等高帶寬業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，用戶對接入帶寬的需求將進(jìn)一步增加，現(xiàn)有的以ADSL為主的寬帶接入方式已經(jīng)很難滿足用戶對高帶寬、雙向傳輸能力以及安全性等方面的要求。各國電信運(yùn)營商把關(guān)注的目光投向了FTTH，計(jì)劃利用光纖這一迄今為止最好的傳輸媒質(zhì)來突破接入的“瓶頸”。FTTH被視為未來“最后一公里”乃至“最后一百米”寬帶接入技術(shù)的代表。

一直以來人們認(rèn)為大量建設(shè)FTTH的社會環(huán)境和條件尚未具備，但隨著銅材價(jià)格上漲，光纖材料的成本正逐步下降，各地接入網(wǎng)的光纖化進(jìn)程也逐漸升溫。目前，中國電信已經(jīng)確定了FTTH的技術(shù)路線，即“先使用技術(shù)成熟的EPON，繼續(xù)跟進(jìn)GPON的進(jìn)展”。光纖寬帶接入將成為固定寬帶接入的終極模式。

2.FTTH的建網(wǎng)優(yōu)勢

FTTx的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程是從FTTB(Fiber To The Build)/FTTN(Fiber To The Node)再到FTTH的。由于初期FTTH建設(shè)成本相對于其它技術(shù)來說居高不下，分?jǐn)偟矫總€用戶的費(fèi)用過于昂貴，并且沒有相應(yīng)的寬帶業(yè)務(wù)進(jìn)行運(yùn)營支撐，所以大多數(shù)都是以FTTB或FTTN為主。

近年來，隨著市場的發(fā)展以及各大運(yùn)營商的規(guī)模采購，F(xiàn)TTH的綜合建網(wǎng)成本大幅下降；有源設(shè)備OLT PON的價(jià)格下降了50%，ONU終端價(jià)格下降了40%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有的FTTB實(shí)裝率普遍低于30%，而FTTB建設(shè)時有源設(shè)備投資是一次性的，導(dǎo)致建網(wǎng)成本居高不下。相比較而言，F(xiàn)TTH只需把無源網(wǎng)絡(luò)部分建設(shè)好后，根據(jù)用戶開通情況再采購相應(yīng)數(shù)量的ONU終端，這樣在實(shí)裝率較低的情況下FTTH反而比FTTB成本低。同時FTTH是光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)的終極模式，無二次改造風(fēng)險(xiǎn)。

FTTH是目前已有的固定接入技術(shù)中最能滿足未來需求的技術(shù)，是光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的終極模式，較FTTB更具有如下優(yōu)勢：

(1)建設(shè)成本優(yōu)勢：在實(shí)裝率較低時，F(xiàn)TTH的建設(shè)成本比FTTB低；

(2)運(yùn)行維護(hù)成本優(yōu)勢：FTTB需要在樓道設(shè)置有源設(shè)備，后期需要支付電費(fèi)支出；

(3)帶寬優(yōu)勢：FTTH能給用戶提供100Mbps及以上的接入速率，而FTTB只能給用戶提供100Mbps以下的接入速率；

(4)競爭優(yōu)勢：FTTH是光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的終極模式，較FTTB具有更高的帶寬接入和多業(yè)務(wù)承載能力，也沒有二次改造的風(fēng)險(xiǎn)；

(5)其它優(yōu)勢：FTTB從樓道至用戶均采用銅纜，而FTTH是光纖到戶，光纖與銅纜相比，具有衰減少、抗干擾性強(qiáng)、使用壽命長和成本低等優(yōu)點(diǎn)。

FTTH不僅在成本上大幅下降，在需求和內(nèi)容上也有了新的突破。今天，占用大量帶寬的視頻業(yè)務(wù)正越來越受到用戶的青睞，未來這一趨勢還將更加明顯，用戶對于帶寬的需求正在改變。同時國家對于三網(wǎng)融合的大力推進(jìn)，將使得更多的電視、視頻內(nèi)容進(jìn)入客廳，其隨時、隨意、隨便的操作方式，將有可能改變用戶的觀看習(xí)慣，開創(chuàng)新的娛樂方式。為了在競爭中占得先機(jī)，各大運(yùn)營商已經(jīng)加大FTTH規(guī)模部署的建設(shè)力度。

3.ODN網(wǎng)的設(shè)計(jì)方法

FTTH網(wǎng)絡(luò)由局端機(jī)房設(shè)備(OLT)、用戶終端設(shè)備(ONT)、光配線網(wǎng)(ODN)三個部分組成。ODN作為FTTH網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，是OLT和ONU之間的光傳輸物理通道，通常由光纖光纜、光連接器、光分路器以及安裝連接這些器件的配套設(shè)備組成。ODN包括四個部分——主干光纜段、配線光纜段、引入光纜段段和入戶光纜段。ODN的定界與網(wǎng)絡(luò)組成如圖1所示：

有數(shù)據(jù)顯示，ODN的投資比例占到FTTH整體投資的50%-70%。因此，只有合理的ODN網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，才能有效指導(dǎo)ODN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，從而避免浪費(fèi)大量投資。

根據(jù)接入光纜網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)(主干、配線和引入層)以及OLT的位置設(shè)置，對于FTTH應(yīng)用，ODN網(wǎng)的配線光纜段可以是2～3級配線，也可以是4級配線。配線級數(shù)多，使用的活動接頭也會多，將直接影響傳輸距離。光分路器是網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵器件，在不同位置設(shè)置各種分路比的無源光分路器，形成不同的分光方式。分光方式?jīng)Q定了網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu)。因此，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，對無源光分路器安放位置，采用的分路級數(shù)是非常關(guān)鍵的問題。

3.1 覆蓋方式以及光分器的設(shè)計(jì)方法

FTTH的覆蓋方式分為兩種，全覆蓋和薄覆蓋。全覆蓋就是引入光纜、光分路器端口、入戶光纜按覆蓋總家庭數(shù)一次建設(shè)到位。薄覆蓋就是引入光纜按覆蓋總家庭數(shù)一次建設(shè)到位，光分路器端口按小于覆蓋總家庭數(shù)分步建設(shè)，入戶光纜按需布放。

覆蓋方式選擇需根據(jù)市場預(yù)測情況進(jìn)行選擇。新建小區(qū)的FTTH建設(shè)，寬帶或語音市場預(yù)測滲透率一年內(nèi)超過60%時采用全覆蓋方式。而新建區(qū)域的市場預(yù)測滲透率不高以及改造的區(qū)域即采用薄覆蓋的方式。

在大規(guī)模推進(jìn)FTTH的情況下，為了節(jié)省光纜的投資以及提高分光器端口的利用率，分光方式務(wù)必以二級分光為主，一級分光僅適用于用戶密度大、需求不明確或帶寬需求高等情況?？偡止獗纫话銘?yīng)為1：64。在光功率受限或需提供高帶寬業(yè)務(wù)時，總分光比可采用1：32或以下。在同一PON口下，如采用二級分光方式，第一級光分路器不可直掛用戶，第二級光分路器應(yīng)采用相同分光比。采用二級分光且總分光比為1：64時，光分路器宜選用1：4+1：16或1：8+1：8組合。光分路器應(yīng)靠近用戶側(cè)設(shè)置。用戶規(guī)模較明確且分布密度相對較高時，采用分散分光方式；用戶規(guī)模不明確或分布密度較低時，采用集中分光方式。

ODN網(wǎng)建設(shè)中，光分路器的配置也是非常關(guān)鍵的一環(huán)，合理的配置是節(jié)省投資提高利用率的關(guān)鍵。全覆蓋時光分路器端口按覆蓋總家庭數(shù)一次建設(shè)到位，光分路器端口可適當(dāng)考慮冗余。薄覆蓋時光分路器槽位及機(jī)架位按總家庭數(shù)用戶容量配置，光分路器端口按需分步配置：

(1)新建小區(qū)：一級分光時，一級光分路器端口初期按覆蓋總家庭數(shù)×一年內(nèi)市場預(yù)測滲透率配置；二級分光時，第二級光分路器端口初期按覆蓋總家庭數(shù)×一年內(nèi)市場預(yù)測滲透率配置，第一級光分路器端口初期按第二級光分路器端口/收斂比配置。

(2)現(xiàn)有小區(qū)改造：一級分光時，一級光分路器端口初期按覆蓋總家庭數(shù)×當(dāng)前寬帶滲透率×25%配置；二級分光時，第二級光分路器端口初期按覆蓋總家庭數(shù)×當(dāng)前寬帶滲透率×25%配置，第一級光分路器端口初期按第二級光分路器端口/收斂比配置。

3.2 光節(jié)點(diǎn)以及光纜的設(shè)計(jì)方法

(1)引入光節(jié)點(diǎn)的設(shè)置

引入光節(jié)點(diǎn)的設(shè)置關(guān)系到組網(wǎng)的穩(wěn)定以及投資的合理。引入光節(jié)點(diǎn)的分光/分纖結(jié)構(gòu)宜控制在3次以內(nèi)。為節(jié)約上行光纜，在保證光分路器分支利用率的情況下，光分路器應(yīng)靠近用戶建設(shè)，原則上光分路器應(yīng)設(shè)置在小區(qū)內(nèi)部。

二級分光方式下，第一級光分路器應(yīng)靠近第二級光分路器，并設(shè)置在便于匯聚第二級光分路器的位置。末梢光節(jié)點(diǎn)設(shè)置宜靠近用戶側(cè)，以縮短入戶光纜布放距離。二級分光時，為減少光分路箱數(shù)量，提高光分路器端口利用率，第二級光分路器應(yīng)適當(dāng)集中設(shè)置，樓層光分路箱覆蓋樓層范圍宜為上下各1～3層，原則上各不超過5層。一級分光時，為便于匯聚入戶光纜，縮短入戶光纜距離，可在樓層設(shè)置光纜分纖箱，覆蓋樓層范圍宜為上下各1～3層，原則上各不超過5層。

光分路箱應(yīng)適合安裝插片式封裝的光分路器，以4個安裝槽位為主，可靈活組合便于光分路器擴(kuò)容。應(yīng)采用無跳纖結(jié)構(gòu)，入戶光纜直接成端與光分路器端口對接，主纜與入戶光纜宜分層管理，可適當(dāng)預(yù)留儲纖用停泊位，要求尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、防潮、防腐蝕及密封性較好，應(yīng)具有方便光纜掏接的U型進(jìn)出線口。箱體材料宜采用工程塑料材質(zhì)。

(2)引入光纜配置

引入光纜應(yīng)建設(shè)到小區(qū)或樓宇，光纜芯數(shù)按滿足覆蓋小區(qū)或樓宇內(nèi)總家庭數(shù)一次建設(shè)到位，光纜芯數(shù)按（覆蓋總家庭數(shù)/總分光比）配置，并應(yīng)預(yù)留維護(hù)及非PON業(yè)務(wù)使用的纖芯。工程建設(shè)中，宜選用6芯、12芯、24芯等光纜。

(3)樓內(nèi)垂直光纜

樓內(nèi)垂直光纜芯數(shù)按滿足覆蓋樓內(nèi)總家庭數(shù)一次建設(shè)到位。樓層分光時，垂直光纜芯數(shù)按光分路箱終期光分路器數(shù)量配置，每個光分路箱預(yù)留1～2芯；樓層分纖時，垂直光纜芯數(shù)按光分纖箱覆蓋總家庭數(shù)數(shù)量配置，每個光纜分纖箱預(yù)留10%（不低于2芯）的纖芯。13層及以上的高層樓宇，可每條樓內(nèi)垂直光纜另預(yù)留2芯備用。同一光纜路由上需進(jìn)行多次分纖時，宜采用光纜掏接方式。為降低施工難度、提高安全性，每條光纜掏接次數(shù)宜不超過4次。

4.結(jié)束語

隨著三網(wǎng)融合的快速推進(jìn)，新業(yè)務(wù)和新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，大大加快了FTTH的發(fā)展進(jìn)程。FTTH開始迅速進(jìn)入到規(guī)模建設(shè)階段，F(xiàn)TTH建設(shè)模式、ODN工程部署、業(yè)務(wù)快速發(fā)放和自動運(yùn)維、智能家庭網(wǎng)絡(luò)以及未來FTTH技術(shù)演進(jìn)都是必須考慮的關(guān)鍵因素。

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[2]謝桂月.用PON實(shí)現(xiàn)FTTH的設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].廣東通信技術(shù)，2006，(8)：22～27.

[3]中國電信廣東公司FTTH工程建設(shè)原則[R].2011.